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Determinación de masas, volúmenes y densidades - Introducción. Fundamento teórico, Resultados y discusión



EXPERIMENTACIÓN EN QUÍMICA I. |
Practica 2: Determinación de masas, volúmenes y densidades. Preparación de disoluciones.
21/02/2011
Índice

1. Resumen de la practica.
2. Introducción. Fundamento Teórico.
3. Material de laboratorio y Reactivos.
4. Procedimiento experimental.
5. Resultados y discusión.
6. Conclusiones.
7. Bibliografía.

1. Resumen
Esta practica se ha dividido en tres partes:
-La primera ha consistido en la obtención del volumen de un sólido no geométrico , se corresponde con la parte de ‘determinación de masas , volúmenes y densidades’. La manera de obtener el volumen de la piedra a partido del principio de Arquímedes. Este principio afirma que todo cuerpo sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical y hacia arriba igual al peso de fluido desalojado , así el volumen desalojado sera igual al volumen del sólido no geométrico.


-La segunda parte ha consistido en la preparación de una disolución de KCl y H2Oy el calculo de la densidad real y experimental de esta.
-La tercera parte se ha basado en la preparación de distintas disoluciones , ambas con el mismo soluto (NaOH) y el mismo disolvente (H2O) , la diferencia entre ellas reside en la concentración una mas concentrada y la otra obtenida a través de la primera y mas diluida.

2. Introducción. Fundamento teórico.
Medición del volumen en cuerpos no regulares
* Por desplazamiento de líquido
Cuando un sólido no tiene una forma geométrica quepermita determinar por calculo su volumen, se mide éste directamente. El procedimiento se le atribuido a Arquímedes.
Supongamos que se desea saber el volumen de una piedra pequeña. Por lo general las piedras tienen una forma muy irregular, por lo que es muy difícil calcular su volumen comparandolo con un cubo unidad. En estos casos se calcula su volumen por desplazamiento de agua.
En un recipiente graduado vertemos un líquido y, a continuación, sumergimos en él el sólido cuyo volumen deseamos conocer. El aumento de nivel del líquido nos permitira, por sustracción, determinar el volumen del sólido. Normalmente el líquido empleado sera agua, pero si el sólido se disuelve en ella (por ejemplo la sal o el azúcar) usaremos otro líquido que no disuelva al sólido.  


El siguiente diagrama muestra un objeto irregular y un recipiente con 9 centímetros cúbicos de agua. La cantidad de agua debe ser la suficiente para que el objeto pueda ser sumergido en ella.
Se introduce el objeto en el recipiente y se mide el desplazamiento de agua que provoca

Al introducir el objeto al recipiente el agua subía su nivel marcando un volumen de 11 cm 3. Antes de introducirlo el volumen del agua marcaba 9 cm 3 por lo que la diferencia de volumen se debe al objeto.

El volumen del objeto se obtiene restando el volumen del agua, con el objeto, menos el volumen del agua sin el objeto:
 V    cm 3    -     9 cm 3    =    2 cm 3
Por lo tanto el objeto tiene un volumen de 2 cm 3.  
Estemétodo es bastante sencillo, pero es útil sólo para objetos pequeños que no absorben el líquido en el que son sumergidos. No es posible usarlo para medir el volumen de una piramide Egipcia, por ejemplo.
3. Material de laboratorio y Reactivos.
En la parte del calculo del volumen de un sólido no geométrico hemos usado los siguientes útiles de laboratorio:
* Probeta graduada.
* Frasco lavador.
* Una piedra como sólido no geométrico.
Y de reactivos :
* H2O.
En la segunda parte de esta practica hemos usado los siguientes útiles de laboratorio:
* Balanza de precisión.
* Probeta graduada en 100ml.
* Espatula.
* Vara de vidrio para agitar.
* Picnómetro.
* Frasco lavador.
* Pipeta de 5 ml
De reactivos:
* H2O.
* KCl
En la tercera parte usamos como material de laboratorio los siguientes útiles.
* Matraz aforado graduado de 500ml.
* Matraz aforado graduado de 250ml.
* Pipeta de 25ml.
* Balanza de precisión.
* Vaso de precipitados graduado de 250ml.
* Vidrio de reloj.
* Espatula.
* Frasco lavador.
* Embudo de vidrio.
* Varilla de vidrio.
De reactivos:
* NaOH.
* H2O.

