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Medidas de peso y volumen 1. Introducción En el basto mundo de la química hay incontables elementos y sustancias los cuales pueden reaccionar entre sí, ya sea por una propiedad especifica o una característica del grupo al que pertenece, para generar este tipo de reacciones en un laboratorio hay que modelar todas las condiciones que se dieron para generar dicha reacción, en pro de esto se generaron las primeras unidades de medida, las cuales estaban definidas por partes del cuerpo como el pie y la pulgada. Pero más tarde se dieron cuenta que la implementación de estas medidas no eran suficientes para medir el mundo que nos rodea, por lo cual se crearon unos nuevos sistemas de medidas acompañados con otro sistemas de prefijos y sufijos para facilitar la tarea de medir cosas muy grandes o muy pequeñas, lo cual no sólo facilitó el comercio sino a la vida en general, incluyendo la química, ya que con este nuevo sistema de medida se podía tener apuntes precisos de cómo generar cualquier reacción, pero luego surgió otro problema que fue cómo manipular cantidades tan pequeñas de dichas sustancias, en pro de esto se crearon diferentes instrumentos de laboratorio químico acompañados de un sistema de aproximación para recoger datos de la forma más exacta posible. En este trabajo comentaremos las herramientas de las que dispone un químico para poder hacer experimentos y recoger resultados con una mayor precisión, orientado al uso de las herramientas correctas y la repetición de dicho experimento para evaluar la exactitud de los datos recogidos.

2. Objetivos 2.1 Objetivo general: tener el conocimiento y obtener la habilidad para lograr hacer un buen uso y manejo de la balanza observando el peso de algunos objetos, al igual que lograr conseguir aprender los diversos instrumentos que son utilizados en el laboratorio para medir el volumen de algunas sustancias. 2.2 Objetivos específicos o o o o

Aprender el uso correcto de la balanza. Reconocer las diferentes medidas de peso. Aprender a identificar las cifras significativas. Reconocer el instrumento exacto para medir el volumen que se quiere saber.

3. Marco teórico Las medidas de peso y volumen son fundamentales en esta ciencia experimental. Por ello debemos aprender a utilizarlas correctamente especialmente en la precisión y cifras significativas. [1] Medir es comparar una magnitud con otra que llamamos unidad. La medida es el número de veces que la magnitud contiene a la unidad El Sistema Métrico Decimal lo utilizamos en la medida de las siguientes magnitudes:  Longitud  Masa  Capacidad  Superficie  Volumen [2] Para medir el volumen de un objeto se utilizan las medidas de capacidad. La medida más utilizada es el litro (l). Otras medidas que también se suelen utilizar son: Medio litro = es la mitad de un litro Cuarto de litro = es la cuarta parte de un litro Hay unidades de medidas menores que el litro, que se utilizan para medir el volumen de objetos pequeños (un pequeño frasco, una jeringuilla, la capacidad de una lata de refresco…). Decilitro (dl) Centilitro (cl) Mililitro (ml) La relación entre ellas es: 1 decilitro = 10 centilitros 1 decilitro = 100 mililitros 1 centilitro = 10 mililitros La relación con el litro es: 1 litro = 10 decilitros 1 litro = 100 centilitros 1 litro = 1.000 mililitros

Peso La unidad principal que se utiliza para medir pesos es el kilogramo (kg). Cuando el peso es pequeño se utiliza el gramo (g). La relación entre ellas es: 1 kilogramo = 1.000 gramos Por lo tanto, para pasar: De kilogramos a gramos tenemos que multiplicar por 1000 Para pesos muy pequeños (recetas médicas, fórmulas químicas…) se utilizan unidades menores que el gramo: Decigramo (dg) Centigramo (cg) Miligramo (mg) La relación con el gramo es: 1 gramo = 10 decigramos 1 gramo = 100 centigramos 1 gramo = 1.000 miligramos Para grandes pesos (el peso de un autobús, la carga de un barco…) se utiliza otra unidad de peso: la tonelada (t). 1 tonelada = 1.000 kilogramos Cuando se suman distintas cantidades, todas tienen que venir expresadas en la misma unidad: todas en toneladas, todas en kilogramos, todas en gramos… No se pueden sumar kilogramos con gramos, toneladas con kilogramos… previamente hay que convertirlas a la misma unidad. [3]

Para ello utilizamos la conversión de unidades que es la transformación del valor numérico de una magnitud física, expresado en una cierta unidad de medida, en otro valor numérico equivalente y expresado en otra unidad de medida de la misma naturaleza. Este proceso suele realizarse con el uso de los factores de conversión y las tablas de conversión de unidades. [4] ¿Cuál es la diferencia entre masa y peso?

