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UNIVESIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y METALURGIA Departamento Académico de Ingeniería Química ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA QUIMICA

Laboratorio de Química “B” ASIGANATURA: QU-141 QUIIMICA I PRÁCTICA N° 03 PROFESOR DE TEORIA: Ing. VARGAS CAMARENA, Mauro PROFESOR DE PRACTICA:Ing. VARGAS CAMARENA, Mauro  ALUMNO(S): García Pizarro, cesar

DIA DE PRACTICAS: Miércoles

HORA: 7-10am

FECHA DE EJECUCION: 28 de setiembre

MESA: C FECHA DE ENTREGA: 05 de octubre

AYACUCHO – PERÚ

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH

INTRODUCCIÓN La química es una ciencia que se ocupa de los cambios o transformación de la materia, basada en el estudio y conocimiento de la estructura, composición y sus propiedades, cuyo aprendizaje requiere de realizar experimentos, observación y composición utilizando los conceptos y principios teóricos o prácticos dentro de un ámbito social. El curso de química comprende sobre los aspectos teóricos y prácticos para luego experimentar en el laboratorio y asimismo demostrar su composición básica y objetiva de la solución teniendo en cuenta los materiales, instrumentos y diferentes reactivos químicos que se hallan en el laboratorio.

Cada práctica de laboratorio es comprender los objetivos y como también conocer los materiales, equipos e instrumentos de laboratorio y reactivos químicos.

Ayacucho, octubre del 2011

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH Mediciones y procesamiento de datos de experimento I.

Objetivos:  Aplicar técnicas para medir magnitudes físicas como la densidad, presión y temperatura.  Medir la densidad de sólidos regulares, como también sólidos irregulares empleando la balanza de triple barra o digital regla y otros materiales.  Procesar los datos experimentales obtenidos.  Aplicar el criterio y la definición de presión y exactitud.  Comprender el peso específico.  Comprender la definición de la densidad y de la temperatura dependiendo en su aspecto físico.

II.

Revisión bibliográfica.



Exactitud y precisión: La exactitud indica cuanto cerca esta una medición del valor verdadero de la cantidad medida; la precisión se refieren a cuan estrechamente concuerdan entre sí, dos o más mediciones de la misma cantidad. Pongamos un ejemplo sobre presión y exactitud: Se pide a tres estudiantes determinar la masa de una pieza de alambre de cobre. Los resultados de dos pesadas sucesivas por cada estudiante son: Estudiante A (1,964g y 1,978g; valor promedio es: 1,971g) Estudiante B (1,972g y 1,968g; valor promedio es: 1,970g) Estudiante C (2,000g y 2,002g; valor promedios es: 2,001g) Si sabemos que la masa verdadera del alambre es 2,000g entonces los resultados del estudiante B son lo más precisos que del A, pero los resultados del estudiante

3

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH C son los más precisos y exactos, pero ninguno de los conjuntos de los resultados es muy exacto. 

Densidad: La densidad es una propiedad física intensiva de la materia, nos indica la cantidad de masa del cuerpo material contenida en un volumen definido por ella, en el sistema internacional la densidad se mide en kg/m3 y los más usuales son g/cm3; g/mL; Lb/pie3 y g/L.



Presión: Es la medida del efecto de la distribución de fuerzas normales aplicada sobre una superficie o área. Esto significa que la presión no solo depende de la fuerza aplicada, sino también del área sobre la que actué. La presión en el SI se mide en N/m2 denominados Pasca (Pa) también se mide en otras unidades como; gf/cm2; kgf/m2; Lbf/pulg2; mmHg; torr; .atm.



Temperatura: Es una propiedad intensiva de las sustancias es decir , no dependen de la cantidad de sustancia. La temperatura es una medida de la energía cinética, media de los particulares constitutivos de un cuerpo material o sea es una medida del grado de movimiento molecular iónico o atómico. Se mide con el termómetro de mercurio. Fuente:

 Instituto de Ciencias y Humanidades. Química.- Análisis de principios y aplicaciones tomo I.3raedición. Ediciones Lumbreras 2010.

4

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH III.

Materiales, equipos

e instrumentos de laboratorio y

reactivos químicos utilizados.

Los materiales, equipos, instrumentos más utilizados en esta práctica son:  Balanza digital  Bureta graduada de 25ml  Densímetro (0,9 - 1,1)  Espátula  Luna de reloj  Piseta  Pinza para bureta  Probeta graduada de 10ml  Probeta graduada de 100ml  Probeta graduada de 250ml  Vaso de precipitado e 50ml y 100ml  Regla graduada de 30cm  Regla graduada de 100cm  Soporte universal  Termómetro (0 - 100 0C)  Sólidos regulares compactos  Sólidos irregulares compactos  Soluciones acuosas  Hg liquido  Hielo  NaCl sólido  Esfera

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH iv.

