Densimetria

Objetivos

Entender el significado de densidad y densidad relativa.

Determinar densidades de líquidos conocidos y de sólidos de formas geométricas regulares.

Comparar diferentes métodos para determinación de densidades de varios líquidos.

Manejar adecuadamente los instrumentos de laboratorio.

Considerar el error instrumental y humano en la prueba.

Resumen — En esta práctica de laboratorio, realizada el día 13 de febrero de 2014 en las instalaciones de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas (sede Macarena-A), se llevó a cabo una serie de procesos sencillos para lograr los fines planteados anteriormente (objetivos).

La práctica consistía en la medición de la masa de los instrumentos que íbamos a utilizar (vaso de precipitado, picnómetro y probeta), verificando que estuvieran vacíos, limpios y secos.

Después de conseguir las correspondientes medidas (por medio de una balanza de triple brazo), cada uno de los integrantes del grupo disponíamos a realizar nuevamente dichas mediciones, pero ahora utilizaríamos algunas sustancias (agua, alcohol, aceite mineral y glicerina) que serían contenidas en los instrumentos, respecto a un volumen determinado, para después comparar los resultados y realizar los cálculos.

Palabras claves — Densidad, volumen

Abstract — In this laboratory practice, carried out on February 13th at Universidad Distrital Francisco José de Caldas facilities, we made a simple process series to achieve the objectives previously mentioned.

The practice consisted of mass and instruments measure (beaker, pycnometer and text tube).

After getting the corresponding measures (with the balance support), every member of the group tried measures again, but this time we used some subtances , (water, alcohol, oil and glyrecin), that were contained in the instruments, after we compared results and calculated.

Keywords — Density, volume

MARCO TEÓRICO

La densidad describe una propiedad intensiva (independiente de la cantidad o tamaño de la sustancia) muy importante para las sustancias, ésta es el cociente entre la masa y el volumen, Así.

ρ=m/V

Donde ρ (rho) representa la gravedad, m la masa y V el volumen. La temperatura es un aspecto a tener en cuenta para la densidad, puesto que varía según esta lo hace.

El agua es el parámetro más utilizado para la densidad así vemos que 1 g/〖cm〗^3 es la unidad de la densidad (cantidad de masa contenida en un gramo de agua). Ahora bien, se necesita determinar la densidad de más sustancias, este es el objetivo de esta experimentación (densimetría), cuando una sustancia es más densa que el agua se hunde, y cuando es menos densa, flota. Se utiliza al agua como referencia para determinar la gravedad específica o densidad específica de una sustancia, esta es el cociente de la densidad de la sustancia y la densidad del agua, como sigue:

Densidad específica=(Densidad de la sustancia)/(Densidad del agua)

Por ejemplo, la densidad específica del aluminio es 2.7, lo cual significa que un volumen de aluminio tiene 2,7 veces la mas de un volumen igual de agua. Las densidades específicas de los objetos que se hunden en el agua están comprendidas en un intervalo entre 1 y 22,5 aproximadamente (-el elemento más denso es osmio-). [1]

Cuando se trabaja con un material, se calienta o enfría, sufre perturbaciones a nivel volumétrico que no influyen notoriamente en la densidad (independencia de temperatura y presión para líquidos y sólidos).

Para el experimento de densimetría trabajamos con un líquido menos denso que el agua (aceite mineral) con una densidad de ρ_(aceite mineral=0.8 g/〖cm〗^3 ), este es un alcano de quince a cuarenta carbonos, de bajo costo y gran utilidad como lubricante, además se trabajó con agua, alcohol y glicerina.

Utilizando la fórmula de densidad, medimos la masa con una balanza (envase y sustancia), y el volumen con un vaso de precipitados, una probeta y un picnómetro, cada uno de estos recipientes tiene un margen de error que se considera para la medición final de la densidad.

ELEMENTOS EMPLEADOS

Figura 1. Aceite mineral en Erlenmeyer

Figura 2. Picnómetro

Figura 3. Balanza de triple brazo

Figura 4. Pipeta graduada

Figura 5. Picnómetro, probeta, vaso de precipitados, Erlenmeyer y balanza (atrás)

INTRODUCCIÓN

Dentro de las propiedades que se usan con frecuencia para describir un sistema se encuentra la densidad. Generalmente se representa con la letra griega ρ , y para los materiales homogéneos se expresa como:

ρ= m/V

Cabe observarse que la densidad es una propiedad intensiva, y que además es inversa al volumen específico. Entonces

ρ= 1/v

Se expresa en kilogramos por metro cubico (Kg/cm3), Kilogramo por litro (Kg/L) y gramos por centímetro cubico (g/cm3). Así también, hay medidas inglesas con las que se describe la densidad, como lo son libras-masa por pie cubico (lbm/pie3), sulgs por pie cubico (sulgs/pie3) y libras masa por pulgada cubica (lbm/pulg3)

Sin embargo, se ha definido la denominada densidad absoluta, pero es habitual conocer valores de densidad relativa, generalmente representada por ρ’ , la cual es adimensinal ya que no es más que el cociente entre la densidad absoluta del sistema considerado y la densidad absoluta de una sustancia de referencia, que generalmente es el agua a presión normal y una temperatura de 4°C.

ρ'= ρ / ρ0

Otra propiedad muy útil en el estudio de sustancias es a la que se le llama peso específico, el cual se representa con la letra griega minúscula γ, y se calcula para los materiales homogéneos como la relación entre el peso de la sustancia y el volumen que ocupa, así:

γ = W/V

Las unidades del peso específico son Newtons por metro cubico (), Newtons por litro (), y Newtons por centímetro cubico (), En sistema de unidades inglesas las unidades que le corresponden son libra-fuerza por pie cubica (), libras-fuerzas por pulgada cubica () y libras fuerzas por galón.

A veces a los líquidos se les describe por su gravedad específica. Esta cantidad suele representarse por GE, y es la proporción de la densidad de fluido que se trae, y la densidad de agua, estando está a 4°C (32.9°F). Se ha encontrado que la densidad agua es 1000 Kg/m3 (62. 43 lbf/pie3), por lo que la gravedad específica se puede calcular por las siguientes ecuaciones:

ρ/1000 (ρ en Kg/m3)

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