UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

LABORTORIO DE ANALISIS QUIMICO

CALIBRACION VOLUMETRICA

GRUPO Nº 5

FECHA: 2013/11/27

QUITO - ECUADOR

RESUMEN

Se adquirió conocimiento acerca de los métodos de calibración y se determinó cuantitativamente el volumen real drenado de algunos materiales volumétricos.

Primeramente se procedió a lavar bien el material volumétrico que se iba a calibrar, luego se procedió a llenarla completamente de agua hasta que quede a aforo, cuidando que no existan burbujas de aire en el interior del material.Se pesó otro recipiente de laboratorio totalmente vacío. Luego se procedió a descargar el contenido del material volumétrico que estaba en calibración en el recipiente y se lo pesó nuevamente.

De esta forma se determinó el peso del recipiente vacío y el peso del recipiente conteniendo una cierta cantidad de líquido y por lo tanto con estos datos tomados se encontró el volumen de líquido vertido.Al final de la práctica mediante los resultados que se obtuvieron se concluye que los materiales volumétricos tienen un determinado grado de confiabilidad y un cierto porcentaje de error en su calibración.

DESCRIPTORES

CALIBRACION_VOLUMETRICA/ METODOS_CALIBRACION/MATERIALES_VOLUMETRICOS/VOLUMEN_DRENADO

PRACTICA No.8CALIBRACION VOLUMETRICA

1. OBJETIVOS

1.1. Adquirir conocimientos sobre los métodos de calibración.1.2. Determinar cuantitativamente el volumen real drenado de algunos materiales volumétricos.

2. TEORÍA

2.1. Matraz (definición, clasificación, métodos de calibración, tolerancia, especificación)

Los matraces volumétricos se usan para diluir una muestra o solución hasta cierto volumen.Vienen en varios tamaños, desde 2 L o más hasta 1 mL. Estos matraces están diseñados para contener un volumen exacto a la temperatura especificada (20 o 25°C) cuando la parte inferior del menisco (la curvatura cóncava de la superficie superior del agua en una columna, causada por la acción capilar; véase la figura 2.1) toca apenas la marca de “lleno” alrededor del cuello del matraz. El coeficiente de dilatación del vidrio es pequeño, y para las fluctuaciones de temperatura ambiente se puede considerar constante. Estos matraces están marcados con las siglas “TC”(to contain _ capacidad). Otros recipientes menos exactos, como las probetas graduadas, también están marcados “TC”. Muchos de éstos traen una marca del fabricante para indicar la incertidumbre de medición de recipiente; por ejemplo, un matraz volumétrico de250 mL es “_0.24 mL”, equivalente a un margen de error de 0.1%.Inicialmente se agrega una pequeña cantidad de diluyente (por lo regular agua destilada).Los reactivos nunca se deben añadir directo a una superficie seca de vidrio, ya que el vidrio es muy absorbente. Cuando se usa un matraz volumétrico, una solución se debe preparar por pasos. El reactivo deseado (ya sea sólido o líquido) se pone en el matraz y luego se agrega diluyente hasta llenar alrededor de dos tercios del matraz (teniendo cuidado de enjuagar cualquier reactivo que haya quedado en la junta de vidrio esmerilado). Es bueno agitar con movimiento giratorio el matraz con la solución antes de agregar más diluyente hasta el cuello del matraz, para realizar la mayor parte del mezclado (o disolución en el caso de un sólido). Finalmente, se añade diluyente hasta que la parte inferior del menisco esté nivelada con la parte media de la marca de calibración (a nivel del ojo). Si hay gotitas de agua en el cuello del frasco por encima del menisco se secan con un trozo de papel absorbente. También se seca la boca esmerilada para el tapón.Por último, la solución se mezcla enérgicamente como sigue: se mantiene el tapón firmemente en su sitio usando el pulgar o la palma de la mano; se invierte el matraz y se hace girar o se sacude vigorosamente durante 5 a 10 s. Se coloca de nuevo boca arriba y se deja que la solución drene por el cuello del matraz. Se repite por lo menos 10 veces. (1)

