INFORME 1:

MEDICIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA

INTRODUCCIÓN

En este informe presentaremos las propiedades que poseen los

materiales que nos rodean y el uso de las propiedades. Para tal fin,

se ha elaborado esta unidad con el fin de conocer la diversidad de

materiales que existe en su entorno, analicen las formas de

comportarse de acuerdo con las propiedades que poseen

(generales y específicas).

Se le plantean distintas actividades con las cuales los iremos

descubriendo dichas propiedades. Sus aplicaciones y usos, la

relación que tiene con la ciencia, la tecnología y la sociedad, y

valorarán críticamente su uso a través de la historia para la

humanidad. De la misma manera se pretende que los

conocimientos que aprendamos resulten significativos y, a la vez,

nos permita conocer y ejercer una acción positiva en su aprendizaje

del tema, tanto para él, como para nuestros compañeros, familiares

y personas que le rodean. Esta es la razón conductor de las

actividades que se sugieren en este informe, las cuales están

orientadas para que los alumnos incorporen los nuevos

conocimientos en relación con las propiedades de la materia,

aprendan actitudes, valores, acerca del tema y se sientan

implicados y comprometidos en la adopción de conductas que le

lleven a exteriorizar los nuevos capítulos aprendidos.

OBJETIVOS

Determinar la densidad de los sólidos regulares e irregulares

haciendo uso de los instrumentos.

Evaluar los porcentajes de error en la medición de las

propiedades de la materia.

Como evaluar y determinara la Desviación Estándar.

MARCO TEÓRICO

1. Propiedades de la Materia

Una sustancia se identifica y distingue de otras por medio de sus

propiedades o cualidades físicas y químicas. Las propiedades son

las diversas formas en que impresionan los cuerpos materiales a

nuestros sentidos o a los instrumentos de medida. Así podemos

diferenciar el agua del alcohol, el hierro del oro, azúcar de la sal,

etc.

Las propiedades de la materia se clasifican como : Generales y

especificas

Propiedades Generales

Son las propiedades que presenta todo cuerpo material sin

excepción y al margen de su estado físico, así tenemos:

Masa: Es la cantidad de materia contenida en un volumen

cualquiera, la masa de un cuerpo es la misma en cualquier

parte de la Tierra o en otro planeta.

Volumen: Un cuerpo ocupa un lugar en el espacio

Peso: Es la acción de la gravedad de la Tierra sobre los

cuerpos. En los lugares donde la fuerza de gravedad es

menor, por ejemplo, en una montaña o en la Luna, el peso de

los cuerpos disminuye.

Divisibilidad: Es la propiedad que tiene cualquier cuerpo de

poder dividirse en pedazos más pequeños, hasta llegar a las

moléculas y los átomos.

Porosidad: Como los cuerpos están formados por partículas

diminutas, éstas dejan entre sí espacios vacíos llamados

poros.

La inercia: Es una propiedad por la que todos los cuerpos

tienden a mantenerse en su estado de reposo o movimiento.

La impenetrabilidad: Es la imposibilidad de que dos cuerpos

distintos ocupen el mismo espacio simultáneamente.

La movilidad: Es la capacidad que tiene un cuerpo de

cambiar su posición como consecuencia de su interacción con

otros.

Elasticidad: Propiedad que tienen los cuerpos de cambiar su

forma cuando se les aplica una fuerza adecuada y de recobrar

la forma original cuando se suspende la acción de la fuerza.

La elasticidad tiene un límite, si se sobrepasa el cuerpo sufre

una deformación permanente o se rompe. Hay cuerpos

especiales en los cuales se nota esta propiedad, como en una

liga, en la hoja de un cuchillo; en otros, la elasticidad se

manifiesta poco, como en el vidrio o en la porcelana.

Propiedades Específicas

Son las propiedades peculiares que caracterizan a cada

sustancia, permiten su diferenciación con otra y su identificación.

Entre estas propiedades tenemos: densidad, punto de ebullición,

punto de fusión, índice de refracción de luz, dureza, tenacidad,

ductilidad, maleabilidad, solubilidad, reactividad, actividad óptica,

energía de ionización, electronegatividad, acidez, basicidad,

calor latente de fusión, calor latente de evaporización, etc.

