DENSIDAD, CONCENTRACION Y SU VARIACION CON LA TEMPERATURA

Universidad de Nariño Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Química General

DENSIDAD, CONCENTRACION Y SU VARIACION CON LA TEMPERATURA

Tatiana Carolina Cusís cód. 2130182052

Mario Andrés Pantoja cód. 2130182140

Darío Esteban Botina cód. 2130182028

Paola Andrea Muñoz cód. 2130182129

RESUMEN

La práctica de laboratorio se realizo 4 experimentos que tuvieron que ver con masa, volumen, densidad, concentración y temperatura, en el primer caso se determinó la masa para una misma sustancia (agua destilada), para volúmenes de 25, 50, y 100 ml, y en cada medida se tomaron 3 medidas de su peso y con ello se encontró la densidad a cada caso. En la segunda situación se midió una masa de 50ml de 5 diferentes disoluciones de sal en agua y con los datos obtenidos se determino la densidad la cual vario para cada una. En la tercera practica se encontró la masa del soluto presente en cada disolución y se determino su concentración. En el cuarto proceso se tomo como variable la temperatura, donde se observo un cambio en la densidad de cada solución.

INTRODUCCION

Nuestro planeta está lleno de diversidad de mezclas y soluciones con sus propias características y elementos, por las cuales, se encuentran influenciadas para sufrir cambios, es así como por ejemplo varias sustancias pueden tener los mismos componentes pero no tener la misma concentración, esta va a depender de la variación de la cantidad de ellos en cada una, esto se debe a la relación que mantiene la densidad con la masa que tiene presente dentro de un determinado volumen así es como se plantea la relación de la misma:

ρ=m⁄v

Dada esta ecuación es fácil observar la directa proporcionalidad que se da entre la masa y la densidad del material u objeto de estudio, donde al variar uno de estos elementos esta cambiara de aspecto y propiedades.hu

Para definir con mayor claridad este asunto es necesario abordar el tema de las posibles combinaciones entre los estados de la materia ya sea solido, líquido o gaseoso dentro de una disolución o también llamada solución, no es más que mezclas homogéneas de sustancias puras en iguales o distintos estados de agregación tal como el aire de la atmosfera o el agua del mar (disolución acuosa donde el solvente es el agua). Dentro de ella se encuentran dos factores: solvente (uno solo) y soluto (uno o varios), dependiendo la cantidad que cada uno de ellos tome variara un factor denominado concentración, este viene dado de la siguiente manera:

C=(cantidad soluto)/(cantidad de solucion o solvente)

Desde el punto de vista cualitativo una solución se puede clasificar en diluida (poco soluto), concentrada (soluto aceptable) o saturada (máxima cantidad de soluto aceptada), este tipo de factores serán variantes para cada tipo de sustancias con las que se trabaje, para se necesita conocer el índice de solubilidad de cada una.

La concentración en química se utiliza con términos como partes por millón (ppm), fracción molar, molaridad y molalidad y en unidades físicas se expresa de acuerdo a sus componentes y su estado así:

a) % m / m: gramos de soluto en 100 gramos de solución

b) % m / m de solvente: gramos de soluto en 100 gramos de solvente

c) % m / V: gramos de soluto en 100 cm3 de solución

d) % m / V de solvente: gramos de soluto en 100 cm3 de solvente

e) % V / V: cm3 de soluto en 100 cm3 de solución

f) % V / V de solvente: cm3 de soluto en 100 cm3 de solvente

Además cada sustancia en una solución, al cambiar factores como presión o temperatura tiene sus propios comportamientos.

MATERIALES Y PROCEDIMIENTO

Procedimiento 1. Se midió 3 volúmenes diferentes de agua destilada 25, 50 y 100ml respectivamente en una probeta (±0,1ml) y se tomaron 3 muestras del peso para cada uno, en una balanza analógica (±0,01g), se realizo el promedio de ellas y con estos datos se determino sus densidades

Procedimiento 2. Se tenía 5 diferentes soluciones acuosas de cloruro de sodio previamente separados en recipientes. Se tomo 5 beakers y se los marco con el nombre de cada solución A, B, C, D, E respectivamente, a continuación se midió 5 ml de cada una y se las peso en la misma balanza del procedimiento anterior, con estos datos se determino la densidad para las disoluciones.

Procedimiento 3. Se tomo 25ml de cada una de las anteriores soluciones y se las coloco en una parrilla, al cabo de ±20min el agua se había evaporado en la solución D luego, en la E, C, B y finalmente en la A. los residuos sólidos encontrados en cada beaker fueron pesados en la balanza.