Figura: 2.1.- Calibración del Balón volumétrico

TABLA 2.1_1 Tolerancia de los matraces volumétricos

2.2. Pipeta (definición, clasificación, métodos de calibración, tolerancia, especificación)

La pipeta se usa para trasvasar un volumen dado de solución. Así, se usa a menudo para verter cierta fracción (alícuota) de una solución. Para determinar la fracción se debe conocer el volumen original de solución de la cual se toma la alícuota, pero no tiene que estar todo presente con tal de que no se haya evaporado o diluido. Hay dos tipos ordinarios de pipetas: la pipeta volumétrica o de traslado y la pipeta de medición o graduada(Véanse las figuras 2.2 y 2.3). Las pipetas están diseñadas para proporcionar un volumen específico a una temperatura dada, y están marcadas “TD” (to deliver _ para proporcionar, verter). Aquí también se puede considerar constante el volumen con pequeños cambios de temperatura. Las pipetas están calibradas de modo que se toma en cuenta el drenado de la película que permanece en las paredes de vidrio. El drenado de la película varía algo con el tiempo que tarda el vertido; por lo regular se permite que la solución drene bajo la fuerza de gravedad y poco después de verter la solución se remueve la pipeta. La pipeta volumétrica se usa para mediciones exactas, pues está diseñada para medir sólo un volumen y se calibra a ese volumen. En general se consigue una exactitud hasta de cuatro cifras significativas, aunque con la calibración adecuada se pueden obtener cinco cifras si es necesario. Las pipetas de medición son de canal recto, marcadas a diferentes intervalos de volumen. No son tan exactas porque la falta de uniformidad del diámetro interno del dispositivo tendrá un efecto relativamente mayor sobre el volumen total que en el caso de pipetas con forma de bulbo. Asimismo, el drenado de la película variará según el volumen vertido. En el mejor de los casos se puede esperar una exactitud hasta de tres cifras significativas, a menos que se haga el esfuerzo de calibrar la pipeta para que mida un volumen dado.La mayor parte de las pipetas volumétricas se calibran para proporcionar la cantidad indicada quedando un pequeño volumen en la punta. Éste no se debe sacudir ni soplar.Al verter, la pipeta se mantiene verticalmente y la punta toca el lado del recipiente para asegurar un vertido suave sin salpicaduras, y de modo que se quede el volumen correcto en la punta. La fuerza de atracción del líquido sobre la pared del recipiente extraerá parte de éste.Se dispone de pipetas volumétricas en tamaños de 100 a 0.5 mL o menos. Las pipetas de medición y las serológicas tienen capacidades totales que van desde 25 hasta 0.1 mL. Las pipetas de medición se pueden usar para mediciones exactas, en especial para pequeños volúmenes, si están calibradas al volumen que se desea. Las pipetas de medición más grandes por lo regular vierten demasiado rápido para permitir un drenado tan rápido como el vertido, y tienen un diámetro interior demasiado grande para permitir la lectura exacta.

Al usar una pipeta, siempre se debe secar el exterior de la punta después del llenado.Si se usa un solvente distinto al agua, o si la solución es viscosa, las pipetas se deben recalibrar para el nuevo disolvente o la nueva solución para tomar en cuenta la diferencia en el caudal de drenado. (2)

Figura: 2.2.- Pipeta volumétrica o de traslado y la pipeta de medición o graduada

TABLA 2.2_1 Tolerancia de las pipetas volumétricas

2.3. Bureta (definición, clasificación, métodos de calibración, tolerancia, especificación)

La bureta se usa para dosificación exacta de una cantidad variable de solución. Su uso principal es en titulaciones, en las cuales se agrega una solución estándar a la solución de muestra hasta que se alcanza el punto final o de equivalencia (la detección de la culminación de la reacción). La bureta convencional para macro titulaciones está graduada de 0 a 50 mL, en incrementos de 0.1 mL (véase la figura 2.3). El volumen dispensado se puede leer hasta cerca de 0.01 mL por interpolación (buena hasta _0.02 o _0.03 mL). También se pueden obtener buretas con capacidades de 10, 25 y 100 mL, y hay disponibles microburetas con capacidades de 2 mL, en las que el volumen está marcado en incrementos de0.01 mL, y se puede estimar hasta cerca de 0.001 mL. Se usan ultramicroburetas de 0.1mL, graduadas en intervalos de 0.001 mL (1 _L) para titulaciones en microlitros.El drenado de la película es un factor en las buretas convencionales, como en las pipetas, y puede ser una variable si el caudal de dosificación no es constante. La práctica usual es vaciar a un ritmo moderadamente lento, alrededor de 15 a 20 mL por minuto, y luego esperar varios segundos después de la dispensión para permitir que el drenado se estabilice.