Las propiedades específicas pueden ser químicas o físicas

dependiendo si se manifiestan con o sin alteración en su

composición interna o molecular.

Propiedades Físicas: Son aquellas propiedades que impresionan

nuestros sentidos sin alterar su composición interna o molecular.

Ejemplos: densidad, estado físico (solido, liquido, gaseoso),

propiedades organolépticas (color, olor, sabor), temperatura de

ebullición, punto de fusión, solubilidad, dureza, conductividad

eléctrica, conductividad calorífica, calor latente de fusión, etc.

A su vez las propiedades físicas pueden ser extensivas o

intensivas.

Propiedades Extensivas: el valor medido de estas

propiedades depende de la masa. Por ejemplo: inercia, peso,

área, volumen, presión de gas, calor ganado y perdido, etc.

Propiedades Intensivas: el valor medido de estas propiedades

no depende de la masa. Por ejemplo: densidad, temperatura

de ebullición, color, olor, sabor, calor latente de fusión,

reactividad, energía de ionización, electronegatividad,

molécula gramo, átomo gramo, equivalente gramo, etc.

Propiedades Químicas: Son aquellas propiedades que se

manifiestan al alterar su estructura interna o molecular, cuando

interactúan con otras sustancias.

Ejemplos: El Fe se oxida a temperatura ambiental y el Oro no se

oxida; el CH4 es combustible y el CCl4 no es combustible; el Sodio

reacciona violentamente con el agua fría para formar Hidróxido de

Sodio y el Calcio reacciona muy lentamente con el agua para formar

Hidróxido de Calcio; el alcohol es inflamable y el H2O no lo es; el

acido sulfúrico quema la piel y el acido nítrico no, etc

En resumen:

Reactividad Química

Combustión

Oxidación

Reducción

2. MediciónEs una

operación que compara el valor de una magnitud dada con la

respectiva unidad estándar. Esta puede ser directa o indirecta.

Las medidas pueden ser por ejemplo de amplitud, masa o

tiempo, estas son directas porque comparamos directamente

el valor de la magnitud con la unidad estándar.

Error

Relativo: Se

llama incertidumbre relativa al valor del cociente entre la

incertidumbre absoluta y el valor más probable de la medida.

La incertidumbre relativa se expresa a veces en términos de

porcentaje y se define entonces el llamado porcentaje de

error, o incertidumbre porcentual.

Error Absoluta: Existen dos tipos, la incertidumbre absoluta de

lectura y la de observación. Denominamos incertidumbre de

lectura al error máximo razonable que podemos cometer al

efectuar una lectura. Normalmente se adoptan ciertas reglas

para cada tipo de aparato sea analógico o digital. Se toma

como incertidumbre absoluta de observación el módulo de los

desvíos calculados, o sea el desvío absoluto máximo.

Errores Experimentales: Es imposible efectuar una medida

que provea el valor verdadero, por más sofisticado que fuese

el aparato o la técnica. Los errores experimentales dependen

normalmente del aparato utilizado, del operador o de las

condiciones experimentales. Estos pueden ser errores

experimentales sistemáticos o accidentales.

Errores Sistemáticos: Perturbaciones que influyen todas las

mediciones de la misma cantidad en el mismo sentido, por

exceso o por defecto. Pueden ser corregidas si la causa fuese

descubierta y eliminada. Algunos ejemplos pueden ser la

incorrecta calibración o regulación del aparato de medida,

posición inadecuada o manipulación equivocada del operador

durante la medición, simplificando en el modelo matemático,

en mediciones indirectas entre otras.

Exactitud: Indica la proximidad entre los valores de medida y

el valor verdadero, es una medida muy exacta si estuviese

próxima del valor verdadero, pero, raramente se puede hablar

de exactitud de una medida, apenas podemos hacerlo cuando

existe un valor estandarizado por tablas.

Precisión: Se designa la concordancia entre los diversos

valores medidos para la misma magnitud en las mismas

condiciones, o sea, la repetitividad de la medida. Si

tuviéramos varias medidas, existe una gran precisión cuando

solo existe una pequeña dispersión de valores y la más

precisa es aquella cuyo desvío es menor (la que está más

próxima del valor medio).

