MEDICIONES DE MASA, VOLUMEN Y TRATAMIENTO DE DATOS.

UNIVERSIDAD DEL MAGDALENA[pic 1]

QUIMICA GENERAL

GUIA DE LABORATORIO Nº 2

MEDICIONES DE MASA, VOLUMEN Y TRATAMIENTO DE DATOS

1. OBJETIVOS

• Conocer la forma adecuada para realizar mediciones de masa, longitud y volumen.
• Realizar reporte de datos de medición con el número correcto de cifras significativas.
• Aplicar algunos conceptos estadísticos a los datos recolectados

1. CONCEPTOS PREVIOS

Antesderealizarestapráctica, elestudiantedebetenerensucuadernodelaboratorioloreferente a:

1. Consulta sobre el cálculo de promedio, desviación estándar, intervalo para rechazo de datos, nuevo promedio, tipos de errores (personales, instrumentales, metodológicos, error relativo, porcentaje de error y error absoluto). Precisión y exactitud.
2. Consulta sobre cifras significativas (definición, como se consideran en el laboratorio de química). Manejo de cifras decimales y significativas al hacer operaciones matemáticas.
3. Consulta sobre los tipos de balanzas que se emplean en el laboratorio. Funcionamiento y calibración.

1. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS

Para cada grupo el laboratorio suministrará lo siguiente:

• Balanza de triple brazo
• Probeta de 250 mL
• Probeta de 50 mL
• Pipeta aforada de 5 o 10 mL
• 2 Vasos de precipitado de 100 mL

• Balanza analítica
• Hidróxido de potasio
• Cloruro de sodio
• Tuercas

MATERIALES DEL ESTUDIANTE

Para esta práctica cada estudiante debe contar con los siguientes implementos de trabajo y seguridad:

• Cuaderno de laboratorio, bata blanca de laboratorio, guantes de nitrilo ajustables y gafas de seguridad de alta transparencia.
• Materiales adicionales: bebida comercial en envase tetra-pack® (todos deben traer una de 200 mL de la misma marca), calculadora científica, regla o escuadra,  y toallas de papel absorbente.

1. MARCO TEÒRICO

La Química es una ciencia que depende de la experimentación, que incluye la observación y el registro de datos, por ello es una ciencia empírica. Para que los datos experimentales sean válidos, es fundamental el cuidado y el método con los que se llevan a cabo las experiencias, controlando las variables (parámetros), o sea, aquellos factores que pueden influir en las mediciones que se están efectuando. Una vez se tienen los datos, se pueden hacer cálculos con éstos. Qué tan correctos son los cálculos depende de varios factores:

1. Qué tan cuidadosa es la obtención de la medida (técnica de laboratorio).
2. Qué tan bueno es el aparato de medición para dar una medida “real” (exactitud).
3.  Qué tan reproducible es la medida (precisión)

Dado que las mediciones resultan de la comparación contra un patrón de referencia, al cual se le ha asignado previamente un valor por convención internacional, siempre existirá una estimación por parte de quien hace la medición y, por tanto, debe hacerse un uso apropiado de las cifras significativas. Así mismo, es necesario tener en cuenta que cada medida implica algún grado de error. Dos importantes conceptos introducidos para indicar la calidad de las medidas son la exactitud y la precisión.

La exactitud se refiere a la proximidad entre un valor medido y el valor esperado, aceptado, nominal o convencionalmente verdadero. Se cuantifica en términos del error absoluto o con más frecuencia del error relativo. Si no es posible conocer el valor esperado, no se puede cuantificar la exactitud. La palabra error no necesariamente implica equivocación, pues se trata de la diferencia de un valor respecto a otro.

El error absoluto, E, para una sola medida se define como el valor absoluto de la diferencia entre el valor medido  y el valor aceptado, esperado o nominal (μ).[pic 2]

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Para un conjunto de medidas el error absoluto será la diferencia entre el promedio  y el valor aceptado (μ).[pic 4]

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El error relativo (Er), es la relación entre el error absoluto y el valor aceptado (μ). Puede ser expresado como porcentaje.

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Por su parte, la precisión es una medida cuantitativa de la repetibilidad o reproducibilidad de una serie de medidas. La precisión informa sobre la concordancia o similitud entre los valores de dos o más medidas.

Los datos experimentales son susceptibles de analizar a través de la estadística con la que se puede determinar si las medidas se encuentran dentro de unos límites de confianza apropiados y se pueden interpretar mejor. Dado que estos valores pueden oscilar alrededor de un valor, se genera una distribución de las medidas conocida como distribución normal, en donde el valor medio de un número determinado de mediciones, se convierte en el valor más probable de la medida, μ. La dispersión de los datos en torno al valor medio se expresa como la desviación estándar, S:

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Donde Xi representa cada uno de los datos obtenidos en las mediciones y n el número total de medidas realizadas. La desviación estándar indica qué tan reproducible es una serie de medidas, así, un valor alto indica alta dispersión de datos y baja precisión de las medidas, por el contrario, un valor bajo indica baja dispersión y buena precisión. Cuando se desea comparar la precisión de los instrumentos o conjuntos de medidas entre sí, se utiliza el coeficiente de variación (CV), el cual es un numero adimensional y que mide la dispersión relativa de los datos. Se obtiene al dividir la desviación estándar por el promedio y se expresa como porcentaje.

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Las primeras mediciones con las que vamos a tratar son las de la masa, el volumen y la densidad, es necesario entonces ilustrar algunas observaciones acerca de los equipos y material de vidrio a utilizar.

La balanza y su uso

Una de las primeras operaciones que se realizan en un laboratorio es la de determinar la masa de una sustancia. Esta operación tiene una importancia primordial, ya que de su correcta realización va a depender, por ejemplo, que una disolución tenga una concentración adecuada, que un análisis resulte positivo, que el rendimiento de una reacción sea adecuadamente calculado. Para este fin se utiliza la balanza. Con ella se compara la masa desconocida de la sustancia que se pesa con la masa conocida de una serie de pesas. Cuando se habla de “pesar una sustancia” lo que realmente se determina es su masa, debido a que la fuerza que la gravedad ejerce sobre las pesas y la sustancia es la misma. De ahí que sea permisible emplear el término peso por el de masa.

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