En la práctica real, el caudal de proporcionamiento es de sólo unas pocas gotas por minuto cerca del punto final, y no hay brecha de tiempo entre el caudal de proporcionamiento y el caudal de drenado. Al alcanzar el punto de equivalencia se proporcionan fracciones de gota abriendo apenas la válvula de la bureta y luego poniendo en contacto la punta de la bureta con la pared del recipiente de titulación. La fracción de gota se arrastra luego en la solución con agua destilada. (3)

Figura: 2.3.- Buretas volumétricas

TABLA 2.3_1 Tolerancia de las buretas volumétricas

2.4. Curvas de corrección y su utilización2.5. Errores de lectura en materiales volumétricos

Según DIN EN ISO, los aparatos volumétricos de la clase A y AS tienen límites de error idénticos. Por regla general, estos son alcanzados sólo por aparatos volumétricos de vidrio. La excepción son los matraces aforados de plástico BRAND, fabricados en PFA o en PMP, y las probetas graduadas de plástico BRAND, fabricadas en PMP, que corresponden a la clase A y que se han concebido para máximas exigencias.En los aparatos volumétricos de la clase AS con ajuste por vertido 'Ex', la adición de 'S' significa vaciado rápido. Los aparatos volumétricos de la clase AS se han impuesto de forma generalizada. En las pipetas y buretas con orificio amplio de la punta, el peligro de obstrucción es pequeño. El comportamiento de vaciado de líquidos diferentes se compensa cumpliendo con los tiempos de espera especificados

En los aparatos volumétricos (ajustados por vertido 'Ex'), el volumen de líquido vertido es siempre menor que el volumen contenido en el aparato. Esto se debe a que, debido a la humectación, en la superficie interior del aparato de medición queda una película de líquido retenida. El volumen de esta película de líquido depende del tiempo de vertido, el cual fue tenido en cuenta durante el ajuste del aparato de medición.Errores de volumen posibles:El volumen vertido por una pipeta o una bureta será menor cuando su punta está quebrada (menor tiempo de vertido), o mayor cuando la punta no está limpia, dificultando el vertido del líquido (mayor tiempo de vertido). El volumen también aumenta cuando, después del pipeteado, el líquido restante en la punta es soplado equivocadamente.

Deben respetarse las condiciones que rigieron su calibración, tipo de aforo, temperatura de referencia, etc. -Deben evitarse errores de paralaje en la lectura. -Nunca debe colocarse el material volumétrico a temperaturas mayores de 500C. -Las vasijas deben estar perfectamente limpias. -Antes de usar el material volumétrico, el mismo debe calibrarse. -Debe evitarse el contacto del material volumétrico con sustancias que lo ataquen.(5)

2.6. Exactitud

La exactitud de un método es la cercanía del valor obtenido al valor verdadero para la muestra. Tal vez éste sea el parámetro más difícil de evaluar. Se debe considerar el muestreo y el tratamiento de la muestra, además de la exactitud del método de medición. La exactitud del método se puede determinar en una de tres maneras. En orden creciente de importancia, éstas son:● Estudios de recuperación● Comparación de resultados usando otro método que se sabe que es exacto● Análisis de un material de referencia

