Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de las
Fuerzas Armadas Nacional Bolivariana
Carabobo sede Isabelica
INFORME PRÁCTICA NRO. 3
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD EN LIQUIDOS
Jefe de grupo: Profesor: Gustavo López Pérez, Lisbeth Sección: I-001N Integrantes: Campos, José
Escorihuela, Ellimay Flores, DexidaLópez, Juan Romero, EduardoSalas, FranklinTorres, NéstorZanotti, Darwin
Valencia, 19 de febrero de 2011.
ÍNDICE GENERAL
Pág.
Introducción...................................................................................................... 1
I- Datos Experimentales........................................................................... 2 - 5
II- Resultados Experimentales................................................................... 6
III- Discusión de Resultados....................................................................... 7 - 9
IV- Conclusiones y Recomendaciones........................................................ 10 - 12
Apéndices
Apéndice A............................................................................................
Apéndice A.1 Pre informe.......................................................... 14 - 21
Apéndice A. 2Cálculos Involucrados……………………………..... 22 -24
Apéndice B
Apéndice B.1 Curva de calibración acetona-hexano………….…… 26
Apéndice B.2 Curva de calibración acetona- agua……………. 27
Apéndice C
Anexos …………………………………………………………… 28
Apéndice D
Hojas de seguridad hexano y Acetona ………………………….. 32-39
Apéndice E
Tablas de propiedades Físico - Químicas del Hexano y Acetona… 40-42
Bibliografía........................................................................................................ 43
RESUMEN
La presente práctica se orienta, por una parte, al análisis y estudio de la densidad
de líquidos, y por la otra, a la determinación de la cantidad de alcohol contenida en
una sustancia a través del uso de un alcoholímetro.
La metodología seguida consistió en utilizar tres muestras de líquidos
experimentales (Monoetilenglicol, Licor Ybarra Dorado y Etanol), tomando en
cuenta, las diferencias entre sus propiedades físicas y composiciones químicas. A
continuación se tomaron lecturas en cuanto a su masa, volumen y temperatura para
cada líquido, utilizando como instrumento principal al picnómetro de vidrio y
metálico, e instrumentos secundarios tales como: cilindros graduados, balanza
analítica, termómetro y densímetro. Estas lecturas se llevaron a cabo con la mayor
rigurosidad posible para que los instrumentos arrojaran medidas exactas y precisas.
Finalmente, los resultados de las densidades para cada uno de ellos fue:
Monoetilenglicol: (1,0921 ±0,0001) gmL
, Licor Ybarra dorado: (0,9634 ± 0,0001)
gmL
, y por último el Etanol de: (0,8056 ± 0,0001) gmL
pudiéndose observar notable
diferencia entre cada uno de ellos, las cuales serán analizadas en el desarrollo del
informe.
INTRODUCCIÓN
La densidad es una propiedad intensiva de gran importancia usada como variable
para seleccionar y diseñar equipos, dispositivos, unidades y sistemas en los procesos
productivo. Ésta depende de dos propiedades extensivas que son la masa de la
sustancia y el volumen que ocupa la misma.
En el presente informe se medirá la densidad de varios líquidos mediante el
empleo de diferentes instrumentos específicos para tal fin, así como picnómetro de
metal, de vidrio, hidrómetros y alcoholímetro. Cabe destacar que la temperatura es
una variable que afecta considerablemente los valores de la densidad y debe, por
consiguiente, medirse también a cada líquido de prueba durante la realización de la
práctica. La viscosidad es otra variable importante que permite seleccionar los
instrumentos y el método apropiado para medir la densidad.
Para líquidos ligeros se usarán tanto el picnómetro de vidrio como el hidrómetro y
para los más viscosos se utilizará el picnómetro metálico.
Con el alcoholímetro se medirá la densidad y la concentración en volumen de
alcohol de una mezcla hidroalcohólica, el procedimiento para su uso es el mismo del
hidrómetro, permitiendo que el instrumento flote y oscile hasta el reposo en el líquido
de prueba.
Es necesario conocer y diferenciar según conocimientos previos la densidad
absoluta de la relativa y lo que significa la gravedad específica para el mejor
aprovechamiento de la práctica titulada “Determinación de la densidad de líquidos”
CAPÍTULO I
DATOS EXPERIMENTALES
TABLAS DE DATOS EXPERIMENTALES
TABLA I
DATOS RECOLECTADOS PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DE UN
LÍQUIDO UTILIZANDO EL PICNÓMETRO DE VIDRIO.
