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• Edwin Corrales Iriarte ︻╦╦╧─

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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA REGIONAL RISARALDA CENTRO DE ATENCIÓN SECTOR AGROPECUARIO LABORATORIO DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICO

PROTOCOLO No. 4 “DENSIDAD” OBJETIVOS - Determinar la densidad de sustancias en estado sólido y líquido. - Conocer la diferencia entre peso específico y densidad de una sustancia. - Identificar el material necesario para la determinación de densidad y peso específico. FUNDAMENTO La densidad absoluta es una magnitud que depende de la masa y el volumen de una sustancia, de manera definida. Esto se debe a la proporcionalidad que existe entre estas variables. Si se aumenta la masa de muestra, aumentará consecuentemente el espacio ocupado por ésta; es decir, su volumen. De ésta manera se concluye que la densidad es una propiedad intensiva de la materia ya que no depende de la cantidad que se tome. Mientras que la masa y el volumen son consideradas propiedades extensivas por depender de la cantidad de sustancia. Según la relación:

Las unidades de trabajo para la densidad serán entonces g/cm3 o g/mL. La densidad de los líquidos se puede determinar con facilidad ya que existe material que permite medir el volumen exacto de una sustancia y conocer su masa, como son los picnómetros. También existen dispositivos que miden directamente la densidad del líquido suspendiéndolo en la muestra, como es el caso de los densímetros. Sin embargo, determinar la densidad de muestras sólidas no es tan simple. Su determinación consiste en pesar el material y sumergirlo en un volumen conocido de sustancia que no lo disuelva. El volumen del material corresponderá al volumen del líquido desalojado por el sólido. Otra magnitud que se relaciona con la densidad es la densidad relativa, la cual es la relación entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua generalmente:

Sin embargo, como ambas mediciones se realizaran para el mismo volumen en el caso de las sustancias líquidas como es el volumen del picnómetro, ésta expresión se transforma en:

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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA REGIONAL RISARALDA CENTRO DE ATENCIÓN SECTOR AGROPECUARIO LABORATORIO DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICO La densidad es una propiedad que se ve afectada directamente por la temperatura, así la densidad disminuye al aumentar la temperatura. Por esto es importante a la hora de emitir un resultado expresar la temperatura a la cual fue medida. Para la determinación de la densidad relativa de una sustancia existen numerosos métodos. Algunos de ellos se basan en el principio de Arquímedes el cual consiste en determinar el peso de la sustancia en el ambiente (m), y posteriormente realizar la medición de dicha sustancia en agua (magua). Para identificar sustancias es importante trabajar en términos de densidad absoluta (d2020), la cual se calcula teniendo en cuenta la densidad de la muestra problema a 20°C y la densidad del agua a 20°C. La densidad absoluta se calcula entonces multiplicando la densidad relativa de la sustancia por la densidad del agua a 20°C, que corresponde a 0,998207 g/mL.

Para aquellas muestras en las cuales se puede realizar la determinación directamente con un densitómetro (termolactodensímetro para el caso de la leche o aerómetros para otras sustancias), se debe tener especial cuidado al sumergir el dispositivo en la muestra y en la realización de la lectura. Además se debe realizar una corrección por efecto de la temperatura según la muestra a medir. En la siguiente figura tomada de GARCÍA CAZORLA, Juan; XIRAW VAYREDA, María y AZORÍN ROMERO, Robert. Técnicas usuales de análisis de enología. Ed. PANREAC QUÍMICA S.A. observar como se realiza la lectura.

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PROCEDIMIENTO a. Líquidos (uso del picnómetro) Actividad 1: Repetir las siguientes etapas para soluciones de sacarosa 0.2, 0.4, 0.6, 0.8 y 1 M (mol/L) - Pesar el picnómetro completamente limpio y seco (m1). - Llenar el picnómetro completamente con la solución y poner el tapón de vidrio. Retirar el exceso de líquido en el capilar con una pasada de la yema del dedo. Secar el exceso de líquido con un paño y pesar (m2). Tener cuidado al secar el picnómetro de no pasar el paño por la parte superior del tubo capilar pues puede absorber sustancia. - Lavar muy bien el picnómetro. - Llenar el picnómetro completamente con agua destilada y poner la tapa teniendo las mismas precauciones que se tuvieron en cuenta en la etapa anterior. Secar el exceso de agua con un paño y pesar (m3). - Calcular la densidad relativa así:

- Calcular la 2020 - Graficar densidad vs. Concentración de la solución de glucosa y analizar el comportamiento de la gráfica. Página 3 de 6

SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA REGIONAL RISARALDA CENTRO DE ATENCIÓN SECTOR AGROPECUARIO LABORATORIO DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICO Actividad 2: - Determinar la siguiendo el procedimiento descrito en la actividad 1 para las siguientes sustancias: alcohol etílico, alcohol isoamílico, alcohol industrial y una muestra problema. Lavar muy bien el picnómetro con agua y jabón después de medir cada muestra. Hacer siempre purga del picnómetro con la sustancia a medir para eliminar restos de agua. No es necesario medir nuevamente la masa del agua destilada. Utilizar el dato de la actividad 1 para cálculos posteriores. - Calcular 2020 para las sustancias anteriores. - Identificar la sustancia problema con base en la 2020 calculada anteriormente. b. Líquidos (uso de densímetros) - Verificar que el termo-lactodensímetro esté limpio y seco. - Adicionar en una probeta leche suficiente que cubra el termo-lactodensímetro. - Sumergir cuidadosamente el instrumento en la leche dirigiéndolo con la mano en posición vertical hasta que flote. Tener cuidado de no soltarlo fuertemente pues existe la posibilidad de que el vidrio se rompa en el fondo del recipiente. - Una vez alcance la posición de equilibrio (hasta que flote) y se haya estabilizado, leer los grados lactométricos en la escala graduada teniendo en cuenta la temperatura también. Si la temperatura es superior a 15°C, por cada grado sobre 15˚C se suma al resultado de la densidad leída, un valor de 0,0002. -

Retirar el termo-lactodensímetro cuidadosamente y lavarlo con agua y jabón. Enfriar la muestra de leche hasta 15°C y realizar la medición de densidad nuevamente. - Comparar los resultados obtenidos a diferentes temperaturas. Nota: La densidad de la leche se calcula así:

c. Sólidos más densos que el agua - Pesar un objeto pequeño que al ser introducido en agua se dirija al fondo del recipiente (mo). El objeto debe estar limpio y seco. - Tomar una probeta y adicionar agua suficiente para sumergir el objeto. - Registrar el volumen de agua inicial de la probeta (Vi). Ubicar el conjunto en la balanza y tarar. - Sumergir el objeto en el agua cuidadosamente evitando la formación de burbujas y registrar la masa del objeto en el agua. - Registrar el volumen del agua una vez sumergido el objeto (Vf). - Calcular la del sólido más denso que el agua, así:

-

Comparar la masa del objeto a condiciones ambientales con la masa del objeto sumergido en agua.

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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA REGIONAL RISARALDA CENTRO DE ATENCIÓN SECTOR AGROPECUARIO LABORATORIO DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICO d. Sólidos menos densos que el agua Para éstos sólidos es necesario ayudarse con un objeto más denso que el agua ya que se amarrará al objeto y se sumergirá el conjunto en el agua. Por tanto, para la práctica es necesario un objeto que flote en el agua pero que se pueda depositar en una probeta e hilo o lana para sujetarlo. - Pesar un objeto pequeño que al ser introducido en agua tenga la capacidad de flotar (mo). - Tomar una probeta y adicionar agua suficiente para sumergir los objetos. - Sumergir el objeto más denso con la ayuda de hilo evitando la formación de burbujas y registrar el volumen de agua como Vi - Amarrar ambos objetos y sumergir el conjunto en el agua evitando la formación de burbujas. - Registrar el volumen del agua una vez sumergidos los dos objetos (Vf). - Calcular la del sólido menos denso que el agua

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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA REGIONAL RISARALDA CENTRO DE ATENCIÓN SECTOR AGROPECUARIO LABORATORIO DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICO ACTIVIDADES DE PROFUNDIZACIÓN Realizar la siguiente consulta e incluirla en el informe de laboratorio: 1. ¿Cuál es la diferencia entre peso específico y densidad? 2. ¿Qué factores pueden alterar la medida de densidad y por qué? 3. ¿Cambió la densidad de la leche medida a la temperatura inicial y medida a 15°C? Si se presentó modificación, explique por qué ocurrió. 4. ¿Por qué hay variaciones entre la masa de un objeto sumergido en agua y la masa del mismo objeto a condiciones ambientales?

BIBLIOGRAFIA [1] CAMACHO GARRIDO, Salvador. Prácticas de Análisis Químico. [2] HENAO CAMPUZANO, Alberto. Manual de Técnicas de Laboratorio, 1ª ed. 1974. [3] GUZMÁN, C. Manual de Laboratorio para el curso de Química de Alimentos. Santiago de Cali: Sección de Alimentos, Facultad de Ingeniería, Universidad del Valle, 1987. 112 p. [4] Análisis de Alimentos - Fundamentos y Técnicas. Licenciatura en Química de Alimentos, Facultad de Química. UNAM [5] LEES R. Manual de Análisis de Alimentos. España: Editorial Acribia, 1969. 288 p.

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