Materiales y equipos

En la parte experimental se utilizo

Una moneda de 20 céntimos

Una regla milimetrada

Balanza analítica

Granallas de zinc

Probetas graduadas

Agua des ionizada

Picnómetro

Bureta

Procedimiento experimental

1. Densidad de un sólido regular

Tomaremos como objeto de estudio una moneda de 20 céntimos de sol que está hecha de bronce.

Con la balanza analítica se pesó y nos dio un resultado de 0.35g

Luego con la regla hallamos sus dimensiones asumiendo como si fuera un círculo perfecto. Las dimensiones fueron las siguientes.

Diámetro = 2.25cm o sea el radio es de 1.125cm

Espesor= 0.14cm

Volumen π .r2.e = 3,1416x (1.125cm)2x (0.14cm) = 0.557cm3

Luego la densidad de la moneda 0.35g0.557 cm3 = 0.63g/cm3

Según el manual la densidad del bronce es 8.89g/cm3

Entonces el Error Relativo =| Valor real-Valor medido|=8.26

Error absoluto= 8.26/cm3/8.89g/cm3=0.93

Porcentaje de error

2. Densidad del solido irregular

Granallas de zinc 1

-Se utilizaron cantidades de granallas envueltas en 3 papeles

Mtotal1 = 14.70g M del papel = 0.38g entonces Mgranillas1 = 14.32g

Introducidas a una probeta llena con agua des ionizada y por volumen desplazado se tiene que M1=14.32g

Densidad1= M1/V1 = 14.32g/2.01= 7.12g/ml

Densidad de granillas 2

Mgranillas2 =Mtotal2 - M del papel = 11.44g – 0.38g = 11.06g

Cuando fueron introducidas a una probeta con agua des ionizada con 10ml se desplazó 1.5ml que sería el volumen de las granillas V2= 1.5ml

Densidad2 = 11.06g/1.5ml= 7.37g/ml

Densidad de granillas 3

Mgranillas3 =Mtotal3 - M del papel = 17.53g – 0.38g = 17.15g

Cuando fueron introducidas a una probeta con agua des ionizada con 10ml se desplazó 2.5ml que sería el volumen de las granillas.

Densidad3=17.15g/2.5ml = 6.68g/ml

De las 3 densidades se calcula la densidad promedio

Promedio= Densidad3+Densidad 2+Densidad13 = 7.11g/ml

Con eso hallo la desviación estándar

S = (7.12−7.11)2+(7.37−7.11)2+(6.86−7.11)23−1 = 0.256

3 .Densidad del agua des ionizada

Para pesar el agua des ionizada se usó el picnómetro totalmente seco

Masa del picnómetro vacío = 37.16g

Para saber la temperatura se usó el termómetro y nos indicó que se estaba trabajando a 20*C

Masa del picnómetro lleno con agua des ionizada 61.55g

Masa del agua des ionizada seria 61.55g-37.16g= 34.49g

Según la tabla de densidad del ingeniero químico nos indica que la densidad del agua la temperatura de 20* C es de 998.204Kg/ml

A partir de los datos anteriores calculamos el volumen de agua

V=m/d = 34.49g/998.204g.ml = 34.5ml

4. Volumen de una solución de Cloruro de sodio

-Se midió la temperatura con el termómetro indicando 20*C.

-Se hallo es peso M del picnómetro vacío= 37.16g

M del picnómetro llego con la solución de NaCl =63.07g

Masa de la solución: 25.97g

De acuerdo al manual de ingeniero químico a esa temperatura la solución tendrá una densidad de 1.07907g/ml (Valor real)

Luego el volumen será Masa/densidad = 25.97g/1.07907g.ml= 24.

5. Volumen del metanol

Masa del picnómetro con metanol = 56.51g

Masa del picnómetro = 37.16g

Masa del metanol=19.35g

Resultados y discusiones

Al hacer el cálculo de los materiales nos damos cuenta que no siempre es el mismo ya que dependen de diversos factores ambientales como la temperatura, presión, humedad entre otros.

Los instrumentos de medición nos ayudaron a calcular cada una de las densidades y con eso hallar factores como la desviación estándar

Recomendaciones

Se recomienda hacer un uso óptimo de los instrumentos y materiales que se usaron haciendo un numero de mediciones necesarias para tener mayor precisión a la hora de hacer lo cálculos

Para hallar la densidad de los líquidos con el picnómetro se tiene que estar seguro de que esté completamente seco con la campana de tiro para aumentar la precisión en los cálculos.