Muestra
Volumen de
calibración del
picnómetro
(mL)
Temperatura
de la muestra
(T±0 ,05) ºC
Masa del
Picnómetro
Vacio
(m±0 ,0001)g
Masa del
Picnómetro
lleno
(m±0 ,0001)g
Diferencia
de masa
(m±0,0001)g
Licor
Ybarra
dorado
25,386 26 20,3625 44,8199 24,4574
Etanol 24,876 28 22,9676 43,0085 20,0409
Temperatura de trabajo: (28 ± 0,5) º C
Presión Atmosférica: (760 ± ΔP) mmHg.
TABLA II
DATOS RECOLECTADOS PARA DETERMINAR LA DENSIDAD DE UN
LIQUIDO UTILIZANDO EL PICNÓMETRO METÁLICO.
MuestraTemperatura
(T ±0 ,05¿ ºC
Masa del
Picnómetro
vacio
(m±0 ,01)g
Masa del
Picnómetro
lleno
(m±0 ,01)g
Agua 26 199,20 274,10
Mono
etilenglicol 26 199,20 281,00
Temperatura de trabajo: (28 ± 0,5) º C
Presión Atmosférica: (760 ± ΔP) mmHg.
CAPÍTULO II
RESULTADOS EXPERIMENTALES
TABLAS DE RESULTADOS.
TABLA III
Determinación de la densidad con el picnómetro de vidrio.
MuestraTemperatura (T ±0 ,05¿ ºC
Densidad (ρ ¿(gmL
)
LicorYbarra dorado 26
0,9634 ± 6,8807×10−6
Etanol 28 0,8056 ±5,3856×10−6
TABLA IV
Determinación de la densidad con el picnómetro metálico.
MuestraTemperatura (ºC)
(T ±0 ,05¿ ºCDensidad (ρ ¿(
gmL
)
(ρ±1,32×10¿¿−4 )¿
Mono Etilenglicol26 1,08
CAPITULO III
DISCUSION DE RESULTADOS
En lo concerniente a los resultados que se obtuvieron al realizar la práctica
podemos indicar que la primera experiencia consistió en determinar la densidad de
dos líquidos diferentes los cuales fueron Etanol y un licor comercial denominado
“Licor Ybarra Dorado” los cuales nos fueron suministrados por el laboratorio, en este
ensayo se debía calcular la densidad de ambas muestras utilizando para ello dos
picnómetros de vidrio destinados para tal fin los cuales tenían valores de volumen
exactos y conocidos.
Es importante destacar que los picnómetros de vidrio son recomendados para
obtener la densidad de líquidos no viscosos, y el resultado se estimará como
viscosidad absoluta, esto a razón de que será expresado como masa por unidad de
volumen.
Los valores de densidad obtenidos fueron los siguientes:
Para el Licor Ybarra Dorado se obtuvo una densidad de 0,921 gmL
, la cual
pertenece al rango de valores descrito en la etiqueta que se pego en la parte
posterior en donde se indica que la misma está comprendida en el intervalo
que va desde 0,9580 hasta 0,9610 gmL
Con respecto al Etanol la densidad absoluta obtenida fue de 0,8056 gmL
, esta
de igual manera se encuentra dentro del rango suministrado por el laboratorio
el cual es (0,800 – 0,810)gmL
Según los resultados obtenidos podemos observar que el etanol tiene un valor de
densidad menor al del Licor Ybarra, esto se debe a que el mismo posee un mayor
grado de pureza, mientras que el licor Ybarra se presenta como una mezcla
Hidroalcoholica con una concentración de 30 % de alcohol disuelto en agua (según la
etiqueta de presentación comercial), y es por esta razón que su densidad es muy
próxima a la del agua (1,000 gmL
).
Es de notar que la densidad es una propiedad de los materiales que nos permite
caracterizar los mismos, por consiguiente es posible definir un compuesto al
determinar su densidad y comparar con bibliografías en donde se encuentren
expresadas las obtenidas experimentalmente para diversos materiales.
La segunda experiencia consistió en determinar la densidad absoluta del
monoetilenglicol con el uso del picnómetro metálico. El monoetilenglicol es un
líquido transparente y traslucido, de aspecto y consistencia viscosa, es por esta razón
que se uso para tal fin el picnómetro metálico el cual debe estar previamente
calibrado.
Para comenzar es necesario determinar el volumen que puede alojar el picnómetro
metálico, para este fin se procedió a pesarlo en balanza de precisión vacio, esto se
hizo en esta balanza porque se determino que la masa del mismo al estar lleno
superaría los valores aceptados por el rango de la balanza analítica.
