Solucion etanol y agua

RESUMEN

En la práctica del volumen de la mezcla de una solución de etanol y agua se midió experimentalmente los valores de densidad, volumen y masa para diferentes tipos de concentración de etanol y agua además de realizar cálculos matemáticos para compararlos con los resultados experimentales, con la finalidad de encontrar la precisión y la exactitud de los mismos, se realizaron tres diferentes tipos de concentración por cada mesa de trabajo, siendo estos los responsables de realizar las mediciones, como finalidad se obtuvo diferentes cantidades de volumen con lo esperado por lo cual se prosiguió a la investigación.

El experimento fue realizado a temperatura ambiente de 26 grados centígrados.

RESULTADOS

Tabla I. Densidad media de cada solución con su precisión y exactitud.[pic 1]

Fuente: Elaboración propia, 2019.

Tabla II. Porcentaje en volumen cuando el delta de mezclado es igual a cero y cuando es diferente de cero, con su error absoluto.

Fuente: Elaboración propia, 2019.

Figura 1. Grafica del porcentaje en volumen respecto a la media del delta de mezclado.

[pic 2]

Fuente: Elaboración propia, 2019.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

La finalidad del presente informe fue para estudiar el comportamiento de dos sustancias que por sus características físico-químicas tienden a tener un volumen menor que la sumatoria aritmética de sus volúmenes por separado, la razón es debido a que normalmente el agua tiene un volumen molar de 0.018L y por la estructura química del etanol ( C2H5OH) y el agua (H20), al mezclarse el grupo -OH del etanol forma enlaces con los átomos de hidrogeno del agua, esto es conocido como puentes de hidrogeno por lo que la sustancia tiende a reacomodar su estructura química produciendo que el volumen molar del agua se reduzca a 0.014L y reduciendo el volumen final de la solución.

La precisión para cada densidad final del %v/v de la solución etanol y agua muestra un valor muy pequeño en su mayoría, esto debido a que los datos medidos para cada corrida fueron muy próximos entre sí, exceptuando el dato para la solución al 46%v/v debido a que el valor de la masa medido en la corrida número 3 de la tabla xx en la sección de datos calculados tiende a tener una gran discrepancia con el valor medido para el resto de corridas, por lo que afecta el resto de cálculos, los cuales se contraponen con los datos teóricos de la densidad para ese %v/v, esto se muestra claramente en la exactitud o igualmente en el porcentaje de error relativo la cual da un valor de 22,4% respecto al valor real, otro de los datos los cuales su porcentaje de error relativo muestra un valor alto es para la solución al 74%v/v esto es debido a que la densidad final de la solución da un resultado similar a un 30%v/v contrario a lo estudiado en la teoría la cual indica que a un 74%v/v la densidad debería aproximarse más a la densidad del etanol que a la del agua como es en el caso del  30%v/v. Excluyendo estos dos resultados se tiene que  la exactitud tiene una media de 3,11% por lo que se consideraría un rango aceptable aun así este error pudo haber sido causado por diversos factores entre los cuales se puede mencionar la habilidad de cada experimentar ya que los datos finales se basan en la media calculada por cada corrida.

El porcentaje en volumen aumenta debido a que el volumen de la solución disminuye producto del delta de mezclado esto se puede notar en la tabla xx de la sección de resultados, es decir se puede interpretar el error absoluto como producto del delta de mezclado en la solución; A excepción de los datos del porcentaje en volumen para las soluciones del 46% y 74%  v/v,  ya que estos  tienen datos inciertos debido a los errores cometidos durante la práctica, pero analizando el resto de datos se puede definir que el volumen del delta de mezclado incrementa y llega a un punto en el que empieza a disminuir.

En la tabla xx de la sección de datos calculados se encuentra el %m/m de cada solución según la teoría las masas son aditivas por lo que la sumatoria aritmética de las masas por separado del etanol y agua da como resultado el valor de la masa total de la solución interpretando el resultado del %m/m para cada solución se denota que el volumen no interfiere con el valor de esta cantidad.

El delta de mezclado en cada solución es la diferencia entre el volumen ideal, es decir la sumatoria aritmética de los volúmenes por separado, y el volumen experimental por lo que tiene un valor negativo y se produce por el “reacomodo” de los átomos del agua con los del etanol se puede interpretar de que este valor no presenta una  forma lineal  ya para ciertos valores, el delta de mezclado es mayor que al de otras soluciones con diferente %v/v .