Para hallar la masa de un objeto se recomienda hallar el punto de equilibrio de la balanza y asegurarse que este bien calibrada y limpia.

Los objetos deben ser medidos a las mismas condiciones ambientales como temperatura, humedad y presión.

Referencias

Carrasco V. Química Experimental Brown. Química General Tomo 1 Perry, J. H. Manual del Ingeniero Químico. 3ª edición, UTHEA.

México, 1966.

CUESTIONARIO

1.-¿Cuál es la diferencia entre masa y peso ?

La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo y también se

define como una magnitud escalar

que se expresa por un único

número.

El peso es una relación que existe

entre la gravedad y la masa de un

cuerpo.

La diferencia está en que el peso es

un vector que tiene magnitud y

dirección mientras que la masa solo es él número de partículas por

las que está conformada un cuerpo u objeto.

2.-¿Cuáles son las variables que alteran la densidad de un sólido y un líquido?

En un sólido.- Las moléculas en los sólidos tienden a agruparse en

estructuras que dan la fuerza y rigidez al material .Las variables que

afectan son: La temperatura si afecta más no la presión.

En un líquido:

-La temperatura.-Según esto se puede enunciar la distancia de

separación de las moléculas.

- La presión.- Ya sea atmosférica o del medio en que se encuentre.

-La gravedad.

3.- ¿Qué es el punto de ebullición, cuáles son las variables que modifican el punto de ebullición de una sustancia?

El punto de ebullición  es aquella temperatura en la cual la presión

de vapor del líquido iguala a la presión de vapor del medio en el que

se encuentra, es decir, también es la temperatura a la cual la

presión de vapor iguala a la presión atmosférica.

Las variables que modifican el punto de ebullición son:

-Las fuerzas intermoleculares de esta sustancia.

-El punto de ebullición de cualquier sustancia depende únicamente

de la presión y/o de la temperatura. 

-La masa molecular de la sustancia.

4.-Que es la presión de vapor?

-Es la presión que a la que cada temperatura de fase liquida y

vapor se encuentran en equilibrio independientemente de la

cantidad de líquido y gases con la condición que existan ambas a

la vez.

Mientras más alta es la temperatura, la presión del vapor es mayor,

porque al elevarse la temperatura, la cantidad de moléculas que

tienen la energía suficiente para escapar del líquido aumenta. La

presión de vapor de equilibrio es la máxima presión que ejerce un

líquido a determinada temperatura. 

Ejemplo:

Se tiene un recipiente cerrado con agua en su interior, y con una

fuente calórica en la parte inferior, se verá que las moléculas del

estado líquido pasaran al estado gaseoso luego de comenzar a

ebullir, hasta que el espacio libre superior se sature de vapor de

agua, aquí cuando el número de moléculas de agua líquida que

pasen al estado gaseoso sean iguales al número de moléculas que

pasen del estado gaseoso al estado líquido se dirá que es un

estado de equilibrio y ese vapor en la superficie ejercerá presión

sobre el estado líquido, conocido como presión de vapor.

5.-Indique los instrumentos que permiten medir temperatura en los hornos de fundición de metales y hornos de pintado electrostático.

--En hornos de fundición.- En estos lugares se suele utilizar el

pirómetro, que es capaz de medir la temperatura de una sustancia

sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele

aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas

superiores a los 600 grados celsius. El rango de temperatura de un

pirómetro se encuentra entre -50 grados celsius hasta

+4000 grados celsius. Una aplicación típica es la medida de la

temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o

fundiciones. Contiene un filamento que es calentado por una

corriente eléctrica, hasta que se pone rojo vivo y la temperatura se

determina midiendo la corriente eléctrica.

--En hornos de pintado electrostático.-En estos casos se usa el

pirómetro óptico: se basan en la ley de Wien de distribución de la

radiación térmica, según la cual, el color de la radiación varía con la

temperatura. El color de la radiación de la superficie a medir se

compara con el color emitido por un filamento que se ajusta con

unreóstato calibrado. Se utilizan para medir temperaturas elevadas,

desde 700 °C hasta 3.200 °C, a las cuales se irradia suficiente

energía en el espectro visible para permitir la medición óptica.

