Peso de una sustancia y densidad

Experimentos químicos. Masa. Peso. Reactivos. Agua. Alcohol. Glicerina. Materiales. Probeta

  • Enviado por: Oktabyo
  • Idioma: castellano
  • País: México México
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OBTENCIÓN DEL PESO DE UNA SUSTANCIA Y SU DENSIDAD.

OBJETIVO:

Se obtendrá el peso (w), la masa (m) y la densidad() de diversos objetos, con la finalidad de comprender la diferencia entre masa y peso, conocer las formas correctas de pesar diferentes objetos, técnicas para obtener el volumen de cuerpos regulares e irregulares. Además obtendremos los porcentajes de desviación, en mediciones de masa (balanzas electrónica y granataria) como en mediciones de volumen (probeta, bureta y vaso de precipitados graduado), con el fin de descubrir que instrumentos son los mas adecuados para una labor determinada.

MARCO TEÓRICO:

Para poder realizar esta practica de la manera más eficaz, se deben conocer y comprender los siguientes conceptos.

MASA Y PESO: Es común usar incorrectamente e intercambiar los términos masa y peso en la conversación cotidiana.

La masa caracteriza las propiedades inerciales de un cuerpo; es lo que mantiene la vajilla en la mesa cuando sacamos el mantel de un tirón. A mayor masa, mas fuerza se necesita para causar una aceleración dada; esto se refleja en la segunda ley de Newton: F = ma. El peso, en cambio es una fuerza ejercida sobre un cuerpo por la atracción de la Tierra u otro cuerpo más grande. La experiencia cotidiana nos muestra que los cuerpos con masa grande, tienen un peso grande. Es difícil lanzar un peñasco por su gran masa, y difícil levantarlo del suelo por su gran peso. En la Luna el peñasco seria igualmente difícil de lanzar horizontalmente, pero seria más fácil de levantar. ¿Qué relación hay entonces entre masa y peso?

La respuesta, cuenta la leyenda, se le ocurrió a Newton cuando estaba sentado bajo un manzano viendo caer la fruta. Un cuerpo en caída libre tiene una aceleración igual a: g, y por la segunda ley de Newton, una fuerza debe producir esa aceleración.

La fuerza que hace que el cuerpo se acelere hacia abajo, es la de atracción gravitatoria de la Tierra, o sea, el peso del cuerpo.

El peso de un cuerpo es una fuerza, una cantidad vectorial: w = m g.

Nota: los sólidos (polvos o granulares), nunca deben pesarse directamente sobre el platillo de una bascula, debido a que los residuos que quedan aceleran la corrosión, mismos que pueden producir errores, o contaminar materiales posteriores.

VOLUMEN: Es el lugar en el espacio que ocupa un cuerpo. Existen variados métodos para determinarlo:

Si la sustancia es un sólido regular, se pueden medir sus dimensiones para calcular su volumen basándose en formulas.

Si la sustancia es un liquido, el volumen se mide en un recipiente graduado, una probeta graduada es lo mas conveniente.

Si la sustancia es granular o un sólido irregular, lo conveniente es añadir la sustancia a un liquido en una probeta graduada. Se efectúa una medición antes y después de agregar la sustancia, la diferencia corresponde al volumen del sólido.

DENSIDAD: Una propiedad importante de cualquier material es su densidad, definida como su masa por unidad de volumen. Un material homogéneo como el hierro o el hielo, tiene la misma densidad en todas sus partes. Usamos la letra griega  para la densidad:  = m / v.

La densidad de algunos materiales varía de un punto a otro dentro del material; ejemplos de ello, son la atmósfera terrestre y los océanos. Para estos materiales, la relación se denota como densidad media.

PARTE EXPERIMENTAL:

REACTIVOS:

1.AGUA:

Nombre común que se aplica al estado líquido del compuesto de hidrógeno y oxígeno H2O.

El químico francés Antoine Laurent de Lavoisier propuso que el agua no era un elemento sino un

compuesto de oxígeno e hidrógeno. En un documento científico presentado en 1804, el químico

francés Joseph Louis Gay-Lussac y el naturalista alemán Alexander von Humboldt demostraron

conjuntamente que el agua consistía en dos volúmenes de hidrógeno y uno de oxígeno, tal como

se expresa en la fórmula actual H2O.