Procedimiento experimental

ENSAYO N° 1 MEDICIÓN DE LA DENSIDAD DE SOLIDOS REGULARES COMPACTOS. En primer lugar utilizando la balanza digital, la luna de reloj, determinamos la masa de lo siguientes:     

Masa de la probeta de 250ml =121.03g Masa de la probeta de 10ml =42.30g Masa de la esfera =20.13g Masa de la luna de reloj =40.03 Masa de la varilla =5.43

ENSAYO N°2 MEDICION DE IRREGULARES COMPACTOS   



LA

DENSIDAD

DE

SOLIDOS

Hallamos el volumen de agua destilada y el sólido (varilla) Colocamos una cantidad determinada de agua destilada Vl=60ml Luego introducimos la varilla en la probeta con el volumen ya conocido, observaremos que el volumen del agua aumenta V2=62 Finalmente calcularemos el volumen del solido(varilla): Vs=v2-v1 2ml=62ml-60ml

ENSAYO N°3 MEDICION DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS PUROS O DE SOLUCIONES ACUOSAS (METODO BASICO) 

  

6

Nuevamente empleando la balanza digital determinaremos la masa de la probeta de 10ml M1=42.30 Agregamos un cierto volumen de agua destilada V1=9ml Pasamos a pesar el agua + probeta M2=51.21 En seguidamente medimos la temperatura utilizando el termómetro: T=22.9°c Luego determinamos la densidad masa del agua

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH



   

ENSAYO N° 4 MEDICION DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS PUROS O DE SOLUCIONES ACUOSAS (METODO DEL DESCIMETRO) En la probeta graduada de 250 ml con agua destilada introducimos el densímetro, esta tiene que flotar sin tocar el lastre con el fondo del recipiente Densidad experimental=009965 ENSAYO N°5 MEDICION DE LA TEMPERATURA DE FUSION DEL HIELO Y DE UNA MEZCLA FRIGORIFICA En un vaso precipitado de 100ml agregamos una porción de hielo Seguidamente utilizando el termómetro medimos le temperatura del hielo, obtendremos 5 valores por cada 30 segundos. Retiramos el termómetro y agregamos NaCl luego la mezclamos usando una varilla de vidrio. Usado el termómetro se vuelve a medir la temperatura, se obtendrá 5 valores los cuales son medidos cada minuto. ENSAYO N°6 MEDICION DE LA PRESION ATMOSFERICA LOCAL (AYACUCHO)



  

7

Observando: En un vaso precipitado de 50 ml se agrega un volumen determinado de Hg, se llena este elemento al tubo de vidrio de 80Cm de longitud haciendo uso de una bureta limpia y seca. Se invierte el tubo en un recipiente que contenga este mismo elemento el cual descenderá hasta un cierto punto quedando la parte superior vacía. Se sujeta esta al soporte universal en forma vertical. Luego se pasa a medir la altura que alcanza el nivel de Hg. Altura Hg=54.9 Volumen Hg=549

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH v.

Observaciones,

datos,

resultados

experimentales

obtenidos, ecuaciones químicas cálculos y/o gráficos (según los casos).

DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES ENSAYO N°1: MEDICION DE LA DENSIDAD DE SOLIDOS REGULARES COMPACTOS. Nombre Masa Dimensiones (cm) Volumen Densidad Densidad de de experimental “teórica” Long. Ancho Altura Radio (cm3) muestra solido (g/cm3) (g/cm3) (g) Esfera 20.13 2.1 1.1 4.1886 4.81 2.2

ENSAYO N° 2: MEDICIÓN DE LA DENSIDAD DE SOLIDOS IRREGULARES COMPACTOS. Nombre de muestra

Masa (g)

Volumen (cm3)

Agua destilada

8.91

V1=60 V2=62 V3=2

Densidad Densidad experimental “teórica” (cm3) (g/cm3) 4.45 1

Porcentaje de error (%)

ENSAYO N°3: MEDICION DE LA DENSIADD DE LIQUIDOS PUROS O DE SOLUCIONES ACUOSAS (MÉTODO BASICO)

Nombre de la muestra 1 2

8

Masa (g)

Volumen (cm3)

ml=42.30 ml=42.30

Vl=9ml Vl=9ml

Temperatura Densidad Densidad Porcentaje (°C) experimental “teórica” de error (g/cm3) (g/cm3) (%ᴕ) 22.9°c 4.7

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH ENSAYO N°4: MEDICION DE LA DENSIDAD DE LIQUIDOS PUROS O DE SOLUCIONES ACUOSAS (MÉTODO DEL DENSIMETRO) Muestr a

1 2

Densidad (g/mL) Con “teórica densímetr ” o 0.9965 0.997799 3 0.67625 0.997567 4

Temperatur a (°C) Absoluto (Ɛ) 22°c 23°c

Error Relativo

Porcentaje de error (% 1.30216567 1.30216567 130.216567 6 6 6 0.02136938 0.02136938 2.1369387 7 7