6 -¿Cómo se mide la dureza de las sustancias solidas?

La dureza se puede medir de varias formas entre las más usadas son

- Dureza al rayado

La dureza al rayado es posible gracias a la escala de Mohrs es una relación de diez minerales ordenados por su dureza de menor a

mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue propuesta por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1825 y se basa en el principio de que una sustancia cualquiera puede rayar a otras más blandas, sin que suceda lo contrario.

-Dureza a la penetración

Define la dureza como la resistencia a la penetración o resistencia a la deformación plástica que opone un material a ser presionado por un penetrador determinado y bajo la acción de cargas preestablecidas. 

DUREZA BRINELL.Consiste en comprimir sobre la superficie del material a ensayar una bolilla de acero muy duro durante un cierto tiempo (t) produciendo una impresión con forma a casquete esférico.

-Dureza al impacto o capacidad de rebote

-Dureza al desgaste

7 - El cobre es un metal dúctil y maleable de color marrón rojizo , de bajo potencial de oxidación , se obtiene de su mena la calcopirita CuFeS2,por tostación de su mena se obtiene su oxido y por calentamiento de su oxido con coque “conversación” se obtiene cobre blister 98 % Cu ,se purifica el cobre blíster por electrolisis obteniéndose cobre electrolítico al 99,98 % Cu , se moldea en lingotes de 250 Kg luego de fundir el cobre electrolítico .Del texto dado identifique las propiedades físicas y químicas del cobre ,los cambios o transformaciones físicas y químicas que experimenta la materia

PROPIEDADES FISICAS

PROPIEDADES QUIMICAS

CAMBIOS QUIMICOS

CAMBIOS FISICOS

Dúctil (hilos) bajo potencial de oxidación

Electrolisis Fundir

Maleable (laminas)

Tostación

Color marrón rojizo

8-El mercurio a 25ºC ,es un metal liquido de 13,6g/ml de densidad , no moja por tener una alta tensión superficial ,es el metal más volátil y sus vapores son tóxicos , en estado sólido es blanco y blando ,tiene bajo poder de oxidación ,se obtiene por tostación de cinabrio SHg,se utiliza en los termómetros para medir la temperatura por dilatación ,en la electrolisis de la salmuera se utiliza

como electrodo móvil ,en la minería artesanal del oro se utiliza por su facilidad para separación del oro por destilación .

Del texto mencionando sobre el mercurio señale

I.- Cuales son propiedades intensivas y extensivas

Propiedades intensivas:

*Blanco (color)

*Temperatura (25 ºC)

Propiedades extensivas

* Alta tensión superficial

*Densidad

II.-Cuales son fenómenos Físicos y Químicos

Fenómenos Físicos

*Volatilidad

*Dilatación

*Destilación

*Estado solido

*Vapores (cambio de estado)

Fenómenos Químicos

*Tostación

9.-Determine la masa en libras de cloruro de sodio presente en 2m3 de una mezcla acuosa al 15% en masa de NaCl , si a 25ªC la densidad de dicha mezcla es 1,18g/cm3 .

2m3 sol x 1000Lsol1m3 sol x 1000cm

3

1 Lsol x 1.18g sol1cm3 x 15g Nacl100g sol x 1 Lb Nacl453,6 g Nacl x

= 780,42 Lb

10.-Determine la densidad de una mezcla de agua y alcohol etílico a 25ªC, que resulta de mezclar volúmenes iguales, si la densidad del

agua es 0,998 gmL del alcohol etílico 0,724 Kgdm3

1 dm3= 1 L. Así que: 0,724 kg / dm3= 0,724kg / L = 0,724 g / ml. 

Si X= ml de agua= ml de etanol. Suponemos por simplicidad que los volúmenes son aditivos, es decir que juntos dan: 2X ml.

Agua = ( X ml ) x 0,998g H 201ml H 20 = 0,998X g H2O 

Etanol= (X ml etanol) x 0,724 getanol1mletanol = 0,724 X g etanol

La masa total es = 0,998X+0,724X = 1,722X g.

Es por esto que la densidad de la mezcla será:

D = 1.722 x g2x ml = 0.861 g/ml .