Procedimiento 4. En una probeta de 100ml se coloco la disolución A y con el densímetro se midió su temperatura, luego se coloco un mechero de bunsen y una tablero de calentamiento encima del cual se coloco un beaker de 100ml que previamente había sido lleno con la disolución A. con el termómetro se midió la temperatura hasta llegar a 43ºC, en este instante con una pinza para beaker se retiro el beaker del calor y su liquido se trasvaso a la probeta, en este punto se midió la temperatura hasta llegar a 40 ºC, donde se ingreso el densímetro y se tomo la densidad marcada. Seguidamente se trasvaso nuevamente el líquido al beaker y con la pinza se coloco al fuego y se repitió el anterior procedimiento para 60 ºC y 80 ºC se dejo enfriar y se devolvió al recipiente del cual se había sacado inicialmente. Este procedimiento se repitió para las soluciones B, C, D, E.

ANALISIS Y RESULTADOS

Procedimiento 1.En este experimento se tomo la medida de las masas para los volúmenes de 25, 50 y 100ml de agua, y se obtuvo una variación de densidades, los datos se muestran en la Tabla1

Tabla 1

Variación de Masa(g)

Volumen(ml) 25 50 100

m1(g) 24,16 48,74 98,45

m2(g) 24,21 48,97 98,82

m3(g) 24,42 49,36 98,93

m promedio 24,26 49,02 98,73

(m/v)promedio 0,9705 0,9804 0,9973

Se puede notar que hay una pequeña variación de los valores de las masa para cada volumen debido esto debido a la inexactitud de las medidas de los volúmenes atreves de la probeta, en cuanto al comportamiento de la densidad es extraño que a medida que aumente el volumen de esta también lo haga de manera casi proporcional, esto no debería ocurrir ya que la densidad es una propiedad intensiva mas no aditiva como nos muestran estos resultados. Cabe resaltar que la densidad del material medido, el agua a 20ºC es 0.99828, condición de temperatura en la que se realizo la práctica. Dentro de estas consideraciones también es necesario tener en cuenta el error de la probeta ±1ml y el de la balanza analógica ±0,01g, teniendo en cuenta el margen de error instrumental son aceptables los datos tomados.

En cuanto al cálculo de la densidad del agua destilada es necesario hacer un análisis grafico presente en la grafica 1

Grafica 1. La Densidad es el resultado de la variación de masa y volumen

Masa y volumen en este caso se comportan directamente proporcionales formando una línea recta, la pendiente esta es la densidad (ρ), ya que representa la razón de la masa dentro de un volumen. Es así como la densidad total promedio obtenida en nuestra práctica es 0,993g/mL.

Procedimiento 2. En este procedimiento a temperatura ambiente 20ºC, se midió la masa de 50mL de 5 disoluciones en agua con diferente concentración de cloruro de sodio: A, B, C, D, E, obteniendo los resultados de la Tabla 2.

Tabla 2

VARIACION DE LA MASA DE LAS DISOLUCIONES

Disolución A B C D E

Volumen(mL) 50 50 50 50 50

Masa de la disolución(g) 49,91 51,24 53,42 56,1 54,15

Masa/Volumen(g/mL) 0,9982 1,0248 1,084 1,122 1,083

En la anterior tabla miramos que la relación masa/volumen se da manera directamente proporcional a la masa así: A, B, C, E, D. esta relación se debe a la diferente concentración de soluto, en este caso cloruro de sodio, por ello aunque el volumen sea el mismo la variación de la presencia de NaCl hace que la densidad varié para cada una.

Procedimiento 3.En este experimento se tomo una muestra de 25mL de cada una de las soluciones utilizadas en el anterior procedimiento y se las coloco en una parrilla conectada al gas y al paso de un tiempo (aproximadamente 20 minutos) se encontró en los recipientes cloruro de sodio solido, ya que el agua de la disolución se había evaporado, para hacer un análisis más amplio sobre los residuos encontrados y su relación con la concentración de soluto se tomaron datos sobre la masa de la disolución inicial y la masa del residuo y se almacenaron en una tabla de resultados Tabla 3.

Tabla 3

Disolución A B C D E

Volumen en mL 50 50 50 50 50

Densidad(g/mL) obtenida en 2 0,9982 1,0248 1,0684 1,122 1,083

Masa disolución(g) 49,91 51,24 53,42 56,1 54,15

Masa residuo solido(g) 1,27 3,13 3,19 7,14 4,5

Masa residuo/Masa disolución 0,025 0,061 0,059 0,127 0,083

Concentración (%p/p) 2,5 6,1 5,9 12,7 8,3

Concentración (g soluto/V mL disol.) 0,0254 0,0626 0,0638 0,1428 0,09

Los datos de la tabla nos indican que hay mayor concentración de soluto en la disolución D mientras que la menor se presenta en la A, por eso cabe resaltar que se tardo mas en secarse para obtener la sal, ya que la cantidad de solvente es decir agua con relación al soluto era mayor que en las otras, además su densidad es muy cercana a la del agua pura. Con la información

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