Los estudios de referencia se llevan a cabo añadiendo una cantidad conocida del analito, ya sea a una matriz en blanco (una muestra que tiene un nivel no medible del analito de prueba) o añadiendo una muestra en la que se mide por el mismo procedimiento el analito de fondo y se resta del valor total (muestra _ añadido) para obtener la recuperación. Las muestras añadidas se deben preparar a tres niveles, los extremos y a mitad del intervalo.Se deben preparar por lo menos por triplicado.Un mejor método de validación consiste en realizar el análisis por dos métodos independientes, de los cuales el segundo método se sabe que es exacto para la matriz de muestra que interesa. Idealmente, incluso el tratamiento de la muestra debería ser diferente.Si los resultados por un método y por el otro concuerdan, es un buen indicio de que ambos funcionan bien para la muestra. Si no concuerdan, entonces no será posible sacar alguna conclusión, ya que cualquiera de los dos puede dar resultados erróneos con la muestra específica, aunque quizá sea más probable que el nuevo método sea el culpable. (6)

Figura 4.- Gráfica de factor de respuesta para la figura 4 La intersección con el eje y se resta de la correspondiente intensidad de fluorescencia para cada concentración (0.1, 0.2,

0.4 y 0.8 ppm) y se divide entre cada concentración.

2.7. Precisión

La precisión de un método analítico se obtiene por análisis múltiples de una muestra homogénea.La precisión general del método se puede determinar incluyendo la preparación de la muestra. Tales datos de precisión se obtienen en el laboratorio en un día usando alícuotas de la muestra homogénea que han sido preparadas en forma independiente. Tal precisión inter laboratorios se denomina repetibilidad. La precisión inter laboratorios, si es adecuada, también se determina como parte de una medición de reproducibilidad o consistencia del método. También se puede determinar la precisión de las diferentes etapas del análisis, por ejemplo, la precisión de introducir una muestra dentro de un cromatógrafo de gases determinada al efectuar inyecciones múltiples de la misma solución de muestra. Nuevamente, las consideraciones estadísticas determinan que se deben hacer por lo menos siete mediciones para cada paso de la evaluación.(7)

2.8. Repetitividad

El estudio entre laboratorios es el primer paso para obtener valores de contraste para la repetibilidad y la reproducibilidad de un método de prueba. Es una manera de saber el comportamiento de un método de prueba cuando se realiza en diferentes situaciones.La norma E691 de ASTM, Práctica para realizar estudios entre laboratorios (ILS por sus siglas en inglés) para determinar la precisión de un método de prueba, es la norma básica que describe la manera de realizar un ILS y obtener valores para las variaciones esperables en las pruebas realizadas en laboratorios típicos. Según se describe en el artículo anterior de esta serie que un mismo operador con el mismo equipo tome un cierto número de repeticiones dentro de cada laboratorio en un tiempo muy corto provee una situación ideal, que deberá ser la variación más pequeña entre lecturas. Esto se transforma en la medida de repetibilidad de las mediciones y se representa calculando la desviación estándar de la repetibilidad.Generalmente sólo se necesita una pequeña cantidad de repeticiones para cada protocolo de prueba en cada laboratorio. Al promediar los resultados de muchos laboratorios nos damos cuenta de cuál debería ser el comportamiento de un laboratorio típico. Por supuesto, todo esto depende de la cantidad de laboratorios participantes y del grado en que representen el mundo real de los laboratorios. Entonces, si sólo participan 10 laboratorios, especialmente si han sido los que desarrollaron la norma, puede objetarse el hecho de asumir que cualquier otro laboratorio al azar tendrá igual comportamiento. Este podría ser por cierto el caso de los nuevos métodos.Cuando ejecutamos el método de prueba en muchos laboratorios diferentes sobre el mismo material, esperamos descubrir todas las variaciones potenciales que puedan ocurrir cuando se utilice el método de prueba. Debido a que ahora tenemos diferentes operadores, diferentes equipos y diferentes condiciones ambientales, se habrán introducidas todas las condiciones intermedias y otras más. De este modo, debemos esperar tener una mayor variabilidad entre los resultados de los diferentes laboratorios. La medida de esta variación mayor debida a las lecturas tomadas entre laboratorios se conoce como desviación estándar de la reproducibilidad. (8)

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. Materiales y equipos

3.1.1. Pipeta (Rango: 10ml) (Ap:+_1.0ml)3.1.3. Vaso de precipitación (Rango: 100ml) (Ap:+_20ml)

3.2. Sustancias y Reactivos

3.2.1. Agua destilada H2O (l)

3.3. Procedimiento3.3.1 Calibración de buretas

Limpiarla perfectamente. Llenar la bureta con agua y abrir para sacar las burbujas, medir la temperatura del agua en

un vaso grande de precipitados, llenar otra vez y enrasar. Medir 50mL de agua.