4. Procedimiento experimental.
Para la primera parte de esta practica , obtención del volumen de un sólido rígido , hemos procedido de la siguiente manera. Lavamos una probeta con ayuda del frasco lavador y agua destilada . A continuación , enrasamos hasta cierta cantidad de agua , en este caso 150 ml.Después introducimos la piedra en dicho agua , el volumen ha cambiado (166ml) , esto es debido al volumen de la piedra , es decir, el volumen de la piedra sera igual al volumen de agua desalojado. Por tanto , el volumen de la piedra sera el producto del volumen final menos el volumen inicial.
La segunda parte , consiste en la averiguación de la densidad de una disolución de NaOH (19,745 g)y 80 ml de H2O. Para preparar la disolución se han cogido aproximadamente 20 g de NaOH en un vidrio de reloj con la ayuda de una espatula y balanza de precisión. Después en una probeta de 100 ml , se enrasa hasta el volumen de 80 ml , acto seguido se vierte el NaOH y se agita la disolución con una varilla de vidrio. Una vez preparada se usa el picnómetro graduado en 25 ml , se pesa el picnómetro vacío , y después lleno de agua destilada para comprobar la exactitud , una vez comprobada se procede al calculo de la densidad de la disolución.
En la tercera parte se prepara en primer lugar 500ml de una disolución 0’5 M de NaOH y H2O. Calculamos los gramos de NaOH que son necesarios para obtener esa disolución teniendo en cuenta la pureza al 98%. Una vez calculado esto (10,2044g) con la ayuda de una balanza de precisión y una espatula vertemos 10,153d de NaOH. A continuación , en un vaso de precipitado de 250 ml introducimos una buena cantidad de agua donde disolver los gramos de NaOH, con la ayuda de una varilla de vidrio , una vez disuelto vertemos dicha disolución en un matraz aforado de500ml con ayuda de un embudo de vidrio. Cuando la disolución ya se encuentra en el matraz se procede a enrasar hasta los 500ml para así conseguir la disolución necesaria.


La segunda disolución que se realiza en este apartado es de los mismos reactivos pero distinta concentración y sacada a partir de la anterior. Debe ser 250 ml de concentración0’1M. El primer paso es averiguar la cantidad de volumen que necesitamos de la disolución 0’5 M para obtener esta , los resultados marcan 50ml. El proceso es el siguiente con una pipeta medimos 50 ml de la disolución 0’5M y los echamos en un matraz aforado de 250 ml y previamente lavado , una vez estan los 50 ml dentro enrasamos el matraz para obtener los 250 ml de 0’1M.

5. Resultados y discusión.
El calculo del volumen de la piedra nos ha dado16 ml , lo hemos obtenido realizando la resta del volumen final (sólido mas agua , 166 ml) menos el volumen inicial (agua).
La densidad de la segunda parte la hemos calculado de dos formas distintas , la teórica , que sería la que nos daría en caso de volúmenes aditivos , y la densidad experimental , que es la obtenida mediante el uso del picnómetro ya que al disolver el sólido en el líquido se produce una contracción del volumen , por tanto no podemos tratarlos como volúmenes aditivos para el calculo de la densidad. En dicha demostración la densidad teórica (volúmenes aditivos) nos da 1,11 g/ml , y la densidad experimental (volúmenes no aditivos) nos da 1,14 g/ml.
Para larealización de 500ml de una disolución 0’5 M de NaOH , hemos calculado a partir de esos datos los gramos que necesitamos de NaOH para la obtención de dicha disolución, mediante la molaridad (0’5 M) y el volumen (0’5 L) se averigua que en esa disolución hay 10 g de NaOH , pero hay que tener en cuenta la pureza del reactivo (98%) lo que mediante un factor de conversión da el resultado de 10,2044g de NaOH. Para la obtención de la segunda disolución 250ml 0’1M a partir de la disolución anterior , usamos 50 ml de la disolución pasada , esta medida se decide a partir de los calculos realizados , se averigua a través de la molaridad de la segunda y el volumen de la segunda la cantidad de soluto que se necesita , 0’025 mol de NaOH , y esa cantidad de soluto , junto con la molaridad de la anterior (0’5 M) podemos despejar el volumen que contiene esa cantidad de soluto , 50ml.
6. Conclusiones.
Los volúmenes son aditivos en el caso del sólido no geométrico pero en el caso de una disolución no , ya que cuando se mete el sólido en el líquido se produce una contracción del volumen. A lo largo de la realización del experimento se puede observar que la densidad calculada de manera teórica , en caso de que fuesen volúmenes aditivos , no encaja con la densidad obtenida experimentalmente , volúmenes no aditivos.
7. Bibliografía.
https://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/fluidos/estatica/arquimedes/arquimedes.htm
https://www.comenius.usach.cl/webmat2/conceptos/desarrolloconcepto/volumen_desarrollo.htm





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