Universidad Rafael LandívarFacultad de IngenieríaIngeniería CivilQuímica IIng. Rubelsy Oswaldo Tobías Nova

Práctica No. 3 (A)Densidad

Andrés Gerardo Asturias de LeónCarné 1286307

Guatemala, viernes 15 de febrero de 2013

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………3

1. FUNDAMENTO TEÓRICO………………………………………………..4

1.1 MATERIA……………………………………………………………….4

1.2 CLASIFICACIONES DE LA MATERIA………………………………4

1.3 PROPIEDADES DE LA MATERIA Y SUS CLASIFICACIONES: PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS, PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS………………………………….……5

1.4 MASA Y VOLUMEN…………………………………………………..5

1.5 DENSIDAD…………………………………………………………….5

1.6 DENSIDAD RELATIVA O GRAVEDAD ESPECÍFICA……………5

1.7 MÉTODOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD DE SÓLIDOS…..6

1.8 MÉTODOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS….6

1.9 TABLAS DE PROPIEDADES Y TOXICIDADES………………….7

2. OBJETIVOS………………………………………………………………..9

3. METODOLOGÍA…………………………………………………………...10

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………..11

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INTRODUCCIÓN

Dado que la materia es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio que posee masa, una propiedad fundamental es la densidad, la cual relaciona tanto la masa como el espacio ocupado por la misma, es decir, el volumen. En esta práctica de laboratorio se trabajará con dichas nociones de masa y volumen, para luego encontrar la densidad de distintas muestras de materia.

Conocer el concepto de densidad y dominar su medición es fundamental para poder llevar a conocer la identidad y considerar la posible interacción entre ciertos elementos, sustancias y mezclas. A la vez se repasan las definiciones de elementos, sustancias, y mezclas, es decir, de las distintas clasificaciones de la materia.

Además de la densidad, se tratará sobre el tema de la densidad relativa o gravedad específica. Esta implica la relación (relatividad) de una densidad respecto de la de otro líquido o sustancia. Se verá que para podérseles comparar, es necesario considerar que se encuentren en condiciones muy semejantes, en cuanto a temperatura y presión atmosférica. Por ejemplo, es común encontrar que la densidad de cierta sustancia o mezcla está en cierta relación (razón) con la densidad del agua, a cierta temperatura y cierta presión atmosférica.

Posteriormente se pasará a abarcar el tema de los métodos para la medición de la densidad, en dos formas, en la medición de la densidad de sólidos y la medición de la densidad de líquidos.

Es importante advertir también que se hará uso de ciertas sustancias, que si bien no son peligrosas, deberán ser conocidas para interpretar mejor el resultado que se dará a su empleo en la práctica. Dichas sustancias son las aguas carbonatadas o bebidas gaseosas, tanto de dieta como normales, sobre las cuales se hará una breve descripción teórica y de sus propiedades y toxicidades en base a sus componentes.

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1. FUNDAMENTO TEÓRICO

A continuación se desarrollarán algunos temas relacionados con la densidad, tema a trabajarse en la presente práctica de laboratorio. Al comienzo se definen los conceptos de materia, de sus clasificaciones y propiedades. Posteriormente se trata sobre los conceptos de masa y volumen, densidad, densidad relativa o gravedad específica, para luego tratar sobre los métodos para calcular las densidades de sólidos y líquidos. Finalmente se incluyen tablas con propiedades y toxicidades de algunas sustancias a ser empleados en la práctica de laboratorio.

1.1 MATERIA

La materia ocupa espacio, posee masa, e inercia, es decir, posee cierta resistencia a ser alterada, a no ser que se le aplique una fuerza o energía que la haga cambiar. La masa es energía y a la vez la energía posee masa (García, Aubad y Zapata, 1985).

1.2 CLASIFICACIONES DE LA MATERIA

La materia puede presentarse en diversas formas. Dichas formas pueden clasificarse como mezclas o sustancias puras. En base a las propiedades físicas o químicas, sobre las cuáles se tratará más adelante, es posible la identificación de las sustancias.

Las sustancias puras poseen una porción de materia pura de composición química definida, la cual es imposible de separar por métodos físicos. Las sustancias pueden ser elementos o compuestos. Un elemento está conformado por átomos del mismo tipo.

Un compuesto, por su parte, es un elemento que contiene moléculas que a su vez se conforman por enlaces químicos de dos o más átomos. Las moléculas tienen siempre proporciones definidas en su composición atómica.

Las mezclas homogéneas poseen homogeneidad en composición y propiedades en toda la muestra; no muestran divisiones entre partes (García, Aubad y Zapata, 1985). En cambio, las mezclas heterogéneas poseen zonas diferenciadas y distintas propiedades en sus diversas partes.