Al realizar esta operación se obtuvo como resultado que el picnómetro vacio tiene
una masa de 199,20 g. De forma análoga se hizo el procedimiento con el picnómetro
lleno con agua y se obtuvo una masa de 274.10g esto nos da una diferencia de 74,90
g. Es importante tener en cuenta que la temperatura de trabajo fue de 26ºC y el valor
de la densidad del agua para esta temperatura ρH 2O26º=0,9912
gmL
con lo cual resulta
que el volumen corregido para esta temperatura es de 75,56 mL.
Luego de realizado este paso se determina la densidad del monoetilenglicol y
resulta la misma en 1,08 gmL
, lo cual indica que esta dentro del rango de valores
suministrados por el laboratorio.
CAPITULO IV
CONCLUSIONES
APENDICE A
República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de las
Fuerzas Armadas Nacional Bolivariana
Carabobo sede Isabelica
PREINFORME Nº (3)
DETERMINACION DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS
Profesor: Gustavo G, LópezJefe de grupo: Sección: I-001NPérez, Lisbeth Integrantes: Campos José Escorihuela Ellimay Flores Dexida López Juan Romero, Eduardo
Torres Néstor Salas, Franklin Zanotti Darwin
Valencia, Enero del 2011
Objetivo General
Medir la densidad del líquido a temperatura constante y presión local,
mediante el empleo de diferentes instrumentos.
Objetivos Específicos
Identificar el principio básico que sustentan los instrumentos y método.
Identificar las variables que afectan las mediciones a realizar para
determinar la densidad
Determine la densidad para el liquido de prueba mediante el
picnómetro
Determinar la gravedad especifica de un liquido ligero mediante el
hidrómetro
Densidad absoluta:
La densidad absoluta, también llamada densidad real, expresa la masa por
unidad de volumen. Cuando no se hace ninguna aclaración al respecto, el
término densidad suele entenderse en el sentido de densidad absoluta. La
densidad es una propiedad intensiva de la materia producto de dos
propiedades extensivas:
Densidad relativa
La densidad relativa o aparente expresa la relación entre la densidad de una
sustancia y la densidad del agua, resultando una magnitud adimensional. La
densidad del agua tiene un valor de 1 kg/l —a las condiciones de 1 atm y 5
°C— equivalente a 1000 g/m3. Aunque la unidad en el SI es kg/m3, también
es costumbre expresar la densidad de los líquidos en g/cm3.
Unidades de densidad: Algunas de las unidades de densidad más usadas
son:
Unidades de densidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI):
Kilogramo por metro cúbico (kg/m³).
Gramo por centímetro cúbico (g/cm³).
Kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico.
El agua tiene una densidad próxima a 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/ml).
Gramo por mililitro (g/ml), que equivale a (g/cm³).
Para los gases suele usarse el gramo por decímetro cúbico (g/dm³) o gramo
por litro (g/L), con la finalidad de simplificar con la constante universal de los
gases ideales:
Densidad media y puntual
Para un material homogéneo, la fórmula masa/volumen puede aplicarse sin
recaudos. En el caso de un objeto no homogéneo, en cambio, dicha fórmula
tiene el problema de que la densidad de las distintas partes es diferente. En
este caso, se puede medir la "densidad media", aplicando la fórmula
masa/volumen a todo el objeto, o la "densidad puntual" que será distinta en
cada punto del objeto. En esta variante, la fórmula se aplica a cada porción
del objeto que sea homogénea (a cada fase).
Gravedad específica
La gravedad específica es una comparación de la densidad de una sustancia
con la densidad del agua: La gravedad Específica = De la sustancia /Del
agua. La gravedad específica es adimensional y numéricamente coincide con
la densidad. Se representa la Gravedad Especifica por Gs, y también se
puede calcular utilizando cualquier relación de peso de la sustancia a peso
del agua siempre y cuando se consideren volúmenes iguales de material y
agua.
La gravedad específica es un caso especial, o en de algunos usos
sinónimos con, densidad relativa, con el último término preferido a menudo
en la escritura científica moderna. El uso de la gravedad específica se
desalienta en uso técnico en los campos científicos que requieren la alta
precisión - se prefiere la densidad real (en dimensiones de la masa por
volumen de unidad).
Densímetros
Los densímetros determinan la densidad en líquidos y en sólidos según el
método de impulso ascensional. Estos densímetros son muy útiles para
comprobar la densidad de plásticos, de gomas, de metales sinterizados, de
cerámica, de vidrio y de otros materiales no metálicos. El modo de
determinar la densidad en estos densímetros destaca por su alta precisión y
por la rapidez de obtención de los resultados de medición. La medición de la
densidad en líquidos se realiza midiendo el impulso ascensional con un
determinado cuerpo de cristal. La medición de la densidad en sólidos se
realiza a través del peso y el volumen de una muestra. El dispositivo de
pesado de los densímetros para medir densidad determina el peso, el
volumen se calcula por el empuje de la muestra dentro de un líquido, para lo
que deberá conocerse la densidad de este líquido.
