Científicos de medición en los experimentos de química

Experimento: Mediciones

Materiales y Reactivos

Sustancias sólidas: Cloruro de Sodio (NaCl), hielo, trozo de metal (u otro objeto sólido).Consultar al instructor

Balanza granataria y analítica

Termómetro

1 vaso de precipitado de 400, 250, 150, y 100 mL

Matraz Erlenmeyer de 50 mL.

Vidrio de reloj

Probeta de 50 mL o 100 mL

Gradilla con 3 tubos de ensaye

I. Introducción

La química es una ciencia experimental, y la medición es fundamental para la mayoría de los experimentos, así que resulta muy importante aprender como usar las mediciones adecuadamente.

Las mediciones científicas deben ser lo más precisas posibles, lo cual significa en ocasiones hacer una estimación entre la división menor de la escala del instrumento utilizado.

Suponiendo que se mide un trozo de alambre usando una regla que mide en décimas de centímetros. Uno de los extremos del alambre se coloca en el cero y la otra punta se localiza entre 1.7 cm y 1.8 cm.

Como la distancia entre 1.7 y 1.8 cm es muy pequeña, resulta muy difícil determinar el siguiente dígito con exactitud. Se puede estimar la longitud del alambre como 1.74 cm.

Si este mismo alambre se mide con un instrumento mas exacto, resulta ser de 1.76 cm. Aunque con error, 1.74 cm es más preciso y por lo mismo más valioso que una medición de 1.7 cm.

Si el alambre midiera dos centímetros exactamente, se debe reportar este valor como 2.00 cm, dado que el instrumento de medición (regla) está graduada en décimas de centímetro. Si se reporta su longitud como 2 cm, este valor es erróneo, por que esta cantidad (2 cm) indicaría solamente que la longitud es más cercana a 2 cm que a 1 cm o a 3 cm.

Al reportar una medición hay que anotar un número tal que indique que tan cercana a la escala se hizo la lectura.

En este caso, con la escala (la regla) se pueden estimar valores de hasta 0.01 cm, por lo tanto la longitud del alambre debe ser reportado como 2.00 cm.

Cifras significativas

El resultado de multiplicar, dividir o realizar cualquier manipulación matemática no puede dar resultados más precisos que la escala usada en los cálculos.

Por ejemplo. Suponga que se tiene un objeto que pesa 3.62 lb. y se quiere calcular su masa en gramos. La multiplicación manual de 3.62 lb. por 453.6 g/lb. da como resultado 1,642.032 g. Reportar esta cantidad como el peso del objeto es absurdo, porque esta cantidad implica una precisión mayor que la usada en la escala.

Aunque el factor de conversión tiene cuatro cifras significativas, el peso en libras nada más tiene tres cifras significativas; por lo que debe reportarse como 1640 g. En este caso el cero no puede considerarse significativo. Este valor puede expresarse mas apropiadamente como 1.64 x 103 g.

Cantidades precisas contra cantidades aproximadas

Para algunos experimentos frecuentemente se hace innecesario medir con exactitud una cantidad de material.

Por ejemplo, las instrucciones pueden ser, “pese alrededor de 2 g. de sulfito de sodio”, esto indica que la cantidad a pesar de sal debe ser cercana a 2 g; por ejemplo, se puede pesar entre 1.8 y 2.2 g.. Si se pesa exactamente 2.00 g. es una pérdida de tiempo puesto que solo se pide un peso “aproximado a 2 g.”

Ahora suponga que se pide pesar alrededor de 2g. de sulfito de sodio con una aproximación de 0.001 g . Esto indica que la cantidad a pesar de sal no debe ser de 2.000 g. sino solo alrededor de 2 g. y esta cantidad debe pesarse con una exactitud de 0.001 g. Por lo tanto, cuatro estudiantes pueden pesar sus muestras con valores de 2.141 g, 2.043 g, 1.812 g y 1.937 g, respectivamente y todos siguieron las instrucciones correctamente.

A. Masa

Para pesar se pueden usar diferentes tipos de balanzas. Para este curso se usarán la balanza granataria de un platillo y la balanza analítica digital (eléctrica).

En la construcción y funcionamiento de las balanzas analíticas de sustitución se aplica el principio de la balanza de primer grado. Y aunque las balanzas funcionan bajo el mismo principio, estas difieren en la forma, capacidad máxima de carga, sensibilidad, colocación y forma de botones. Preferentemente, las balanzas analíticas serán instaladas sobre planchas de granito empotradas a la pared o sobre planchas de mesa con carpeta de granito que descansen sobre columnas que eviten el paso de vibraciones propias del subsuelo.

B. Temperatura

El simple acto de medir la temperatura con un termómetro puede llevar a mediciones incorrectas. Al medir la temperatura de un líquido se pueden minimizar los errores observando lo siguiente. Sostenga el termómetro alejado de las paredes del recipiente; espere el tiempo necesario para que el termómetro alcance el equilibrio térmico del líquido; asegúrese que el líquido esté adecuadamente mezclado.

C. Volumen

Para determinar volúmenes exactos se usan las probetas, buretas, pipetas graduadas o pipetas volumétricas tomando la lectura en la parte plana del menisco.

Los matraces y los vasos de precipitado están graduados para indicar solamente volúmenes aproximados.

D. Densidad

La densidad es una propiedad inherente a las sustancias y resulta de suma utilidad para su identificación. La densidad es la relación de la masa de la sustancia con respecto al volumen ocupado por dicha masa; por lo tanto, es la masa por unidad de volumen. Su formula es:

Densidad = Masa / Volumen d = m/V

Para el cálculo de la densidad es importante utilizar unidades en un mismo sistema (c.g.s., M.K.S.)

El volumen de un objeto de forma irregular puede determinarse por desplazamiento de un líquido. Un objeto completamente sumergido en un líquido desplazará

...