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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana de América) Facultad de Química e Ingeniería Química

Laboratorio de Fisicoquímica PRÁCTICA N°3 – DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE LÍQUIDOS Y SÓLIDOS Integrantes:     

Veramendi Arroyo, Pedro Daniel Nina Palacios, Bryan Fernando Valverde Meca, Yessenia Castro Chavez, Carlos Alberto Ramirez Ampuero, Abel

(14170131) (14170064) (14170062) (14170014) (14160102)

Turno: Martes de 2 p.m. – 5 p.m. Grupo: III Profesor: Pantoja

2016

Resumen El objetivo de la presente práctica es la determinación experimental de la densidad de líquidos y sólido por medio de métodos que se sirvan de datos exclusivamente de las propiedades fisicoquímicas intensivas de las materias por determinar su densidad y peso específico; para dicho proceso se controló las condiciones ambientales de laboratorio específicamente la temperatura como dato importante para el cálculo en las fórmulas científicas de la gravedad específica y densidad, así mismo los procesos para hallar las densidades del líquido orgánico y el sólido inorgánico fueron netamente físicos valiéndose de las propiedades fisicoquímicas de dichas muestras.

Índice 1. OBJETIVOS 2. PRINCIPIOS TEÓRICOS 3. PROCESO EXPERIMENTAL 3.1Materiales, reactivos y equipos 3.2Mediciones y cálculos 4. CONCLUSIONES 5. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFIA 6. ANEXO 6.1 Tabla de densidades a diferentes temperaturas

OBJETIVOS Determinación experimental de la densidad de líquidos y sólidos por métodos físicos y cálculos en base a sus propiedades fisicoquímicas.

PRINCIPIOS TEÓRICOS Densidad absoluta Mide la masa por unidad de volumen. La densidad de un cuerpo está relacionada con su flotabilidad, una sustancia flotará sobre otra si su densidad es menor. Peso específico o peso específico absoluto La relación entre el peso de una sustancia y el peso de un volumen equivalente de agua a 4°C. Densidad relativa o gravedad específica Compara la densidad de una sustancia con la del agua. Dicha densidad fue aplicada en nuestra experiencia por medio en el Método del Picnómetro. Principio de Arquímedes El Método del Picnómetro se basa en el principio de Arquímedes ya que de igual manera utilizan el agua como un referente para hallar la densidad de algún líquido, en este caso pudimos hallar la densidad del acetato de etilo gracias a este principio. Picnómetro Aparato que se utiliza para determinar las densidades de distintas sustancias. También se conoce como frasco de densidades. Consiste en un pequeño frasco de vidrio de cuello estrecho, cerrado con un tapón esmerilado, hueco y que termina por su parte superior en un tubo capilar con graduaciones. Para llenar el picnómetro se quita el tapón esmerilado, que está hueco o perforado, se añade la muestra con una probeta pequeña y se tapa. El líquido subirá por el interior del tapón hasta el capilar. La masa del líquido se determina por diferencia entre la masa del picnómetro lleno y vacío, y la densidad del líquido será el cociente entre su masa y el volumen que ocupa.

PROCESO EXPERIMENTAL Materiales, reactivos y equipos       

Picnómetro Balanza electrónica Baño de temperatura constante Termómetro Muestras de 2-propanol y Carbonato de Calcio (CaCO3) Agua destilada 1 Erlenmeyer  1 propipeta

Termómetro

Propipeta

Balanza electrónica

Picnómetro

Mediciones y cálculos

Antes de iniciar con la experiencia: 1) Revisamos el material que se requiere que este en un buen estado. 2) Lavamos los materiales: el picnómetro, los dos vasos de precipitado, la pipeta y la luna de reloj. 3) Enjuagamos los materiales varias veces con agua de cano y al final con agua destilada. 4) Ahora secamos introduciéndolos en la estufa a una temperatura de 120 grados por un tiempo aproximado de 5 minutos. Proceso de medición: 1) Bañamos externamente el picnómetro limpio y seco junto con su tampón con agua destilada. 2) Luego secamos con papel. 3) Ahora pesamos el picnómetro y obtenemos el W 1.

Pesamos picnómetro vacio (Wel 1) 4) Llenamos el picnómetro conelsumo cuidado hasta capilar, utilizamos para ello agua destilada. 5) Pesamos el Picnómetro con agua destilada y lo sumergimos en una baño de temperatura de 19.5°C por 3 minutos y lo pesamos (W 2) 6) Luego procedemos calentar agua hasta llegar a una temperatura mayor que la del baño inicial para sumergir ahí el picnómetro (>10°C mínimo)

Calentand o agua en un vaso de precipitad o

7) Procedemos a sumergir el picnómetro con agua destilada en el baño de agua caliente (51,5°C) por 3 minutos, lo secamos y luego procedemos a pesar (W 3).

Pesamos el picnómetro con agua (W2)/ T=19,5°C

Pesamos picnómetro con agua (W3)/ T=51,5°C 8) Quitamos el agua del picnómetro y secamos nuevamente en la estufa.

9) Dejamos enfriar y nuevamente bañamos externamente, secamos con papel y luego secamos el picnómetro vacio (W’1).

Pesamos picnómetro vacio (W’1) 10) Ahora introducimos la muestra liquida (2-PROPANOL) en el picnómetro.

