Densidad

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLOGICAS

Laboratorio de Modelos Fisicoquímicos

Licenciatura en biología

2OV1

Practica 2

“Densidad”

Equipo 3 Sección 1

Benjamín Gómez Perla Noemí

Flores Rodríguez Monserrat

Pereyda Ramírez Oscar Antonio

Silverio Rodríguez Berenice

30/Abril/2015

Practica No. 2

Densidad

Objetivo:

A partir del manejo de diferentes aparatos plantear e identificar el concepto de densidad así como la propiedad termodinámica a la que pertenece, conociendo la relación que tiene con la concentración y determinar que método es el más adecuado para calcular su valor en función a las condiciones de trabajo.

Introducción:

“La densidad de una sustancia de composición uniforme se define como su masa por unidad de volumen”

En forma simbólica, usa sustancia de masa M y volumen V tiene una densidad p dada por:

p= M/V

Las unidades de densidad son kilogramos por metro cúbico en unidades de SI y gramos por centímetro cubico en el sistema CGS. Las densidades de la mayor parte de líquidos y sólidos varían ligeramente ante cambios de temperatura y presión; las densidades de gases varían en gran medida con estos cambios. Se sabe que bajo condiciones normales las densidades de sólidos y líquidos son unas 1000 veces mayores que las densidades de gases. Esta diferencia implica que el promedio de separación entre moléculas de un gas bajo estas condiciones es alrededor de diez veces mayor que la separación en un sólido o líquido.

La densidad relativa de una sustancia es la razón entre si densidad y la densidad del agua a 4°C, que es 1.0 X 103 kg/m3. Por definición la densidad relativa es una cantidad sin dimensiones. Por ejemplo, si la densidad relativa de una sustancia es 3.0, su densidad es 3.0 (1.0 X 103 kg/m3) = 3.0 X 103 kg/m3.

Desarrollo experimental:

DETERMINACIÓN DE VOLUMEN DEL PICNÓMETRO (Tabla 1.1)

Pesar el picnometro (Fig. 1) vacio y seco.

Llenarlo con agua destilada a temperatura constante (ambiente).

Por diferencia de pesada obtener la masa del agua.

Obtener la densidad del agua a la temperatura de trabajo.

Calcular el volumen del picnometro con los datos de masa y densidad de agua.

DETERMINACION DE DENSIDAD RELATIVA (Tabla 1.2)

Pesar el picnometro vacio y seco, llenar con agua destilada a temperatura constante (ambiente) y por diferencia de pesada obtener la masa de agua.

Repetir el procedimiento utilizando cada una de las sustancias problemas.

Calcular la densidad relativa o peso especifico relativo para cada sustancia problema.

DETERMINACION DE LA RELACION ENTRE DENSIDAD Y CONCENTRACIÓN (Tabla 1.3)

Determinar la densidad relativa por el metodo del picnometro para cada una de las soluciones de sacarosa proporcionadas.

Con los datos esperimentales construir una grafica en papel milietrico de densidad vs concentracion a una temperatura dada (Gráfica 1.1). Interpretar la grafica y concluir sobre la relacion densidad-concentracion.

DETERMINACION DE DENSIDAD RELATIVA CON AEROMETROS (Tabla 1.4)

Llenar hasta la marca las probetas de 500 ml de cada uno de los liquidos problema de sacarosa.

Colocar el aerometro (densimetro Fig. 1) flotando en el liquido evitando el rozamiento con las paredes del recipiente.

Obtener la lectura leyendola directamente de la escala del aerometro una vez estabilizado.

Con los daros para las soluciones construir una grafica del peso especifico relativo contra grados Brix (Sacarimetro Fig. 3), (Gráfica 1.2).

Interpretar la grafica y concluir.

DETERMINACION DE VOLUMEN Y DENSIDAD DE UN SÓLIDO (TAPON DE HULE) (Tabla 1.5)

Medir ambas caras de un tapón de goma, al igual que su respectivo diámetro y la altura. Amarrar un pequeño hilo alrededor del tapon de manera que se pueda sujetar.

Agregar agua en un vaso de precipitados.

Pesar el tapón de hule

Pesar el vaso con agua y tararlo, sumerger el tapón de manera que quede flotando. Tomar la lectura del peso.

Soltar el tapón por completo y tomar la lectura del peso.

Obtener el volúmen multiplicando 1/3 pi por altura por la suma del radio 1 al cuadrado + el radio 2 al cuadrado + el radio 1 por el radio 2.

Dividir la masa del tapón entre el volúmen resultante.