Hay que distinguir entre masa y peso. Masa es una medida de la cantidad de materia de un objeto; peso es una medida de la fuerza gravitatoria que actúa sobre el objeto. [5]

4. Metodología  

   





Primeramente recordamos los nombres de los instrumentos de laboratorio que utilizamos en la clase. Con ayuda del peso tomamos las medidas de los pesos de varios objetos, cada uno de estos objetos fue pesado cinco veces para luego calcular el peso promedio, la desviación media y el resultado de los respectivos objetos, los cuales fueron: una moneda, un vaso, un Erlenmeyer y un lapicero. Para calcular el peso promedio, la desviación media y el resultado utilizamos sus respectivas fórmulas que aprendimos en la clase. Luego tomamos un tubo de ensayo, lo llenamos de agua y al medir su volumen, el resultado dio 24mL. El agua que estaba en el tubo de ensayo la pasamos para un vaso de precipitado y agregamos más agua hasta que su volumen llego a los 40mL. Luego el agua que estaba en el vaso de precipitado la vaciamos en una probeta y nos dimos cuenta que el volumen en la probeta fue igual a 38mL, lo cual nos permitió concluir que el proceso de medidas de volúmenes es más eficaz en la probeta que en el vaso de precipitado ya que al ser el vaso de precipitado más ancho que la probeta se nos dificulta ver si el nivel del agua está en la medida exacta. Luego, agregamos más agua en la probeta hasta completar 50mL y esa agua la vaciamos en un balón aforado y nos dimos cuenta que el volumen del agua no llego a los 50mL. Por lo cual concluimos que el balón aforado es mucho más exacto que una probeta. El agua que estaba en el matriz aforado la vaciamos en el vaso de precipitado y con una pipeta y una pera se extrajo agua del vaso de precipitado hasta que el agua en la pipeta tuviera un volumen de 10mL.

 

Luego el agua que estaba en la pipeta se vació en una probeta y el agua tuvo el mismo volumen de 10mL, por lo cual concluimos que la exactitud que tiene la pipeta y la probeta para medir volúmenes es la misma. Luego con un vaso de limpieza se llenó de agua una bureta hasta que se completaran 25mL de agua, abrimos la válvula de la bureta, vaciamos el agua en una probeta graduada y nos dimos cuenta que los mismos 25mL que medimos en la bureta también se midieron en la probeta graduada, por lo cual concluimos que la exactitud de la bureta y la probeta graduada para medir los volúmenes es la misma.

5. Diagramas de flujo

Moneda

Vaso de precipitado (seco)

Erlenmeyer (seco)

Lapicero

Pesar cinco veces con la precisión indicada

Moneda: 4.636 ± 0.0048g Vaso de precipitado: Erlenmeyer: 39.138 ± 4.90g 0.0032g Medir su volumen en una pipeta y luego en una probeta graduada

Lapicero: 6.702 ± 0.0032g

El agua tuvo el mismo volumen de 10mL, por lo cual concluimos que la exactitud que tiene la pipeta y la probeta graduada para medir volúmenes es la misma.

10 mL de H2O

El contenido de un tubo de ensayo lleno de H2O

El contenido de un vaso de precipitado lleno con 40 mL de H2O

Medir su volumen con la probeta indicada y una precisión de ± 0.1 mL

Volumen de agua en el tubo de ensayo: 24 mL

25 mL de H2O

50 mL de H2O

*Medir su volumen con la probeta indicada y una precisión de ± 0.1 mL *Luego, transferir el contenido a un balón aforado de 100mL

Volumen de agua en el vaso de precipitado: 40 mL Volumen de agua en la probeta: 38mL Nos permitió concluir que el proceso de medidas de volúmenes es más eficaz en la probeta que en el vaso de Medir su volumen unael vaso precipitado ya que en al ser bureta y luego enmás unaancho probeta de precipitado que la graduada probeta, se nos dificulta ver si el