Llenamos el picnómetro con 2-Propanol 11) Luego preparamos un baño en el vaso de precipitado a una temperatura de 19.,°C. 12) Introducimos el picnómetro por 5 minutos, luego extraemos, secamos y pesamos:

13) Preparamos un baño a una temperatura de 51,5°C. 14) AhoraPesamos introducimos el picnómetro por otros 3 minutos y luego sacamos picnómetro con muestra liquida (W’2)/ T=19.5°C el picnómetro y pesamos nuevamente (W’3)

Pesamos picnómetro con agua (W’3)/ T=51,5°C 15) Luego repetimos el mismo procedimiento pero ahora con un sólido (CaCO3) 16) Pesamos el Picnómetro solo obteniendo el peso (A) 17) Luego introducimos una pequeña cantidad de muestra sólida y pesamos (M) 18) Luego agregamos agua destilada al picnómetro más la muestra hasta llenarlo y pesamos (S) 19) Quitamos el contenido y lavamos el picnómetro 20) Luego llenamos el picnómetro con agua y lo volvemos a pesar (P)

Cálculos a) Calcule la gravedad específica usando los datos obtenidos de la

muestra 2-Propanol - A 19,5°C

¿19.5 19.5= -

w❑4 −w❑3 20,1448−11,9668 =0,78909 ❑ ❑= 22,2488−11,9604 w 2 −w 1

(

)

A 51,5°C ¿51.5 51.5=

-

w❑4 −w❑3 29,5138−20,5333 =0,7788 ❑ ❑= 22,2488−11,9604 w 2 −w 1

(

)

Determinación de la densidad del 2-propanol

A 19.5°C Usamos la formula mencionada anteriormente para calcular la densidad absoluta del acetato de etilo.

ρTM =¿TM × ρTH o

To M

o

o 2

O

wT4 −w❑3 o

ρ =

To 2

w −w

❑ 1

To

× ρH

2

O

Dato obtenido de tablas, densidades del agua a 19,5°C y 51,5°C Reemplazando datos en la ecuación: ° ρ19,5 M =( 0,78909 ) ×(0,99889)

° 3 ρ19.5 M =0,78782 g/c m

Donde M es la muestra: 2-Propanol

-A 51,5° C ° ρ51,5 M = ( 0,7788 ) ×(0,98733)

° 3 ρ51,5 M =0,76 893 g /c m

Para el sólido: Se usó la siguiente fórmula para hallar la gravedad especifica (G): G=

M−A P+ M − A−S

Donde:    

A=11.97 g M= 12,6045 g J= 22,7268 g P= 22,3131 g

Luego reemplazando:

G= 2,8839 Finalmente hallamos la densidad por la siguiente formula: ρTSólido =G × ρTH o

o 2

O

Donde T0 para el agua es temperatura ambiental del laboratorio que es 21°C ΡH2O a 21°C = 0,99808 g/cm3 (Temperatura ambiental) Finalmente To

ρSólido =2,8783 g/mL

Conclusiones Se calculó la densidad experimental del 2-propanol y carbonato de calcio por métodos físicos del picnómetro obteniéndose los resultados siguientes: Densidad del 2-propanol: Densidad del Carbonato de calcio: ρTSólido=2,8783 g/c m 3 o

° 3 ρ19.5 M =0,78782 g/c m

Cuyos resultados son muy similares a los teóricos con un bajo margen de error lo cual nos pueden indicar la validez del método experimental del picnómetro para hallar la densidad y peso específico de una materia dada.

Cuestionario Explique el fundamento teórico del método del picnómetro. La determinación de la densidad de un líquido mediante el método del picnómetro se fundamenta gracias al Principio de Arquímedes. Primero como el volumen del picnómetro es constante, al poner un ingresar un determinado líquido dentro del picnómetro y luego aumentar la temperatura el líquido tiende a ocupar mayor volumen el cual se escapa a través del fino capilar. El cual luego es medido en una balanza analítica y se compara las relaciones entre ellas y se determina la densidad especifica.

Indicar y explicar sobre los métodos analíticos y gráficos para estimar la densidad de los líquidos. Para conocer la densidad de un líquido usando el método analítico se parte de una densidad conocida del líquido a una temperatura dada ( T o ) y se va a tablas para obtener el coeficiente de dilatación de la muestra pura. Se usa la siguiente ecuación: ρT = x

T Donde ρ

β

x

ρT 1−β (T o−T x ) o

es la densidad de la muestra a la temperatura que deseamos conocer y

es el coeficiente de dilatación de la muestra pura.

Para conocer la densidad de un líquido usando el método grafico se recurre a una grafica donde se muestra el comportamiento de la densidad de un liquido en función de la temperatura y para conocer la densidad a una temperatura dada solamente se proyecta en la curva los datos deseados como se ve en la grafica:

Explicar el efecto de la temperatura sobre la densidad de líquidos y sólidos. En general, la densidad de un material varía al cambiar la presión o la temperatura. Se puede demostrar, utilizando la termodinámica que al aumentar la temperatura usualmente decrece la densidad de los materiales, hay excepciones notables. Por ejemplo, la densidad del agua líquida crece entre el punto de fusión (a 0 °C) y los 4 °C y lo mismo 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 10-6bar-1 (1 bar=0,1 MPa) y el coeficiente de dilatación térmica es de 10-5K-1.

a. Diagrama de Flujo: Método del picnómetro:

Referencias

Fisicoquimica – Levine, Mc Graw Hill 2004 Cap 1 Pons Muzzo, Gastón, Fisicoquimica, 5°Edición, UNMSM, Lima-Perú 1981

Anexo