RELACIONES ENTRE MASA Y VOLUMEN

RELACIONES ENTRE MASA Y VOLUMEN.

Edgar Gómez Soto
Darien Cantillo Martínez


La medición de magnitudes como masa y volumen es de suma importancia en el laboratorio, y el establecer una relación entre estas en particular, se hace indispensable para la identificación de las sustancias a través de su densidad. En el presente artículo exponemos una práctica realizada en el Laboratorio de Fundamentos de Química en la que determinamos la densidad de ciertos líquidos y solidos al relacionar su masa y su volumen. Finalmente hacemos mención a los resultados obtenidos en dicha práctica, desarrollamos el cuestionario (previamente planteado por la Docente de Laboratorio) y hacemos las conclusiones a fines.
Introducción
¿Porqué algunos objetos flotan en el agua y otros no?
La densidad de una sustancia está relacionada con el volumen y la masa de la sustancia; entre más alta o más baja es la densidad de un objeto, este puede o no flotar en al agua. La masa de una sustancia puede ser medida, sin embargo la identidad de dicha sustancia no se puede determinar con ella, igualmente no podemos identificar una sustancia midiendo su volumen; en ambos casos, si varía el tamaño de la muestra, variará el volumen o la masa de la sustancia. Aun así, la densidad de la sustancia permanecerá constante ya que es independiente del tamaño y el modelo de la sustancia.
La densidad está dada por la siguiente ecuación: Densidad = masa/volumen o D = M/V


Materiales 

Utilizamos: 
Probetas
Picnómetros
Balanzas
Muestras de material (Agua, Etanol, Piedra, Masa Patrón) 

Metodología

1. Buscábamos la densidad de: el Agua, el Etanol y la de un Sólido Irregular (Piedra), para ellos procedimos a, en el caso de

a. El Agua y el Etanol: 

i. Masa: medimos la masa de un Picnómetro vacío, luego lo llenamos con el líquido hasta el tope y se le midió la masa al picnómetro con el líquido, a esta última medida se le resto el resultado obtenido al medir la masa del Picnómetro vacío, y así se halló la masa del líquido.

ii. Volumen: se determinó a través de la graduación del picnómetro utilizado.

iii. Posteriormente se aplicó la relación DMuestra=M/V

b. Solido Irregular (Piedra):

i. Masa: se midió la masa del Solido Irregular, utilizando una Balanza.

ii. Volumen: en una Probeta de 100 mL se colocó suficiente cantidad de agua, luego, cuidadosamente, se introdujo el sólido en el recipiente, así la cantidad de líquido desplazado por la muestra, representaría el volumen de la misma.

iii. Posteriormente se aplicó la relación DMuestra=M/V

2. Con la Masa Patrón se realizaron 5 ensayos de medición de su masa en una balanza.

Datos y Resultados

1. 
a. Densidad del Agua Y Del Etanol

Volumen: el picnómetro usado esta graduado a 10 mL, por lo tanto ese es el volumen de la muestra, es decir: VolMuestra=10mL.

Así, la densidad de la muestra es, aplicando D=m/v:

DAgua= 10.8g/10mL
DAgua= 1.08 g/mL

DEtanol=8.9g/10mLde la muestra es, aplicando D=m/v:

DAgua= 10.8g/10mL
DAgua= 1.08 g/mL

DEtanol=8.9g/10mL
DEtanol=0.89 g/mL

b. Solido Irregular (Piedra)

Masa: 12.8g
Así, la densidad de la muestra es, aplicando D=m/v:

DPiedra= 12.8g/5mL
DPiedra= 2.56 g/mL

2. Teniendo en cuenta que la masa de la Muestra estaba marcada en 5g


Análisis de Resultados

¿Se podría considerar la masa obtenida al medir Recipiente+Muestra como la masa propia de la muestra?

R/ No, pues al considerarlo así, estaríamos adicionándole la masa del recipiente, que es, obviamente, independiente de la masa de la muestra.

¿Variaría la densidad de una muestra si relacionamos su masa con el volumen medido del mismo elemento pero en proporción distinta a la proporción usada para medir su masa?

R/ Si, por eso se debe medir la masa de la muestra y el volumen de la misma en igualdad de proporciones para así poder establecer la relación D= m/v

¿Variaría la densidad de una muestra si se le aumentase su temperatura?

R/ Si, disminuiría, pues al medir su masa a una temperatura por encima de la temperatura ambiente el resultado sería menor.

¿A qué se debe la Variación en la Medición de la Masa Patrón en los dos primeros ensayos?

R/ en esos dos primeros ensayos no nos percatamos que la balanza tenía una leve descalibración.

¿Influyó eso en las mediciones anteriores?

R/ probablemente sí, pero teniendo en cuenta las medidas Universales, es decir la densidad universal del Agua y el Etanol, por ejemplo, no difieren mucho con losresultados obtenidos, por lo que concluyo que el margen de error no fue muy prominente. 


Conclusiones y Recomendaciones:

El buen manejo de la Balanza determina la Precisión de los resultados al momento de realizar mediciones.

La Densidad es una propiedad distintiva de cada elemento, sustancia, etc.

La Densidad de una sustancia siempre permanecerá constante.

El Etanol es menos denso que el Agua.

Se recomienda cerciorarse de que la Balanza que usaremos este en óptimas condiciones (limpia, calibrada, libre de influencia de corrientes de aire, etc.), para así obtener datos más precisos.