ENSAYO N°5: MEDICION DE LA TEMPERATURA DE FUSION DEL HIELO Y DE UNA MEZCLA FRIGORIFICA Temperatura de fusión del hielo (Tf) Datos T (°C)

Tf1 4.8°c

Tf2 4.5°c

Tf3 3.9°c

Tf4 3.4°c

Tf5 2.8°c

Tfpromedio 3.8°c

Tm4 -3.5°c

Tm5 -3.8°c

Tmpromedio -2.5°c

Temperatura de la mezcla frigorífica (Tm) Datos T (°C)

Tm1 -1.2°c

Tm2 -1.8°c

Tm3 -2.1°c

Expresión de escalas de temperatura Escala Tm promedio

T(°C) -2.5°c

T(°F) -27.5°f

T(K) 245.65°k

T(R) 1032.84°R

ENSAYO N° 6: MEDICION DE LA PRESION ATMOSFERICA LOCAL

Altura de hg h (cm)

9

cm Hg 54.9

UNIDADES DE PRESION mm Hg atm m H2O Kgf/cm2 40.38107134 0.0531330 0.05489847

Ibf/in2

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH vi.

Conclusiones y recomendaciones Aprender a medir las magnitudes físicas como: Densidad, temperatura y presión; aplicando los criterios de exactitud y precisión. Procesa los datos experimentales obtenidos, aplicando la teoría de errores.

vii.

Cuestionario

5.1.-tabular en orden creciente en orden creciente la densidad (g/cm3) de las siguientes materiales: aire seco, agua líquida (a 4°C) agua potable, azúcar, cemento, corcho, cuarzo, diamante, gasolina, hielo, leche, mercurio, oro, papel, plata, platino, pirita, sal común, vidrio. Substancia platino

21.45

Oro

19.30

Mercurio

13.53

Plata

10.50

Pirita

5.02

diamante

3.50

cemento

3.15

Cuarzo

2.65

Vidrio

2.49

Sal común

2.20

Gasolina

10

Densidad(g/cm3)(g/cm3)

0.773

Leche

1.08

Agua

1

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH líquida (a 4°c) Hielo

0.9168

Azúcar

0.9

Gasolina

0.773

Aire seco

0.001283

5.2 Explicar por qué los cubitos de hielo flotan en el agua liquida Agua La densidad típica del agua a 0 °C suele tomarse como 1 g/cm3 Hielo La densidad típica del hielo de agua pura a 0 °C suele tomarse como 0,9168 g/cm3 Así que vemos que el hielo es menos denso y pesa menos. El agua tiene un comportamiento diferente a la mayoría de líquidos: cuando pasa a estado sólido aumenta de volumen. Esto es así porque la densidad del hielo es menor que la del agua. Como consecuencia de este fenómeno, el hielo flota en el agua. 5.3 Señale las diferencias que existen entre la presión absoluta y presión relativa. Cite ejemplos PRESIONES ABSOLUTAS Y RELATIVAS

El Principio General de la Hidrostática nos permite conocer la diferencia de presión entre dos puntos cuales quiera en el seno de un líquido. Pero no nos indica dónde la presión vale cero. Por lógica, la presión vale cero en el vacío (no hay materia que realice presión ni fuerza sobre nada). Pero ese dato de poco sirve ya que no tenemos vacío dentro del seno de un fluido (la sola idea es contradictoria). Entonces se utiliza una escala relativa, que fija un cero arbitrario (un cero que no es cero), en el ambiente en que vivimos, o sea, en la superficie de la Tierra.

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH Pero ahora que conocemos el valor de la presión en la superficie de la Tierra, que es la presión atmosférica, y que es también el valor de la presión de cualquier líquido en la superficie de contacto con el aire, podemos conocer el valor absoluto de presión en cualquier punto del seno de un líquido. Por ejemplo en nuestra piscina de 4 metros de profundidad que analizamos en el apunte sobre el Principio General de la Hidrostática encontramos que la diferencia de presión entre la superficie y el fondo era. ΔPr = 10.000 N/m3 . 4 m ΔPr = 40.000 Pa Tomando arbitrariamente un valor de presión cero en la superficie del agua, diríamos que la presión a 4 m de profundidad es 40.000 Pa. Y acabamos de usar la escala relativa. Pero si admitimos que en la superficie del agua la presión no vale cero sino que vale Patm = 101.300 Pa, entonces la presión absoluta a 4 m de profundidad valdrá: ΔPr=Pr4m –Pratm=10.000 N/m3 .4 m= 40.000 Pa De donde: Pr4m= 141.300 Pa Y esta, ahora, es la presión absoluta o, si querés, la presión dada en la escala absoluta. Resumiendo: Presión absoluta = presión relativa + presión de la atmósfera

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH La presión absoluta es la presión real en un punto dado. En el ejemplo anterior el envase de refresco no solo debe soportar la presión atmosférica (externa), sino también la presión manométrica (interna), por lo que la presión real que soporta el sistema será: Presión real = presión atmosférica (debida al peso de la atmosfera)+ presión del gas.

