MARCO TEÓRICO

Todo proceso científico, parte en un principio por la OBSERVACIÓN, de los objetos a estudiar, pasando luego a una etapa de ANÁLISIS de las características principales, requiriendo de instrumental adecuado y preciso para la obtención de datos (medidas, pesos, longitudes), en el caso de las medidas de longitud el empleo de una regla, cinta métrica o “Pie de Rey” son los instrumentos mayormente utilizados para conseguir el “estimado de magnitud”, expresado en centímetros, o milímetros y una balanza para el peso, en el cual se expresa la magnitud por medio de gramos. Nos damos cuenta que esta medición la realizamos a través de la COMPARACIÓN de un dato desconocido con uno que ya conocemos (gradación de la regla, peso de referencia) de allí la importancia del Instrumental de Medición y de la Unidad de Medición.

Importante tener en cuenta “el margen de error” ya que en muchas ocasiones las medidas suelen no ser las mismas, de manera que es necesario volver a medir el sujeto de estudio en repetidas veces bajo las mismas condiciones. De esta manera se consigue un valor “Válido” al final del objeto medido.

A través de simuladores “mediremos” la longitud de una esfera con un Pie de Rey y “pesaremos” distintas sustancias en una balanza monoplato.

CONCEPTOS BÁSICOS.

Densidad

La densidad es una propiedad física de las sustancias que relaciona su masa con el volumen, por lo tanto se considera una unidad derivad a. Se representa con la letra D

Para determinar la densidad de un sólido o un líquido es necesario tener la masa y el volumen de este. Para este fin se utiliza la siguiente fórmula:

D = M / V

Generalmente las unidades de masa son gramos, sobre unidades de volumen ( cm3 , ml )

D = g / cm3

Volumen

El volumen es el espacio que ocupa una porción de materia. En el sistema internacional de medidas ( S.I ), la unidad del volumen es el metro cúbico ( m3 ). En las prácticas el metro cúbico era demasiado para trabajar con líquidos, por esto se utiliza el litro, que es la unidad de patrón de volumen en el sistema métrico

1L = 1000 cm.3

1L = 1000 ml

1 cm. 3 = 1 ml

Masa

La masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo. Se ha establecido como estándar de referencia el kilogramo ( Kg. ), la unidad de masa de mayor uso en el estudio de la química es el gramo ( g. ), el cual equivale a una milésima parte del kilogramo

1 Kg. = 1000 g.

1 g. = 1000 mg.

BALANZA MONOPLATO

 Es uno de los instrumentos más utilizados en el laboratorio  y su objetivo es determinar la masa de una sustancia o pesar una cierta cantidad de la misma. En general las balanzas granatarías poseen una sensitividad de 0.1 g, carga máxima de 2610 g y son menos sensibles que las analíticas. Pueden ser mecánicas (uno o dos platillos) ó electrónicas (un platillo).

La masa de un cuerpo se mide corrientemente comparando el peso del cuerpo con el peso de cuerpos de masas conocidas, denominadas pesas.

PIE DE REY

El calibre, también denominado calibrador, cartabón de corredera, pie de rey, pie de metro, forcípula (para medir árboles) o Vernier, es un instrumento utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgada.

Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado, delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la colisa de profundidad). Deben evitarse especialmente las limaduras, que pueden alojarse entre sus piezas y provocar daños.

Componentes del pie de rey.

Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas.

1. Mordazas para medidas externas.

2. Mordazas para medidas internas.

3. Coliza para medida de profundidades.

4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros.

5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada.

6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido.

7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido.

8. Botón de deslizamiento y freno.

Partes y funcionamiento

Las partes fundamentales de un calibre, que determinan su funcionamiento, son la regla que sirve de soporte:

y la corredera o parte móvil que se desliza por la regla:

Estas dos partes forman el calibre:

En todo momento la medida de exterior, interior y profundidad es la misma, al estar definida por la posición de la corredera sobre la regla, y que permite hacer la lectura de la medida en la escala de la regla y en el nonio.

Cuando el calibre está cerrado, su indicación es cero:

Este tipo de calibre suele llamarse calibre de ajustador y es el modelo más común de calibre.

Cifras significativas: es importante indicar el margen de error en las mediciones señalando correctamente el número de cifras significativas, que son los dígitos significativos en una cantidad medida o calculada. Hay que tener presente las cifras significativas en una medición para asegurar que los cálculos realizados con los datos reflejan la precisión de ese valor. Como regla general no se debe reportar más cifras significativas que aquellas que la apreciación del instrumento lo permita.

Normas para utilizar las cifras significativas:

Cualquier digito diferente de cero es significativo. Los ceros ubicados entre dígitos distintos de cero son significativos.

Los ceros a la izquierda del primer digito distinto de cero no son significativos.

Si un número es mayor que 1, todos los ceros escritos a la derecha del punto decimal cuentan como cifras significativas.

En la adición y la sustracción, la respuesta debe tener el menor número de cifras significativas a la derecha del punto decimal que posean los números originales.

Ejemplo:

59,254

+1,1 una cifra significativa después del punto decimal

60,354 se redondea a 60,4

En la multiplicación y en la división, el número de cifras significativas del producto o cociente resultante está determinado por el número original que tiene el menor número de cifras significativas. Los siguientes ejemplos ilustran la regla:

2,8 x 4,5039 = 12,61092 se redondea a 13

6,85 / 112,04 = 0,0611388789 se redondea a 0,0611

Al multiplicar y dividirse con números exactos, se coloca el resultado con el número de cifras significativa que corresponda a la medida o cálculo, siguiendo las reglas anteriores.

Exactitud: indica que tan cerca esta el valor medido o calculado del valor real o teórico y se describe en términos del error absoluto o relativo.

Precisión: se refiere a cuanto concuerdan dos o más mediciones de una misma cantidad.

La exactitud y precisión dependerá de la naturaleza del instrumento de medición y de la habilidad con la que se le haya usado.

Error Absoluto: es la diferencia entre el valor verdadero y el valor obtenido experimentalmente (medido o calculado).

Error absoluto = valor experimental- valor verdadero

Error relativo porcentual: es la relación entre el error absoluto y el valor verdadero multiplicado por cien.

Error relativo porcentual = Error Absoluto x 100

Valor verdadero

Ejemplo: El punto de fusión teórico del ácido benzoico es de 121,5° C y en la práctica un alumno obtuvo un valor de 120°C. Determine el error absoluto y relativo porcentual

En tal caso el error absoluto y relativo de la medición será:

Error Abs = 121,5°C – 120°C = 1,5°C

Error relativo = 1,5°C / 121,5°C x 100 = 1,2 %