Sus propiedades:

1) Estado físico: sólida, liquida y gaseosa
2) Color: incolora
3) Sabor: insípida
4) Olor: inodoro
5) Densidad: 1 g./ml a 4°C
6) Punto de congelación: 0°C
7) Punto de ebullición: 100°C
8) Presión critica: 217,5 atm.
9) Temperatura critica: 374°C

2.ALCOHOL:

Derivado hidroxilado de un hidrocarburo parafínico o cicloparafínico, en los que el grupo -OH esta ligado a un carbono saturado. Aparentemente similar al agua, pero a diferencia de esta, su densidad es mas baja y su punto de ebullición es mas alto, por lo que a condiciones normales de temperatura y presión, se evapora rápidamente.

3.GLICERINA: La glicerina es un líquido espeso, neutro, de sabor dulce, que al enfriarse se

vuelve gelatinoso al tacto y a la vista, y que tiene un punto de ebullición alto. La glicerina puede

ser disuelta en agua o alcohol, pero no en aceites. Por otro lado, muchos productos se

disolverán en glicerina más fácilmente de lo que lo hacen en agua o alcohol, por lo que es,

también, un buen disolvente.

La glicerina es también altamente "hidroscópica", lo que significa que absorbe el agua del aire. Por ejemplo: si dejas una botella de glicerina pura expuesta al aire en tu cocina, tomará humedad del aire y se convertirá, con el tiempo, en un 80% de glicerina y un 20% de agua.

La glicerina tiene muchos otros usos aparte de ser utilizada para fabricar nitroglicerina (nota: la glicerina no es una sustancia explosiva. Hay que convertirla previamente en nitroglicerina, por lo que es perfectamente seguro trabajar con ella en tu cocina). Algunos usos de la glicerina incluyen: conservar fruta enlatada, como base de lociones, para prevenir que se hielen los gatos hidráulicos, para lubricar moldes, en algunas tintas de estampado, en la fabricación de pasteles y caramelos y, en ocasiones, para conservar ciertos especimenes en tarros de cristal en el laboratorio de biología de tu escuela (debido a sus cualidades antisépticas).

La glicerina tiene una densidad mas alta que el agua, por lo que se vuelve mas espesa que esta y que el alcohol, aunque a simple vista, sean iguales.

MATERIAL:

1.BALANZA ELECTRÓNICA: Se utiliza para pesar objetos con mayor precisión.

2.BALANZA GRANETARIA: Pesa objetos con un poco de menor precisión que la electrónica.

3.SOPORTE UNIVERSAL: Sirve para colacoar aditamento de soporte como pinzas para bureta arillos etc.

5.PINZAS PARA BURETA: Sirve para sostener la bureta y así poder operar libremente la válvula de alivio sin tener que sostenerla.

6.VIDRIO DE RELOJ: Es un instrumento que sirve como recipiente para pesar objetos, ya que no es recomendable que sean pesados directamente en la bascula.

7.PROBETA 100ml: Contenedor cilíndrico cerrado por uno

de sus extremos, que se utiliza generalmente para obtener el volumen de objetos y/o líquidos.

8.PIPETA 10ml: Tubo de vidrio terminado en punta por

uno de sus extremos que sirve para medir o transvasas pequeños volúmenes de líquidos.

9.BURETA 50ml: Tubo de vidrio graduado , cuya parte

superior esta abierta y la inferior se cierra con llave esmerilada.

10.VASO DE PRECIPITADOS: 50, 100, 500ml: Son contenedores que se

utilizan comúnmente para depositar agua, calentar a baño maria otras sustancias, dependiendo de su capacidad volumétrica.

11.OBJETOS PARA PESAR (pesas): Son objetos proporcionados por el

maestro con un peso ya establecido, cuyo fin es el de verificar la sensibilidad de la s balanzas.

PROCEDIMIENTO: 1.Pesar objetos de masa conocida, obtener su volumen y su densidad.

  • Calibramos la balanza electrónica.

  • Colocamos el vidrio de reloj encima, y obtenemos su peso.

  • Obtenemos el peso del vidrio de reloj + las pesas(50 grs).

  • Calculamos el peso del objeto (pesas).

  • Anotamos los datos.