Cuestionario:
Respuestas

1. Dos muestras metálicas una de las cuales fue conocido para ser plomo denibelizado. La primera muestra tiene una masa de 7.60 g y desplazó 0.90 ml de agua. La segunda muestra tiene una masa de 8.40 g y desplaza un volumen de 0.74 ml de agua. ¿Cuál de las muestras tiene plomo?

R/ Teniendo en cuenta que la densidad del Plomo es DPb= 1.134x107 g/mL, la sustancia que contiene Plomo seria la 2, ya que al relacionar su masa (8.40 g) y la cantidad de agua que desplazo (su volumen) (0.74mL) obtenemos un aproximado a la densidad dada.

2. Una muestra de forma esférica de masilla insoluble en agua pesó 10.51 g y cuando se colocó en agua desplazó 8.50 ml. ¿Cuál es la densidad de la masilla? 
R/
DMasilla= 10.51g/8.50mL 
DMasilla =1.2364705882353 g/mL

3. La masilla fue elongada por balanceo auna forma diferente a la esfera original. ¿Cuántos ml de agua serán desplazados colocando la masilla alargada en el agua?

R/ La misma cantidad de agua: 8.50 mL

4. ¿Cuál sería la masa de un cubo de plomo de 1.0 cm de arista?

R/
MPlomo= (D)*(v) = (1.134x107 g/cm3) ([1cm]3)
MPlomo= (1.134x107 g/cm3) (1cm3)
MPlomo= 1.134x107 g
5. La densidad del oro es 19.3 g/ml. ¿Cuál sería la masa de un cubo de oro de 1.0 cm de arista? ¿Qué volumen de agua desplazaría?

R/
MOro= (D)*(v) = (19.3 g/cm3) ([1cm]3)
MOro= (19.3 g/cm3) (1cm3)
MOro= 19.3 g
6. ¿por qué no se deben pesar sustancias directamente sobre el platillo de la balanza?

R/ Para que tu resultado no sea alterado por una cantidad residual de lo que has pesado antes y además para que tus residuos no puedan reaccionar con otros elementos a pesar o incluso contaminarlos.

7. Cuando se pesan objetos calientes sobre el platillo de la balanza se obtiene una masa algo inferior a la que posee el objeto frío. Lo anterior ocurre debido a las corrientes de convección. ¿Qué se entiende por corrientes de convección?

R/ 

La convección es el mecanismo que se produce en los fluidos cuando el calor es transportado desde zonas de mayor temperatura a otras con temperatura menor, debido a los cambios en la densidad de los materiales.

La transferencia de energía comienza cuando una porción de materia se calienta y, al dilatarse, asciende desde los puntos máscalientes a los más fríos. El proceso contrario tiene lugar cuando al enfriarse un material aumenta su densidad y desciende por efecto de la gravedad.

8. ¿En qué consiste el error de paralaje?

R/

La paralaje es la desviación angular de la posición aparente de un objeto, dependiendo del punto de vista elegido. Como se muestra en el esquema, la posición del objeto observado, en O, varía con la posición del punto de vista, en A o en B, al proyectar O contra un fondo suficientemente distante. Desde A el objeto observado parece estar a la derecha de la estrella lejana, mientras que desde B se ve a la izquierda de aquélla.

Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, que está en un plano diferente.

9. Los líquidos contenidos en recipientes de estrecha capilaridad muestran en su parte inferior un menisco ¿Cuál es la razón por la que el menisco del mercurio sea contrario al resto de otros líquidos? Explique.
R/ 
Cuando las fuerzas adhesivas son mayores que las fuerzas cohesivas, el menisco tiende a ser cóncavo como en el caso de vidrio y agua. Por otra parte cuando las fuerzas cohesivas son superiores a las adhesivas, el menisco es convexo como en el caso de mercurio en vidrio.
10. Elabore una lista de material de vidrio: a) volumétrico: graduado y aforado. b) no volumétrico: refractario y no refractario.

R/
a. Volumétrico
Graduado: Material graduado es un tipo de material volumétrico que se utiliza en el laboratorio y posee una escala graduada (serie de líneas) para medir el volumen de un líquido.
Vaso de precipitados
Probetas
Matraz Erlenmeyer
Kitasato
Buretas
Pipetas graduadas
Cuentagotas graduados
Aforado: Posee uno o más aforos*
Matraz Aforado
Pipeta Aforada
b. No Volumétrico
Cristalizador
Placa de Petri
Refrigerante
Tubos de ensayo
Vidrio de reloj
Agitadores


11. Elabore una lista de material de porcelana: refractaria y no refractaria.

R/

Crisol.
Mortero.
Embudo Büchner.
Cápsula.

12. Elabore una lista de materiales metálicos.

R/

Agarradera
Aro
Doble nuez
Gradilla
Balanza de platillos
Mecheros

a. Mechero
b. Mechero Bunsen
c. Mechero Meker
Pie universal
Pinzas
a. Pinza de Mohr
b. Pinza metálica

Sacabocados
Tela metálica
Trípode
Cucharilla


BIBLIOGRAFIA
-Química General Manual De Laboratorio, Universidad Del Atlántico Facultad De Ciencias Básicas Departamento De Química.
http://esausalomon.blogspot.com/2009/10/corriente-de-conveccion.html
http://fsz.ifas.ufl.edu/surfacetensionandcapillarity/html/ilustraciones/meniscos_mercurio_y_agua.htm
https://eltecnicoambiental.wordpress.com/2013/09/02/material-de-laboratorio-iii-no-volumetricos/
https://www.ub.edu/oblq/oblq%20castellano/pesada.html

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