CONCLUSIONES

1. Se determinó la densidad de las soluciones de etanol para cada concentración, concluyendo que la densidad no presenta una linealidad para cada concentración de etanol sin embargo se manifiesta que el valor disminuye a mayor porcentaje, es decir a mayores cantidades de concentración los valores de densidad son similares a la densidad del etanol y en caso contrario a la densidad del agua.
2. Se determinó el porcentaje en volumen considerando al delta de mezclado igual a cero y cuando el mismo toma un valor distinto de cero, comparando los dos casos se concluye que una solución real presenta un delta de mezclado que influye a que el volumen final de una solución de etanol y agua sea menor que la sumatoria de sus volúmenes por separado.
3. El porcentaje en masa de una solución se mantiene y es independiente al valor del volumen final de una solución, es decir ´para una determinada concentración de etanol y agua, el valor de su masa es igual a la sumatoria de sus masas por separado.
4. Debido a que la densidad es un valor intensivo, es decir que no depende de la cantidad de muestra, se puede concluir que, a determinado valor de concentración, pero a diferentes cantidades de muestra existe un factor entre el volumen de la solución final y el delta de mezclado que permanece constante siempre y cuando las proporciones se mantengan, por ejemplo:  cincuenta litros de una concentración al 16%v/v de etanol y agua presenta un factor entre el volumen de la solución final sobre el delta de mezclado, que es igual a 10 ml de solución final sobre su delta de mezclado.
5. En la figura xx se representa el delta de mezclado sobre la concentración de la solución, de esto se concluye que la densidad no toma un valor lineal para determinados valores de concentración, en un principio comienza siendo un valor igual a la densidad del agua hasta ser igual al valor de la densidad del etanol con una trayectoria no lineal producto de esto es el delta de mezclado que se origina por el reacomodo de los átomos del agua y del etanol hasta llegar a un punto en que los átomos no pueden realizar más puentes de hidrogeno y comienza a incrementar el volumen de la solución.

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

1. Se llenó un beaker a la medida de 20ml de etanol.
2. De las tres probetas utilizadas para esta práctica se eligió una para realizar las mezclas de etanol y agua; una para realizar las medidas del volumen del etanol y la última para medir el volumen de agua.
3. Se midió la masa de la probeta de 10ml en la balanza boeco bps utilizada para realizar las mezclas, la cual se encontraba totalmente vacía en el momento de la medición.
4. Con un beaker a una medida de 20ml de etanol se precedió a llenar la probeta utilizada para la medición del porcentaje volumen/volumen de etanol hasta la medida indicada en la corrida.
5. Se agregó agua desmineralizada dentro de una probeta de 10ml hasta una medida restante del porcentaje v/v de etanol para obtener teóricamente un volumen ideal de 10 ml
6. En la probeta elegida para la mezcla se depositó el volumen de agua más el volumen de etanol.
7. Se anotó el valor medido de volumen de la mezcla en la hoja de datos originales.
8. Se midió la masa de la probeta con la solución y se apuntó el dato.
9. Para medir la temperatura de la mezcla, la solución se depositó en un beaker y durante un minuto se mantuvo en contacto el termómetro con la mezcla.
10. Se apuntó el valor de la temperatura en la hoja de datos originales.
11. Después de realizar todas las mediciones se procedió a depositar la mezcla en los frascos correspondientes a cada solución.
12. Los incisos de 4 hasta el 11 se repitieron 3 veces una para cada diferente porcentaje indicado en la practica

MUESTRA DE CALCULO.

1. Utilizando una muestra correspondiente a una solución preparada a 16%v/v de etanol-agua en una probeta de 10 mL, se determina la cantidad de masa de dicha muestra dado que:

Donde:

 :     Masa de la solución correspondiente al %v/v de la muestra escogida (g).[pic 4]

: Masa de la probeta conteniendo a la solución de etanol-agua (g).[pic 5]

:    Masa de la probeta vacía (g).[pic 6]

Utilizando los valores de la primera corrida del %v/v de la solución etanol-agua en una probeta de 10 mL, donde se realizó dicha mezcla se obtiene:

 [pic 7]

[pic 8]

Sustituyendo los valores en la ecuación uno:

[pic 9]

[pic 10]

Esta ecuación se utilizó para determinar la masa de la muestra correspondiente a la solución preparada según él %v/v de etanol-agua.  Este y otros datos para las siguientes corridas   se encuentran en la sección de Datos Calculados específicamente en la Tabla vs 

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