El picnómetro
El picnómetro (del griego πυκνός (pyknós), "densidad"), o botella de
gravedad específica, es un frasco con un cierre sellado de vidrio que dispone
de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede
obtenerse un volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de
un fluido, en referencia a la de un fluido de densidad conocida como el agua
o el mercurio.
Normalmente, para la determinación de la densidad de algunos productos
especiales como las pinturas, se utilizan picnómetros metálicos.
Si el frasco se pesa vacío, luego lleno de agua, y luego lleno del líquido
problema, la densidad de éste puede calcularse sencillamente.
La densidad de partículas de un árido (polvo, por ej.), que no puede
determinarse con el simple método de pesar, puede obtenerse con el
picnómetro. El polvo se pone en el picnómetro, que se pesará, dando el peso
de la muestra de polvo. A continuación, se completa el llenado del
picnómetro con un líquido, de densidad conocida, en el que el polvo sea
completamente insoluble. El peso del líquido desplazado podrá luego
determinarse, y así hallar la gravedad específica del polvo.
Picnómetro de vidrio Picnómetro metálico
Conversión de Unidades Cálculos
En general, la densidad de una sustancia varía cuando cambia la presión o la
temperatura.
Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable
también aumenta.
Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la
presión permanece constante). Sin embargo, existen notables excepciones a
esta regla. Por ejemplo, la densidad del agua crece entre el punto de fusión
(a 0 °C) y los 4 °C; algo similar ocurre con el silicio a bajas temperaturas.
El efecto de la temperatura y la presión en los sólidos y líquidos es muy
pequeño, por lo que típicamente la compresibilidad de un líquido o sólido es
de 10–6 bar–1 (1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de
10–5 K–1.
Por otro lado, la densidad de los gases es fuertemente afectada por la
presión y la temperatura. La ley de los gases ideales describe
matemáticamente la relación entre estas tres magnitudes:
Donde “R” es la constante universal de los gases ideales, “P” es la presión
del gas, “M” su masa molar y “T” la temperatura absoluta.
Eso significa que un gas ideal a 300 K (27 °C) y 1 atm duplicará su densidad
si se aumenta la presión a 2 atm manteniendo la temperatura constante o,
alternativamente, se reduce su temperatura a 150 K manteniendo la presión
constante.
Teniendo en cuenta que el volumen es siempre el mismo
Y que a partir de la definición de densidad
Se sigue que, con el mismo volumen, la de densidad es proporcional a la masa, la
densidad de la muestra viene dada por:
Siendo:
m1: masa de muestra contenido en el picnómetro
ρ1: densidad de la muestra contenido en el picnómetro
m2: masa de agua (o líquido de densidad conocida) contenido en el
picnómetro
ρ2: densidad del "agua"(o líquido de densidad conocida) contenido en el
picnómetro
Alcoholímetro
El alcoholímetro es un tipo especial de hidrómetro usado para determinar el
nivel de alcohol presente en un líquido o gas. Puede por tanto ser usado para
medir el porcentaje de alcohol en una bebida alcohólica o para determinar la
presencia de alcohol en la sangre.
Hidrómetro
Un hidrómetro[ ]es un instrumento que permite medir el caudal, la velocidad o
la fuerza de los líquidos que se encuentran en movimiento, dependiendo de
la graduación y aplicación de este mismo.
Evítese la confusión con el término utilizado en inglés “hydrometer” como
equivalente a lo que en español es un densímetro, esto es, un instrumento
que sirve para medir la densidad de los líquidos.
Tabla I.- Materiales y equipos utilizados en laboratorio
Balanza analítica y precisión
Picnómetros vidrios y metálicos
Hidrómetros
Alcoholímetro
Beackers
Termómetro
Método Operatorio
Picnómetro de vidrio
1. Vaso precipitado, se pesa el picnómetro vacio y seco (m1).
2. Con la muestra a la temperatura establecida llene el picnómetro hasta
el borde inferior del cuello sosteniendo en alto y evitando el derrame
de la muestra.
3. Coloque la tapa respectiva (el brazo lateral de algunos picnómetros
permite la salida del excedente de muestra) seguidamente limpie y
seque el cuerpo.
4. Pese el picnómetro lleno (m2) y anote la temperatura de trabajo.
5. A través de la diferencia entre m1 y m2 se obtiene la masa del líquido
y según la capacidad del picnómetro se conoce el volumen a
temperatura de trabajo.