Nos dimos cuenta que el volumen del agua no llego a los 50mL. Por lo cual concluimos que el balón aforado es mucho más exacto que una Los mismos 25mL que medimos en la bureta también se midieron en la probeta graduada, por lo cual concluimos que la exactitud de la bureta y la probeta para medir los

6. Resultados Parte 1. Peso Lectura

1

Moneda

4.63

2 4.64

3

4

4.64

4.64

5 4.63

Promedi

Desviació

Resultad

o

n Media

o

4.636

0.0048

4.636± 0.0048

Vaso

46.9

46.9

46.9

46.9

46.9

0

0

0

0

0

Erlenmeye

39.1

39.1

39.1

39.1

39.1

r

4

4

4

4

4

Muestra

6.70

6.71

6.70

6.70

6.70

46.90

0

46.90

39.138

0.0032

39.138± 0.0032

6.702

0.0032

6.702± 0.0032

1. 

Moneda: Desviación promedio:

4.63+4.64 +4.64 +4.64 +4.63 = 4.636 5  Desviación respecto a la media: |4.63−4.636|+|4.64−4.636|+|4.64−4.64|+|4.64−4.636|+ ¿ 4.63−4.636∨ ¿ 5 ¿ = 0.0048 2. 

Vaso: Desviación promedio: 46.90+46.90+ 46.90+ 46.90+46.90 = 46.90 5  Desviación respecto a la media:

|46.90−0|+|46.90−0|+|46.90−0|+|46.90−0|+¿ 46.90−0∨ ¿ ¿

5

=0

3. Erlenmeyer:  Desviación promedio: 39.14 +39.14+39.14 +39.14+39.14 =39.138 5  Desviación respecto a la media: |39.14−0.0032|+|39.14−0.0032|+|39.14−0.0032|+|39.14−0.0032|+¿ 39.14−0.0032∨ ¿ 5 ¿ = 0.0032 4. Muestra (Lapicero)  Desviación promedio: 6.70+ 6.71+ 6.70+6.70+6.70 = 6.702 5  Desviación respecto a la media: |6.70−6.702|+|6.70−6.702|+|6.70−6.702|+|6.70−6.702|+¿ 6.70−6.702∨ ¿ 5 ¿ = 0.0032 Parte 2. Volumen 1. Volumen de agua en el tubo de ensayo 2. Volumen de agua en el vaso de precipitado

_____24______mL _____40______mL

b) observamos que el proceso de medidas de volúmenes es más eficaz en la probeta que en el vaso de precipitado ya que al ser el vaso de precipitado más ancho que la probeta, se nos dificulta ver si el nivel del agua está en la medida exacta. c) Observamos que la matriz aforado es mucho más exacto que una probeta. d) Observamos que la exactitud que tiene la pipeta y la probeta para medir volúmenes es la misma. e) Observamos que la exactitud de la bureta y la probeta para medir los volúmenes es la misma. 6.1 Preguntas y ejercicios 1. ¿Cuál es la diferencia entre una pipeta graduada y una bureta? R/= La pipeta se usa para medir las cantidades exactas de la solución que necesitas, a diferencia de las buretas se usa para medir el volumen usado por lo general en una titulación bien sea de neutralización de ácido, base u otra reacción. 2. Realice las siguientes operaciones y exprese el resultado en el número adecuado de cifras significativas. a) (4x102) (3x10-5)= 12x 10−3 = 0.012 b) 24.7439 – 24.863= 2.2x 105 = 220000

c)

2.0 x 3615 = 0.0614

7230 0.0614

= 117752.45= 1.1775245x10-5

d) 309 + 0.00048 +32.41= 3.41x 102 = 341 e) (3x103) (2 x 10-2) (12 x 10-5)= (6x 101 ) (12x 10−5 )= (72x 10−4 )= 0.0072 f) 4 x 102 + 5.1 x 103 + 8.2 x104 = 87.5x 103 = 87500 3. Exprese con dos cifras significativas los siguientes números: a) 0.000332= 0.00033

d) 0.245= 0.24

b) 0.327=0.32

e) 0.0022= 0.0022

c) 0.405= 0.40

f) 0.4005= 0.40

4. Determinar el número de cifras significativas de: a) 650.0= 2, 3 o 4 cifras

c) 0.12020= 5 cifras

b) 0.0022=2 cifras

d) 0.4005= 4 cifras

5. Al pesar varias veces un Erlenmeyer se obtuvieron los siguientes resultados: 0,35 0

0,27

0,3

0,15

0,42

49.63; 49.84; 50.25; 49.68; 50.13; 50.40 g. Determine: a) La media aritmética= 49,98 b) La desviación media y su resultado con la incertidumbre correspondiente = 0,24

