PRÁCTICA 2: DETERMINACIÓN DEDENSIDADES DE SÓLIDOS
Objetivo
Determinar la densidad de diferentes sólidos mediante el método del picnómetro.
Fundamentos teóricos
No existe una figura geométrica que permita el cálculo de sólidos irregulares.
Con el picnómetro se pueden calcular densidades de líquidos y sólidos. Los sólidos deben ser pequeños, su tamaño tendrá que ser adecuado a las dimensiones del picnómetro, y no deben reaccionar con el agua.
Aplicación industrial
La medición de la densidad es un dato muy significativo para determinar la calidad de los materiales sólidos. Cualquier proceso industrial necesitas conocer la idoneidad de la materia prima. La densidad es un factor clave para ello ya que nos permite identificar la pureza del material que se esta utilizando.
Imaginemos cualquier pieza de metal fabricada a partir de materia prima de baja calidad, con toda seguridad no cumplirá la función para la que se diseñó.
Otro aspecto que nos facilita la densidad es la homogeneidad el producto final.
Imaginemos la pieza anterior realizada con materia prima de calidad y con una densidad dentro de los parámetros previstos en diferentes muestras del producto final. Esto nos asegura la calidad y el correcto funcionamiento de la misma.
Un ejemplo de la importancia de la densidad en sólidos lo encontramos en la industria minera, por el interés que despierta establecer la pureza de los materiales encontrados en las minas. Del mismo modo, los materiales usado para la construcción de tuberías han de cumplir con ciertos parámetros dependiendo del producto que transporten. De ahí la importancia de usar elementos o compuestos para su construcción que cumplan con ciertas características, por ejemplo disminuir la efecto corrosivo.
Material y sustancias
Procedimiento experimental
Se obtiene la densidad de cuatro sólidos: clavo en grano (descabezado), pimienta negra en grano, arena de la playa y manganeso.
Se realizan las siguientes pesadas:
Pesada 1 (M1): picnómetro vacío convenientemente limpio y seco.
Pesada 2 (M2): muestra de sólido problema dentro del picnómetro.
Pesada 3 (M3): se rellena el picnómetro, que contiene el sólido problema, con agua destilada, se tapona, se enrasa y se seca bien por fuera.
Pesada 4 (M4): picnómetro lleno únicamente de agua destilada y convenientemente seco.
Todas las pesadas se realizan con el picnómetro taponado y seco.
Repetimos las pesadas 3 y 4 para cada uno de los sólidos problema, asegurando que el picnómetro esta convenientemente limpio y seco.
Tomamos la temperatura del agua destilada utilizando un vaso de precipitado y un termómetro.
Importante: desinfectar las manos antes de comenzar, la balanza cada vez que se use y todo el material tras la finalización de la practica.
Cálculos
La densidad relativa de un sólido problema viene determinada por la relación entre la densidad de dicho sólido y la densidad del agua, a una determinada temperatura:
siendo:
dr = densidad relativa.
D = Densidad absoluta.
m = masa
V = Volumen
La principal característica del picnómetro es que mantiene un volumen fijo, luego:
Podemos obtener la densidad relativa como el cociente entre la masa del solido problema y la masa del agua:
siendo:
M4-M1 = masa de agua total contenida en el picnómetro.
M3-M1 = masa de agua no desalojada.
La diferencia entre las dos cantidades anteriores permite obtener la masa de agua desalojada que ocupa el mismo volumen que el sólido.
La densidad absoluta del sólido problema la obtenemos despejando de la siguiente fórmula:
Resultados
Las siguiente tabla recoge los datos obtenidos en las pesadas y los cálculos realizados para la obtención de la densidad de cada uno de los sólidos analizados:
Para determinar la densidad del agua destilada a 20 º C: ver anexo 1.
Conclusiones
Con los datos obtenidos se observa que el sólido con menor densidad es el clavo seguido de la pimienta. Al realizar la práctica observamos como parte del clavo y de la pimienta flota en el agua. Con los cálculos realizados comprobamos que la densidad de estos sólidos se encuentra próxima a la del agua, por lo que se deduce que la densidad de algunas partículas es inferior a la del agua destilada, lo que permite su flotación.
La densidad de la arena es más del doble de las sustancias anteriores.
Se puede afirmar que el manganeso no es puro, es una aleación o estamos ante otro compuesto. La densidad de este elemento se conoce y es de 7,47 g /ml, muy superior a la obtenida en la experimentación.
Bibliografía
Apuntes de clase (UT 0 y UT 1 módulo Regulación y Control del Proceso Químico).
wikipedia.org
tecnologiaminera.com
Anexos
T ( º C) |
D (g/ml) |
T ( º C) |
D (g/ml) |
0 |
0,999841 |
16 |
0,998943 |
1 |
0,999900 |
17 |
0,998775 |
2 |
0,999941 |
18 |
0,997596 |
3 |
0,999965 |
19 |
0,998406 |
4 |
0,999973 |
20 |
0,998205 |
5 |
0,999965 |
21 |
0,997994 |
6 |
0,999941 |
22 |
0,997772 |
7 |
0,999902 |
23 |
0,997540 |
8 |
0,999849 |
24 |
0,997299 |
9 |
0,999782 |
25 |
0,997047 |
10 |
0,999701 |
26 |
0,996785 |
11 |
0,999606 |
27 |
0,996515 |
12 |
0,999498 |
28 |
0,996235 |
13 |
0,999377 |
29 |
0,995946 |
14 |
0,999244 |
30 |
0,995649 |
15 |
0,999099 |
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