2.Obtener la densidad de los objetos.

  • Colocamos en la probeta una cantidad de agua.

  • Obtenemos su volumen.

  • Introducimos los objetos previamente pesados.

  • Obtenemos el nuevo volumen (agua + objeto).

  • Determinamos el volumen del sólido.

  • Obtenemos la densidad de ambos.

3.Encontrar la densidad de las sustancias: alcohol, agua y glicerina.

  • En un vaso de precipitados, verter una cantidad de agua.

  • Obtener el peso del vaso, antes y después de verter el agua.

  • Obtener el peso del agua.

  • Calcular su densidad

  • Realizar el mismo procedimiento nuevamente, pero ahora sustituyendo al agua por alcohol y posteriormente por glicerina.

  • Anote sus calculos.

4.Realizar mediciones de volumen de un mismo liquido en diferentes

instrumentos.

  • En este experimento, solo se tiene que medir una cantidad de terminada de agua, en diferentes contenedores o instrumentos graduados, y obtener el error de desviación de volumen.

DATOS OBTENIDOS:

Experimento 1 :

Masa de vidrio de reloj (grs): 20.4

Masa de la pesa: teórico 50gr

BALANZA GRANETARIA (grs) (con vidrio)

BALANZA ELECTRONICA (grs) (con vidrio)

70.32

70.35

70.33

70.36

70.33

70.35

70.3

70.36

70.29

70.36

PROM= 70.314

PROM=70.356

BALANZA GRANETARIA (grs) (sin vidrio)

BALANZA ELECTRONICA (grs) (Sin vidrio)

49.92

49.95

49.93

49.96

49.93

49.95

49.90

49.96

49.89

49.96

PROM= 49.914

PROM=49.956

Experimento 2:

Volumen inicial de la probeta = 80 ml de H2O.

Pesa1 = 50grs

Pesa2 = 20grs

Peso total = 70grs

Volumen final de la probeta =87ml H2O

Volumen desplazado = 7ml

Densidad pesa 1= 7.1428

Densidad pesa 2= 2.8571

Densidad de las pesas = 10 grs/ml

Experimento 3:

  • Peso del vaso: 50.62grs

  • Peso del vaso + agua: 60.61grs

  • Peso del agua: 9.99grs

  • Densidad : 0.99grs/ml

        • Peso del vaso: 50.62grs

        • Peso del vaso + alcohol: 58.67grs

        • Peso del ALCOHOL: 8.05grs

        • Densidad : .805 grs/ml

              • Peso de probeta: 78.60grs

              • Peso de probeta + glicerina: 98.31grs

              • Peso de glicerina: 19.71grs

              • Densidad : 1.97grs/ml

Densidad teórica:

Alcohol = 0.8grs/ml

Agua = 1 grs/ml

Glicerina = 1,26 grs/ml

Desviación porcentual de error de la densidad de cada reactivo:

%error alcohol = 0.9906 %

%error agua = 0.01%

%error glicerina= 0.5634%

Experimento 4:

El reactivo es agua destilada. Reactivo es alcohol

Volumen inicial bureta = 25ml volumen inicial bureta = 15ml

Vaso de precipitados = 28ml vaso de precipitados = 10ml

Probeta = 24.5ml

Agua destilada: valor teórico = 25ml

%error bureta = 0%

%error vaso de bureta a precipitado = 0.107 %

% error de precipitado a probeta = 0.98%

Alcohol: Valor teórico = 15ml

%error bureta = 0%

%error de bureta a vaso de precipitados = (15-10) / (15) = 0.33333%

CÁLCULOS:

EXPERIMENTO 1:

El peso inicial esta dado con el peso del vidrio de reloj, para saber el peso real de la pesa se resta el peso del vidrio (20.4grs) a cada uno de los valores obtenidos en el peso inicial.