Dividir la masa del tapón sumergido en el agua entre el peso del tapón flotando

Comparar los resultados

Esquemas:

Fig. 1 Picnómetro Fig. 2 Densímetro Fig. 3 Sacarímetro (escala)

Resultados:

TABLA 1.1 DETERMINACION DE VOLUMEN DEL PICNÓMETRO

Tabla de datos

Picnómetro vacío. 29.6268 g

Picnómetro con agua. 38.2269 g

Diferencia 8.6001 g

Temperatura de trabajo. 26 °C

Densidad del agua a 26°C. 996.7867 kg/m3

Para calcular el volumen del picnómetro:

V pic=(m Agua)/(ρ Agua )

=8.6001 g m3/(996.7867 kg) (1 kg)/(1000 g) (1000000 cm3)/(1 m3)

= 8.6278 cm3

Donde:

V pic = volumen del picnómetro (cm3)

m = masa del agua en gramos (peso del picnómetro con agua en gramos – peso del picnómetro vacío)

ρ = densidad del agua a temperatura de trabajo (26°C)

Análisis del resultado:

El volumen del picnómetro que se obtuvo se determinó gracias a la relación que existe de la densidad con la masa y el volumen. Conociendo el valor de la masa y la densidad del agua a una temperatura constante de 26°C se pudo calcular el valor del volumen del picnómetro llevando a cabo las conversiones de unidades correspondientes y así obtener el valor de 8.6278 en centímetros cúbicos.

TABLA 1.2 DETERMINACION DE DENSIDAD RELATIVA (26 °C)

Solvente Densidad con picnómetro g/cm3 Densidad reportada en tablas g/cm3

Cloroformo 1.4498 1.4832

Metanol 0.7789 0.7914

Benceno 0.8695 0.8786

Hexano 0.6612 0.6606

Las densidades se obtuvieron con la siguiente formula:

ρ sol=(m sol)/(V pic )

*Cada equipo trabajo con un solvente diferente nosotros trabajamos con cloroformo:

ρ solvente=(12.5093 g)/(8.6278 cm3)

= 1.4498 g/cm3

Donde:

ρ sol = densidad del solvente (g/cm3)

m sol = masa del solvente en gramos (peso del picnómetro con solvente – peso del picnómetro vacío)

V pic = Volumen del picnómetro (cm3)

Análisis del resultado:

La relación que existe entre la densidad, el volumen y la masa ayudo a calcular la densidad de los solventes al conocer el volumen del picnómetro y la masa de estos se puede calcular el valor de su densidad esto con una temperatura constante de 26°C. Comparando los valores obtenidos con los consultados en bibliografía podemos ver que son muy cercanos por lo que el método del picnómetro es muy útil y preciso para determinar valores de densidad.

TABLA 1.3 DETERMINACION DE LA RELACION ENTRE DENSIDAD Y CONCENTRACIÓN

Concentración de sacarosa % Densidad con densímetro kg/m3 Densidad con picnómetro g/cm3

1 1000 1.0039

5 1015 1.0151

10 1040 1.0355

20 1080 1.0746

40 1160 1.1532

Gráfica 1.1:

Ecuacion obtenida:

y = 0.0039 x + 0.9975

Interpretación:

Densidad = 0.0039 (% concentración de sacarosa) + 0.9975

A = 0.9975 A = Es la densidad cuando la concentración es 0

B = 0.0039 B = Pendiente

R = 0.9996

Unidades:

Densidad: g/cm3

Concentración de sacarosa: %

Analisis de resultados.

Al formarse una recta en la grafica demistrando un comportamiento lineal podemos observar que la densidad de una sustancia es directamente proporcional a la concentracion de soluto es decir mayor concentracion mayor densidad tendra esta solucion. Se muestra en la ecuacion que el valor de A nos indica la densidad de la solucion cuando esta tenga una concentracion de 0 por lo que se puede determinar en su caso que esta es la densidad del agua.

TABLA 1.4 DETERMINACION DE DENSIDAD RELATIVA CON AEROMETROS

Concentración de sacarosa % Densidad con picnómetro g/cm3 ° Brix con sacarímetro

1 1.0039 1

5 1.0151 5.1

10 1.0355 10

20 1.0746 19

40 1.1532 N/P

Gráfica 1.2:

Analisis de resultados:

Los grados Brix sirven para determinar el cociente total de sacarosa o sal disuelta en un líquido; es una medida de la concentración de azúcar en una disolución. Se puede observar un comportamiento lineal con lo que se comprueba que la densidad es directamente proporcional a la concentracion de la solución.

TABLA 1.5 DETERMINACION DE VOLUMEN Y DENSIDAD DE UN SÓLIDO (TAPON DE HULE)

Tabla de datos

Altura del tapón (h) 2.3 cm

Radio de la base (r) 1.55 cm

Radio superior (r´) 1.25 cm

Masa (m) 23.26 g

Peso del vaso con H2O 273.28 g

Peso del tapón flotando (p) 15.55 g

Peso del tapón sumergido (p´) 23.33 g

Calculando el volumen del tapón:

V= 1/3 πh(r^2+r^(´2)+rr´)

V=

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