Pesar el vaso y apuntar la pesada. (P1) Con la bureta enrasada dejamos caer 10mL y recoger en el vaso de precipitados la gota

pendiente. Pesar el vaso con el agua y anotarlo. (P2) Otra vez dejamos caer 10mL y pesamos el vaso con el agua. Repetir el proceso de 10 en

10 Ml

3.3.2. Calibración de pipetas

Lavar bien la pipeta. Llenarla completamente de agua hasta enrasar cuidando que no existan burbujas de aire

en el interior. Pesar un vaso de precipitación vacío. Descargar el contenido de la pipeta en el vaso y pesarlo nuevamente.

3.3.3. Calibración de matraces: realizar un procedimiento análogo al descrito para calibrar Pipetas.

4. DATOS

4.1. Datos Experimentales

4.2. Datos adicionales

4.2.1 Tabla de temperatura corregida

FUENTE: https://www.google.com/search?q=TABLA+DE+TEMPERATURAS+DEL+AGUA-gravedad-especifica-determinacion-del.html

4.2.2 Tabla de densidad de agua

FUENTE: https://www.google.com/search?q=TABLA+DE+TEMPERATURAS+DEL+AGUA Fdensidad-del-agua.html

5. CÁLCULOS

5.1 Peso de agua contenida

P 3=P 2−P 1 Ec: 5.1-1

a) P3= 66.27- 61.2 = 5.07gb) P3= 71.30 - 61.2 = 10.01gc) P3= 76.28- 61.2 = 15.08gd) P3= 81.31 - 61.2 = 20.11ge) P3= 86.22- 61.2= 25.02g

5.2 Volumen de agua real vertido

Vri=P 3∗f Ec: 5.2_1f: Volumen de un gramo de agua

Densidad relativa del agua a 25°C; 0.99862 g/ml

δ= masavolumen

Ec: 5.2_2

volumen=masaδ

volumen= 1g0.99862 g /ml

= 1.001381 ml = f

a) 5.07 * 1.001381 = 5.077b) 10.01 * 1.001381 = 10.2382c) 15.08 * 1.001381 = 15.1008d) 20.11 * 1.001381 = 20.1377e) 25.02 * 1.001381 = 25,0545

5.3 Corrección del Volumen

V ci=V −V riEc: 5.3_1

a) V ci=5−5.077=−0.077b) V ci=10−10.2382=−0.2382c) V ci=15−15.1008=−0.1008d) V ci=20−20.1377=−0.1377e) V ci=25−25,0545=−0.0545

5.4 Promedio de la Corrección del volumen

Vc=Vcin

Ec: 5.4_1

Vc=−0.0706−0.02382−0.1008−0.1377−0.05455

Vc=0.122ml

5.5 Cálculo de error del volumen de la muestra

%e=VcV

∗100 Ec 5.5_1

%e=0.12225

∗100=0.488

%e=0.488

5.6 Según el Promedio del Volumen corregido determinar en la tabla de tolerancia el tipo A, B o C que corresponde el material de volumetría.

6. RESULTADOS

V pipeta

mLT H20

ºCV H2O Desalojado

mL

P3 H2ODesalojado

mg

f VrimL

VcimL

Vc

mL%e

5 5.07 5.077 -0.07710 10.01 10.2382 -0.2382

25 18 15 15.08 1.001381 15.1008 -0.1008 0.122 0.48820 20.11 20.1377 -0.137725 25.02 25.0545 -0.0545

7. DISCUSIÓNEl volumen medido en cada uno de los instrumentos de vidrio a calibrar (Pipeta volumétrica de 10 ml, cada uno de ellos tiene una diferencia muy insignificante entre los volúmenes experimentales medidos y lo que realmente debe medir, afectando las medidas que se hicieren con el instrumento dentro del margen de error del mismo, lo cual nos indica que el instrumento tiene una alta precisión, tomando en cuenta que se deben trabajar a temperatura ambiente. También hay que tomar en cuenta que las balanzas utilizadas tienen un error asociado a la calibración. Como pudimos observar la temperatura no varía mucho e entre uno y otra pipeta para ya que en ambos se aplicaron las mismas condiciones de temperatura, medición termométrica, y tipo de material, por lo que no debió haber ocurrido ningún cambio de volumen en el agua que hubo durante el experimento.

