Propiedades de estructuras cristalinas: Densidad

 Propiedades de estructuras cristalinas: Densidad[pic 1]

 [Angie C. Carreño; Maria C. Pinto; Víctor A. Solarte; Silvia M. Becerra]

Universidad Autónoma de Bucaramanga

Programa de ingeniería Biomédica

RESUMEN

En el presente documento, se describe la practica realizada en el laboratorio de Biomateriales, en el cual se va a estudiar una de las propiedades de las estructuras cristalinas, donde se pretende analizar la densidad de tres metales diferentes. La medición de la densidad es muy importante ya que nos permite conocer la pureza de este material y su homogeneidad, para realizar la medición se siguen los pasos propuestos en la guía práctica. Finalmente se obtienen las densidades de los diferentes metales y se compararon dichos valores con el valor esperado.

ABSTRACT

In this document, we describe the practice carried out in the Biomaterials laboratory, in which one of the properties of the crystalline structures is going to be studied, where it is intended to analyze the density of three different metals. Density measurement is very important since it allows us to know the purity of this material and its homogeneity, to carry out the measurement the steps proposed in the practical guide are followed. Finally, the densities of the different metals are obtained and these values were compared with the expected value.

Palabras Clave

Densidad, metales, propiedades, volumen, masa

1. INTRODUCCIÓN

Los materiales empleados para usos biomédicos se conocen como biomateriales: Se considera como biomaterial cualquier material diseñado para actuar interfacialmente con sistemas biológicos con el fin de evaluar, aumentar o sustituir algún tejido, órgano o función del cuerpo [1]. Los biomateriales pueden estar compuestos de materiales de diferentes clasificaciones, como metales, cerámicos, polímeros y compuestos. Los metales son materiales que tienen múltiples aplicaciones, pueden emplearse en estado puro o en forma de aleaciones [2]. Estos materiales presentan mejores características mecánicas por su mayor resistencia y tenacidad a la fractura, aunque la mayoría de ellos no son biológicamente reabsorbibles y resultan tóxicos [3].

En general las principales propiedades de los metales son la dureza; resistencia a la rotura; elasticidad o capacidad de volver a su forma original después de sufrir deformación; maleabilidad; resistencia a la fatiga o capacidad de soportar una fuerza o presión continuadas y ductilidad o posibilidad de deformarse sin sufrir roturas y las propiedades químicas de los metales son aquellas propiedades que se hace evidente durante una reacción química [4].

La densidad (ρ) de un cuerpo se define como la masa por unidad de volumen, es una magnitud que no depende de la cantidad de materia que compone al cuerpo, sino sólo de su composición [5], la densidad mide qué tan compactas están las partículas en una sustancia dada. Cada tipo de metal tiene su propia densidad [6].

1. OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA

• Definir la densidad experimental de materiales metálicos y su posible asociación con la presencia de impurezas y defectos puntuales en la red cristalina.
• Adquirir la capacidad de relacionar los conceptos teóricos vistos en clase con lo observado en la práctica.  

1. METODOLOGÍA

Para el desarrollo de esta práctica se llevó a cabo el siguiente procedimiento:

1. Seleccionar tres objetos fabricados con metales.

1. Determinar la masa de cada metal. Por medio del siguiente procedimiento.

• Comprobar que la burbuja de equilibrio de la balanza analítica esté en el centro del círculo.
• Encender la balanza analítica.
• Poner una caja Petri dentro de la balanza analítica.
• Colocar dentro de la caja Petri el metal.
• Registrar el peso del metal.

1. Determinar el volumen de cada metal. Por medio del siguiente procedimiento.

• Añadir agua destilada en una probeta dependiendo del tamaño del metal.
• Indicar en la probeta el nivel de agua que se agregó.
• Sumergir el metal en la probeta que contiene el agua destilada.
• Indicar en la probeta el nivel de agua que obtuvo después de sumergir el metal.
• Sacar el metal de la probeta.
• Con una pipeta serológica se agregar agua hasta llegar a la señal que se marcó después de introducir el metal en la probeta.
• Registrar el volumen del metal.

1. Repetir tres veces los pasos 2 y 3 para cada uno de los metales. Con el fin de obtener tres mediciones de masa y volumen diferentes.

1. Calcular la densidad experimental para cada metal, con la siguiente fórmula:

   [14][pic 2]

1. Calcular la densidad teórica para cada metal, con la siguiente fórmula:

[pic 3][15]

donde:

n: número de átomos presentes en la celdilla unidad

A: peso atómico (en g/mol)

Vc: volumen de la celdilla unidad (en cm³)

NA: número de Avogadro (6,022 * 1023 átomos/mol)

1. Comparar las densidad experimental y teórica obtenidas.

Los principales materiales utilizados en la práctica de laboratorio del presente informe fueron:

• Vasos de precipitado de diferentes tamaños

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     Figura 1. Vasos Precipitados [7]

• Peras

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Figura 2. Pera Laboratorio [8]

• Pipetas serológicas de diferentes capacidades

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Figura 3. Pipetas [9]

• Balanza analítica  

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Figura 4. Balanza Analítica [10]

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