ρ ¿m2−m1Vp
6. Una vez realizado el experimento vaciar el picnómetro lavar y
secar.
Picnómetro metálico
Se usa en el caso de líquidos viscosos, con sedimentos o pinturas
1. Se usa el mismo procedimiento del de vidrio
Hidrómetro
1. Vierta una cantidad de líquido a analizar (aprox. 500ml) en una jarra
alta o cilindro graduado.
2. Tome el hidrómetro por el extremo superior del vástago con las
manos limpias de tal forma que quede vertical introducir
cuidadosamente en el cilindro y dejar que flote en la muestra
permitiéndole oscilar hasta el reposo.
3. La lectura se realiza donde la superficie del liquido intercepte la
graduación del vástago, es decir en el borde superior del menisco.
4. Mida la temperatura de la muestra idealmente debe ser igual a la
temperatura estándar de calibración que generalmente es de 15ºC.
TABLAS DE DATOS
Tabla II. Datos de análisis con el Picnómetro de Vidrio
Muestra Vp
Picnómetro
vacío.
(m ± Δ g)
Picnómetro
lleno.
(m2 ± Δ g)
Picnómetro
lleno.
(v ± Δ ml)
Temperatura
(T ± Δ0C)
Temperatura de trabajo:
Presión atmosférica: 1 atm
Tabla III. Datos de análisis con el Picnómetro Metálico
Muestra Vp
Picnómetro
vacío.
(m ± Δ g)
Picnómetro
lleno.
(m2 ± Δ g)
Picnómetro
lleno.
(v ± Δ ml)
Temperatura
(T ± Δ 0C)
Temperatura de trabajo:
Presión atmosférica: 1 atm
Tabla IV. Datos de análisis con el Hidrómetro
Muestra Ρ (v ± Δ ml)
Alcohol
%
Temperatura
(T ± Δ 0C)
Temperatura de trabajo:
Presión atmosférica: 1 atm
Tabla V.- Datos de análisis con el Alcoholímetro
Muestra Escala (v ± Δ ml)
Alcohol
%
Temperatura
(T ± 0C)
Temperatura de trabajo:
Presión atmosférica: 1 atm
APÉNDICE A. Propiedades del agua en función de su temperatura
Temperatura Densidad Calor
específico
Viscosidad Tensión superficial.
T agua Cp agua
[ºC] [Kg/m3] [J/kg.K] [Pa.s] [N/m]
0 999.8 4217.6 1793x10-6 0.07564
5 1000.0
10 999.7 4192.1 1307x10-6 0.07423
15 999.1
20 998.2 4181.8 1002x10-6 0.07275
25 997.0
30 995.6 4178.4 797.7x10-6 0.07120
35 994.1
40 992.2 4178.5 653.2x10-6 0.06960
45 990.2
50 988.1 4180.6 547.0x10-6 0.06794
55 985.7
60 983.2 4184.3 466.5x10-6 0.06624
65 980.6
70 977.8 4189.5 404.0x10-6 0.06447
75 974.9
80 971.8 4196.3 354.4x10-6 0.06267
85
90 965.3 4205.0 314.5x10-6 0.06080
95
100 958.4 4215.9 281.8x10-6 0.05891
CALCULOS TIPICOS
Determinación de la densidad del licor Ybarra con el picnómetro de vidrio.
ρ=∆mV
ρYbarra=(44,8199−20,3625 )g
25,386mL= 24,4574 g
25,386mL=0,9634
gmL
Determinación de la densidad del licor Etanol con el picnómetro de vidrio.
ρEtanol=(43,0085−22,9676 )g
24,876mL= 20,0409 g
24,876mL=0,8056
gmL
Determinación del volumen del picnómetro metálico con densidad a T= 26ºC
ρ=mV→V=m
ρ →V= 74,9000 g
0,9912gmL
→V=75,4659mL
Determinación de la densidad del mono etilenglicol.
ρmonoetilenglicol=(281,00−199,20 )g
75,56mL= 81,80 g
75,56mL=1,0826
gmL
Calculo de los errores.
Experiencia “A”
Error para el Etanol:
EEtanol=0,8056×( 0,000122,9676
+ 0,000143,0085 )=5,3856×10−6
Error para Licor Ybarra Dorado
EYbarra=0,9634×( 0,000120,3625
+ 0,000144,8199 )=6,8807×10−6
Error Monoetilenglicol
EMEG=1,08×( 0,01199,20
+ 0,01274,10
+ 0,01281,00 )=1,32×10−4
BIBLIOGRAFIA