8. CONCLUSIONES8.1. La temperatura es un factor que afecta directamente los instrumentos volumétricos ya que se notó que a mayores temperaturas los instrumentos tienden a dilatarse y cuando se expone a los instrumentos a temperaturas bajas los instrumentos tienden a contraerse

8.2. El porcentaje de error de la bureta fue menor al porcentaje de error de la pipeta por lo que se concluye que la bureta es un instrumento más preciso y exacto al momento de medir volúmenes

8.3. Al momento de verter el agua en el vaso de precipitación en la bureta se tuvo mayor control debido a la válvula que esta tiene y se tuvo un flujo constante lo que ayudo a tener una mayor precisión y exactitud al momento de ir colocando los respectivos volúmenes

8.4. Debido a que la densidad del agua varía con la temperatura se tenía que controlar la temperatura constantemente con el afán de obtener un porcentaje de error menor

8.5. A medida que pasa el tiempo en los instrumentos pierden exactitud en las mediciones por lo cual al realizarse la calibración de dichos instrumentos se asegura que su funcionamiento sea el más óptimo y tengan un rango de error mínimo al momento de realizar las respectivas mediciones

9. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

9.1 Bibliografía

9.1.1. Química Analítica, Gary D. Christian, Sexta Edición, Mc Graw Hill. 9.1.2. Análisis Cuanñtitativo, Daniel C. Harris, Grupo editorial Iberoamérica. 9.1.3. I.B.I.D. (1)9.1.4.9.1.5. http://www.brand.de/fileadmin/user/pdf/Information_Vol 9.1.6. I.B.I.D. (2)9.1.7. I.B.I.D. (1)9.1.8. http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPMJ09/d

9.2 Citas Bibliográficas

9.2.1. Química Analítica, Gary D. Christian, Cap. 39.2.2. Análisis Cuantitativo, Daniel C. Harris, Cap. 2

9.2.3. I.B.I.D. (1)9.2.4.9.2.5. http://www.brand.de/fileadmin/user/pdf/Information_Vol9.2.6. I.B.I.D. (2)9.2.7. I.B.I.D. (1)

9.2.8. http://www.astm.org/SNEWS/SPANISH/SPMJ09/datapoints_spmj09.html

ANEXOS9.3 Diagrama del equipo9.4 Gráfica de corrección de volumen Vs volumen desalojado (Solo de la bureta)

Anexo #1

9.3. Diagrama del Equipo

Nombre Fecha Universidad Central del Ecuador

Dibuja Grupo #5 2013-11-19 Facultad de Ingeniería Química

Revisa William Ibañez 2013-11-28 Lab. Analisis Quimico

Escala CALIBRACION DE MATERIALESVOLUMETICOS Lámina

1

Nombre Fecha Universidad Central del Ecuador

Dibuja Grupo #3 2012-06-09 Facultad de Ingeniería Química

Revisa Gabriel Landeta 2012-06-16 Lab. Química General 1

Escala OBTENCION DEL ETINO Lámina

1

Nombre Fecha Universidad Central del Ecuador

Dibuja Grupo #5 2013-11-19 Facultad de Ingeniería Química

Revisa William Ibañez 2013-11-28 Lab. Analisis Quimico

Escala CALIBRACION DE MATERIALESVOLUMETICOS Lámina

1

Anexo #2

9.4. Grafica De Corrección de Volumenes Vs Volumen despejado

0 5 10 15 20 250

5

10

15

20

25

30

V real

V de

salo

jado

Figura 10.2-1 Grafica de Corrección

Tabla de Volúmenes

Vreal Vci19.92 5.0714.76 10.239.89 15.14.86 20.130.05 25.05