7. Observaciones En este informe sobre medidas de peso y volumen pudimos observar que estos son fundamentales en la ciencia experimental como la química; también que la balanza es uno de los instrumentos más importantes en un laboratorio de química y que existen diferentes tipos de balanza, algunas son de alta precisión y otras de baja precisión. Además observamos que toda operación de medida está sujeta a errores o incertidumbre; la confiabilidad de los resultados depende de la exactitud del instrumento y del cuidado con que se realice la medición. Así mismo observamos que al momento de calcular la media esta depende de una serie de medidas que se suman entre si y se divide entre el total que haiga; pero si en el caso que esta nos represente el mejor valor, no nos garantiza que sea el valor verdadero. Igualmente vimos mediante los procesos que una medida puede ser precisa y al mismo tiempo inexacto (precisión y exactitud). Y gracias a este trabajo pudimos observar que existen varios métodos para evaluar la precisión de los resultados pero que en este caso utilizamos la desviación respecto a la media y desviación promedio; que en la desviación respecto a la media consistía en tomar la diferencia, sin tomar en cuenta el signo, entre un valor experimental y la media de la serie y en la Desviación promedio consistía a la media aritmética del valor absoluto de la desviaciones individuales. Por consiguiente pudimos observar en este laboratorio que el proceso de medidas de volúmenes es más eficaz en la probeta que en el vaso de precipitado ya que al ser el vaso de precipitado más ancho que la probeta, se nos dificulta ver si el nivel del agua está en la medida exacta. También que el matriz aforado es mucho más exacto que una probeta. Así mismo observamos que la exactitud que tiene la pipeta y la probeta para medir volúmenes es la misma. Y finalmente observamos que la exactitud de la bureta y la probeta para medir los volúmenes es la misma.

8. Conclusiones En la química, sobre todo en él laboratorio en lo que a medidas se refiere se solía pensar que rara vez tendrás observaciones 100% exactas, pero con el avance de la nuevas tecnologías se llegado al punto de poder generar reacciones a nivel atómico y realizar observaciones concisas y exactas. Pero esta es una tecnología a la que solo tiene acceso uno pocos, por lo cual los químicos promedio tenemos que usar otros métodos para conseguir medidas lo más exactas posible, y hacerlo con la idea de que estas no son 100% precisas. Lo cual ha sido una piedra en el zapato para los químicos contemporáneos ya que muchos químicos a lo largo de la historia han tenido que ser recursivos a la hora de tomar mediciones, por ejemplo los alquimistas en el pasado al no tener instrumentos de medición tenían que medir las cosas al ojo ya que por si la limitación de la tecnología no fuera suficiente esta era perseguidos por la iglesia, por cual no podían darse el lujo de tener llamativos instrumento de química, tenían que usar cosas cotidiana como un vaso o una balanza. Con el pasar de los años se crearon incontables sistemas de tratamiento de datos para tratar de tener observaciones precisas a pesar de errores ya sean humanos o de tipo instrumental, por esta razón muchos de lo más importante personaje de la historia le han dedicado su vida a la invención de dichos métodos. Aunque para mí la exactitud en el mundo real no existe ya que siempre se puede ser más preciso, no se puede negar el aporte a la ciencia que han brindado las personas que han dedicado su vida a la invención de dichos sistemas y ahora nos han dejado la responsabilidad de optimizarlos y mejorarlos para que en un futuro esto sean usados por otros estudiantes de química.

9. Referencias https://www.clubensayos.com/Ciencia/MEDIDAS-DE-PESO-YVOLUMEN/356372.html [1] http://www.portaleducativo.net/cuarto-basico/550/Unidades-de-medida-delongitud-volumen-masa-tiempo. [2] http://www.aulafacil.com/cursos/l7680/primaria/matematicasprimaria/matematicas-cuarto-primaria/medidas-de-capacidad-y-peso [3] https://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_de_unidades [4] http://www.portaleducativo.net/cuarto-basico/550/Unidades-de-medida-delongitud-volumen-masa-tiempo [5]