5.4 ¿Qué entiende por mezcla frigorífica? Señale dos ejemplos, con precisión de los componentes y la cantidad que se emplearía de cada uno de estos. La mezcla frigorífica, como se ha dicho, está formada por hielo y sal gruesa. Veamos cómo actúa. Para empezar, conviene un pequeño repaso sobre el equilibrio entre fases. Es de utilidad el uso de un diagrama de fases de la mezcla, que como es sabido es una representación de alguna variable termodinámica, normalmente la temperatura, frente a la concentración. El sistema agua–cloruro sódico forma un sistema eutéctico descrito en el diagrama de la siguiente figura.

El diagrama de fases de las sustancias como la sal y el agua presenta cinco zonas diferenciadas (Díaz Peña, 1976 y Zemansky, 1979), separadas por sendas curvas. La superior AEC, es la llamada “liquidus”, que corresponde al equilibrio entre la disolución y una de las dos fases sólidas. La recta horizontal tangente a la anterior por el punto de no derivabilidad se suele llamar “solidus”.

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH Supóngase una disolución a una concentración determinada. La curva EC corresponde al equilibrio entre las fases descritas en la gráfica. En la zona superior aparece otra región, que no es relevante para la explicación que se va a dar porque está muy por fuera de la zona de trabajo, pero que tiene interés por estar relacionado con la reacción química Zemansky (1979): NaCl.2H2O ⇔NaCl + 2H2O

Ejemplos de recetas

RECETAS Se proponen algunas recetas de cada tipo, originales de los autores, para que el experimentador pueda apreciar la influencia de las distintas materias que intervienen en la preparación del helado. La sensación de dulzor es menor en el helado que la de la mezcla sin helar. Es posible que se deba a que el descenso de temperatura provoque un debilitamiento de la sensibilidad de las papilas gustativas, una especie de “anestesia parcial”. Leche merengada 1 litro de leche. 250 a 300 g de azúcar según gusto 3 (puede sustituirse por 750 cm de agua y un bote de leche condensada). 3 250 cm de nata líquida. Un palito de canela. Un poco de piel de limón.

Se pone a cocer a fuego muy lento la leche con el azúcar, la canela y el limón. Se deja cocer como unos 15 min, se deja enfriar, se retira la canela y el limón y se incorpora la nata líquida. Aquí la mezcla es rica en grasa, la nata, lo que le da un carácter untuoso. A continuación se hiela.

5.5 Una marca de vinagre contiene 5.4 por ciento de masa de ácido acético. ¿Cuál es la masa, en gramos, de ácido acético, en una libra de este vinagre? (1 Ib= 453,6g). 453.6g

100 %

X

5,4 %

=

14

24,4944

PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH

5.6 un fertilizante contiene 21por ciento en masa de nitrógeno. ¿Qué masa de este fertilizante, en kilogramos, se necesita para disponer de 775g de nitrógeno?

= 210g 1000g fertilizante X

210g 775g

5.7 Para determinar la masa aproximada de un pequeño perdigón de cobre se ha llevado acabo el siguiente experimento. Se cuentan 125 perdigones y se añade a 8.4ml de agua en una probeta; el volumen total es ahora de 8.9ml. La densidad del cobre es 8.92g/cm3.determine la masa aproximada de un perdigón suponiendo que todos tienen las mismas dimensiones. V perdigón = 8.9 -8,4 = 0,5

M= PX V = 8,92 X 0,5= 40,46

5.8Construir un grafica temperatura (T, °C) en la abscisa densidad (p, g/ml) en la ordenada, del agua pura libre del aire a 1atm, según los datos que se dan a continuación:

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH

Temperatura 0 °C Densidad 0.99984

2

4

6

8

10

12

0.99994

0.99997

0.99994

0.99985

0.99979

0.99950

Temperatura 14 °C Densidad 0.99924

16

18

20

40

60

80

0.99894

0.99856

0.99820

0.99222

0.99320

0.97179

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PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 3–QU-141-UNSCH viii.

Bibliografía

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http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Densidad_y_Volumen.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad http://ar.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090805121644AAQw8o V http://pe.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/densidadmedida.html?x=20070924klpcnafyq_25.Kes http://html.rincondelvago.com/fluidos_2.html http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110929220559AAZ HtWL http://es.wikipedia.org/wiki/Mercurio_(elemento)



http://www.ucm.es/info/crismine/Mine_nosilicat/Guion_visu.htm

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