BALANZA GRANETARIA (grs) (masa real)

BALANZA ELECTRONICA (grs) (masa real)

70.32-20.4 = 49.92

70.35-20.4=49.95

70.33-20.4 = 49.93

70.36-20.4=49.96

70.33-20.4 = 49.93

70.35-20.4=49.95

70.3-20.4 = 49.90

70.36-20.4=49.96

70.29-20.4 = 49.89

70.36-20.4=49.96

PROM= 49.914

PROM=49.956

Experimento 2:

Volumen final (87ml)-volumen inicial (80ml)=volumen desplazado (7ml)

d = densidad

d = m/v

masa pesa 1= 50grs

masa pesa 2 = 20 grs

masa total = 70grs

Densidad de pesa 1.

d = 50grs/7ml = 7.1428 grs/ml

Densidad pesa 2.

d = 20grs/7ml = 2.8571 grs/ml

Densidad total.

d = 70grs/7ml= 10 grs/ml

Experimento 3:

Sustancia = (Peso de vaso + Sustancia) - Peso de vaso.

Peso de Agua = 60.61-50.62= 9.99grs

Peso de Alcohol = 58.67-50.62= 8.05grs

Peso de Glicerina = 98.31-78.60= 19.71grs

Densidad = masa sustancia / volumen.

Densidad de agua = 9.99grs / 10ml=0.99grs/ml

Densidad de alcohol = 8.05grs / 10ml=0.805grs/ml

Densidad de glicerina = 19.71grs / 10ml=1.97grs/ml

Desviación porcentual de error.

%error alcohol = (0.8-0.805) / (0.8) = 0.9906 %

%error agua = (1-0.99) / (0.99) = 0.01%

%error glicerina = (1.26-1.97) / (1.26) )= 0.5634%

Experimento 4:

%error = (valor teórico - valor experimental) / (valor teórico)

Agua destilada: valor teórico = 25ml

%error bureta = (25-25) / (25) = 0% (es cero porque aquí es en donde se inicia la medición)

%error vaso de precipitado = (25-28) / (28) = 0.107 %

% error probeta = (25-24.4) / (25) = 0.98%

Alcohol. Valor teórico = 15ml

%error bureta = (15-15) / (15) = 0%(es cero porque aquí es en donde se inicia la medición)

%error vaso de precipitados = (15-10) / (15) = 0.33333%

CUESTIONARIO:

  • Obtenga las masas de las diferentes muestras en los sistemas SI, CGS, FPS.

  • SI MKS FPS 1lb=.547grs

    Masa del objeto(pesa) =50 grs 0.05kgrs 27.35 lb

    Masa agua =9.99grs 0.0099kgrs 5.4645lb

    Masa alcohol =0.805grs 0.000805krgs 0.4403lb

    Masa glicerina =1.97grs 0.00197krgs 1.07759lb

  • Dé el volumen de las muestras obtenidas en los sistemas SI, MKS, CGS, FPS.

  • CGS SI (MKS) FPS

    Volumen agua = 10ml 0.01L 0.03785Gal

    Volumen alcohol = 10ml 0.01L 0.03785Gal

    Volumen glicerina = 10ml 0.01L 0.03785Gal

  • obtenga el porcentaje de desviación de las mediciones del volumen en la probeta, bureta y vaso de precipitados graduado.(base bureta)

  • %error = (valor teórico - valor experimental) / (valor teórico)

    Agua destilada: valor teórico = 25ml

    %error bureta = (25-25) / (25) = 0%

    %error vaso de precipitado = (25-28) / (28) = 0.107 %

    % error probeta = (25-24.4) / (25) = 0.98%

    Alcohol. Valor teórico = 15ml

    %error bureta = (15-15) / (15) = 0%

    %error vaso de precipitados = (15-10) / (15) = 0.33333%

  • Obtenga le densidad de las muestras en los sistemas SI, MKS, CGS, FPS.

  • CGS MKS(SI) FPS

    Densidad de agua = 0.96grs/ml 0.96kg/L 0.1387371 lb/Gal

    Densidad de alcohol = 1.19grs/ml 1.19kg/L 0.171976 lb/Gal

    Densidad de glicerina = 1.11grs/ml 1.11kg/L 0.160414 lb/Gal

    CONCLUSIONES:

    Obtuvimos los volúmenes de cuerpos irregulares, por medio de la probeta, además, resolvimos la diferencia entre peso y masa, conocimos algunas normas para pesar objetos y por medio de la experimentación, comprobamos los errores de desviación de diferentes instrumentos, tales como las probetas, buretas, pipetas, vasos de precipitados, para así conocer que instrumento es el adecuado para efectuar una medición, debido a su exactitud.