También es posible clasificar la materia según su estado físico, ya sea como sólido, líquido o gaseoso. En el estado sólido los átomos o moléculas están ordenados y muy cercanos entre sí. Los sólidos poseen una forma definida. Los átomos de los líquidos están separados por distancias mayores y se mueven con más libertad, por lo que adoptan la forma del recipiente que los contiene (Petrucci et al., 1985). El estado gaseoso, por su parte, posee distancias mayores entre sus átomos o moléculas, distancias las cuales se expanden.

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1.3 PROPIEDADES DE LA MATERIA Y SUS CLASIFICACIONES: PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS, PROPIEDADES INTENSIVAS Y EXTENSIVAS

Las propiedades caracterizan a una muestra de materia y la distinguen de otra. Existen dos tipos de propiedades: físicas y químicas.

Una propiedad física es una cualidad que posee la materia siempre y cuando su composición permanezca inalterada. Propiedad química es todo atributo que permite que una muestra de materia experimente un cambio en su composición (Petrucci et al., 2011).

Además, algunas propiedades se relacionan con el tamaño físico de la muestra de materia, es decir, su volumen. A las que tienen relación son llamadas magnitudes extensivas (como la masa) y las propiedades que no son llamadas intensivas (como la densidad, ya que es la misma independientemente del tamaño de la muestra).

1.4 MASA Y VOLUMEN

La masa es una medida que indica cuánta materia posee una muestra. Dicha medida se traba en ocasiones indistintamente nombrada como peso. Físicamente, la masa es distinta del peso, ya que este último es una fuerza, el resultado de una masa que gravita.

El volumen por su parte, se refiere a la cantidad de materia que ocupa un cuerpo en el espacio, y por lo tanto es una magnitud que se obtiene de las longitudes de un cuerpo en sus tres dimensiones.

1.5 DENSIDAD

La densidad es una medida dada por la razón entre la masa y el volumen. Es una magnitud intensiva o intrínseca ya que no depende del tamaño de la muestra, aun cuando es una medida que se deriva del volumen. Esto se debe a que una muestra conserva la misma densidad independientemente de su tamaño. Así, por ejemplo, la densidad del oro puro, es la misma tanto en un kilo como en una pequeña muestra de un gramo (Petrucci et al., 2011).

Conocer la medida de densidad de un cuerpo es útil ya que por este medio es posible utilizarla como un constante para determinar el volumen o la masa de un objeto, por lo que se le emplee frecuentemente para resolver problemas.

1.6 DENSIDAD RELATIVA O GRAVEDAD ESPECÍFICA

La densidad relativa o gravedad específica es la comparación de dos densidades, una respecto a otra utilizada como referencia.

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Los físicos han utilizado frecuentemente la densidad del agua como patrón para comparar las densidades de sólidos y líquidos. De esta manera, la densidad relativa entre una sustancia y el agua es la razón de la densidad de la sustancia y la del agua (Tippens, 2001).

1.7 MÉTODOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD DE SÓLIDOS

La forma más sencilla para calcular la densidad de un sólido cuando este es regular (es decir, uniforme, por ejemplo un cubo) es midiendo sus lados y altura para conocer el volumen, luego se pesa el objeto utilizando una balanza adecuada para el mismo, y de esa manera, es posible calcular la densidad.

Otro método para determinar la densidad es mediante una probeta. Se llena la probeta con un volumen de agua específico. Luego se coloca el sólido dentro de la probeta, y se determina el volumen que ha subido el agua, respecto de la graduación inicial en la misma probeta. El aumento corresponde al volumen del sólido. Después, o previamente, se averigua el peso del sólido, y con este dato y el volumen se obtiene la densidad.

1.8 MÉTODOS PARA CALCULAR LA DENSIDAD DE LÍQUIDOS

Se pesa un recipiente volumétrico. Luego se le llena con el líquido del cual se quiere conocer su densidad hasta un punto de volumen conocido indicado en el recipiente volumétrico. Después se le vuelve a pesar el conjunto, el recipiente con el líquido, y se sustrae de ese peso el peso del recipiente vacío y al resultado se le divide entre el volumen al que se llenó el recipiente.

Otro método para calcular la densidad es mediante un densímetro. Este es un instrumento con un tubo hueco y ensanchado en la parte inferior en la cual contiene mercurio o perdigones. En la parte superior del tubo tiene una escfala que indica la densidad. El densímetro se sumerge en el líquido problema y dependiendo de cuánto se sumerge así será la densidad del líquido: entre más denso es menos se sumergirá y mayor será la parte de la escala que sobresale.

Figura No. 1 Densímetro(Casado, 2012).

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1.9TABLAS DE PROPIEDADES Y TOXICIDADES

Tabla No. 1 Información de propiedades1

Nombre del compuesto

Fórmula química

Peso molecular

(uma)

Apariencia Densidad Punto de fusión

Punto de ebullición

Solubilidad

Agua destilada H2O 18 uma Líquido, incoloro

1 g/mL a 4,0 °C

0.0 °C 100.0 °C En agua, totalmente soluble

Ácido cítrico C6H8O7 192.12 uma

Sólido, incoloro, inodoro

1.665 g/mL a 18 °C

153 °C aprox.

Descomposición a 175 °C

En agua 1330 g/L a 20 °C

Ácido fosfórico H3PO4 98 uma Líquido, incoloro, inodoro

1.71 g/mL a 20 °C

21 °C aprox.

158 °C aprox. En agua, soluble a 20 °C

Ácido málico C4H6O5 134.08 uma

Sólido, incoloro, olor débil

1.60 g/mL a 20 20 °C

128 °C No aplica. En agua, 558 g/L a 20 °C

Tabla No. 2 Toxicidades y seguridad2

Nombre del compuesto

Dosis letal Toxicidades Derrame Antídoto Reactividad

Agua destilada No hay información disponible.

No hay información disponible sobre su toxicidad. La sustancia no se clasifica como tóxica de órganos blanco bajo exposiciones únicas o repetidas.

Ninguna especificación para derrames o métodos de limpieza.

No hay información disponible.

Químicamente estable a temperatura ambiental. Posibles reacciones violentas con los reaccionantes con agua habituales.

Nombre del Dosis letal Toxicidades Derrame Antídoto Reactividad1 Fuente: Merck (2013).2 Fuente: Merck (2013).

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compuestoÁcido cítrico Toxicidad oral:

300 mg/kg en rata.

Irritación ocular grave, irritación de las vías respiratorias.

Cubrir alcantarillas. Unir y aspirar derrames.

No hay información disponible.

Químicamente estable a temperatura ambiental. Posibles reacciones violentas con bases, oxidantes, metales, agentes reductores.

Ácido fosfórico Toxicidad oral: 1530 mg/kg en rata.

Irritación de la piel, irritación ocular.

Cubrir alcantarillas. Recoger, unir y aspirar derrames.

No hay información disponible.

Estable a temperatura ambiental. Corrosivo en metales. Posibles reacciones violentas con álcalis, óxidos metálicos.

Ácido málico Toxicidad oral: 3200 mg/kg en rata.

Irritación de la piel, irritación ocular.

Cubrir alcantarillas. Recoger, unir y aspirar derrames.

No hay información disponible.

Estable a temperatura ambiental. Posibles reacciones explosivas en caso de fuerte calentamiento.

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2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar la densidad de varias sustancias y comparar con los valores teóricos.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la densidad del agua destilada. Comprobar, por medio del error absoluto y error porcentual, la exactitud del

valor obtenido para la densidad del agua destilada. Determinar la densidad de un objeto con forma irregular hecho de una

sustancia pura. Comprobar, por medio del error absoluto y error porcentual, la exactitud del

valor obtenido para la densidad del objeto con forma irregular hecho de una sustancia pura.

Determinar la densidad de una bebida carbonatada regular. Determinar la densidad de una bebida carbonatada de dieta. Comparar la densidad de una bebida carbonatada regular con la densidad

de una bebida carbonatada de dieta. Analizar si la densidad se puede utilizar como referencia para establecer la

pureza de una sustancia a partir de los resultados de la práctica.

3. METODOLOGÍA

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Diagrama No. 1 Procedimiento

BIBLIOGRAFÍA

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Determinar la masa de una probeta de 50 mL seca.

INICIO

Llenar la probeta con 25 mL de agua destilada.

Determinar la masa de la probeta llena.

Anotar los resultados.

Determinar la masa de un sólido.

En una probeta de 100 mL agregar 50 mL de agua destilada.

Colocar el sólido dentro de la probeta asegurando que sea cubierto por completo por el agua.

Anotar los resultados.

Determinar la masa y volumen de 50 ml de una bebida carbonatada regular y una de dieta.

Anotar los resultados.

FIN

1. Petrucci, R., Herring, F., Madura, J. y Bissonnette, C. (2011). Química general.(10a. ed.). Madrid: Pearson Educación.

2. García, A., Aubad, A. y Zapata, R. (1985). Hacia la Química 1. (3a. ed.).Colombia: Editorial Temis.

3. Ford, L. (1991). Magia química. México: Diana.

4. Merck. (2013). Merck Chemicals. [En red] Disponible en:http://www.merckmillipore.com.gt/

5. Tippens, P. (2001). Física. Conceptos y aplicaciones. México: McGraw-Hill.

6. Casado, E. (2012). Operaciones básicas de laboratorio. Madrid: Paraninfo.

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