PRÁCTICA 3: DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE DISOLUCIONES DE NaCl
Objetivo
Determinar la densidad de diferentes disoluciones con distinta concentración utilizando el método del picnómetro.
Comparar la densidad del agua del grifo y el agua destilada usando el densímetro.
Fundamentos teóricos
Todas las sustancias se diferencian unas de otras por sus propiedades físicas y químicas. La principal diferencia entre las propiedades físicas y químicas radica en la capacidad de producir o no cambios en la naturaleza de la sustancias cuando se someten a mediciones.
Todas estas propiedades se dividen en extensivas, que dependen de la cantidad de masa presente (por ejemplo: volumen, peso) e intensivas, que son constantes y no tienen esa dependencia (por ejemplo: la densidad).
La densidad absoluta de un cuerpo es la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. La densidad es una constante fisicoquímica formada por una magnitud fundamental (la masa) y otra derivada (el volumen).
La densidad relativa expresa la relación entre la masa del cuerpo y la masa del agua destilada, medida a una misma temperatura y para un mismo volumen.
Aplicaciones industriales
La obtención de la densidad de disoluciones es un proceso necesario en la industria ya que permite:
- Controlar la calidad de las materias primas y/o los productos terminados.
- Calcular el diámetro o grosor de las tuberías que van a transportar los fluidos.
- Obtener la potencia necesaria y suficiente de las bombas de impulsión de los fluidos, de forma que se seleccione aquella que permita rentabilizar la operación.
- Separar materias primas que, por equivocación, accidente o como parte un proceso industrial, se han mezclado.
Material y sustancias
Procedimiento
Para el desarrollo de la práctica deberán seguirse los pasos siguientes:
En los matraces aforados, se preparan 4 disoluciones de NaCl al 5% p/v, 10% p/v, 12% p/v y 15 % p/v. Para la preparación de cada una de las disoluciones, se proceden a pesar los gramos de sal, por ejemplo, para una disolución de NaCl al 5% p/v se pesaran 5 g de NaCl para 100 ml de disolución. A continuación, se mezcla el NaCl con un poco de agua destilada en un vaso de precipitado y se mueve con una varilla hasta que la sal quede totalmente disuelta en el agua. Finalmente se vierte la disolución en el matraz aforado y se enrasa con agua destilada hasta los 100 ml, se tapona, se agita y se etiqueta correctamente.
Se calcula la densidad de cada una de las disoluciones preparadas utilizando el método del picnómetro(ver practica 1: determinación de densidades de líquidos).
Se realiza una representación gráfica de los resultados obtenidos y se obtiene la ecuación de la recta que relaciona ambas variables. En el gráfico se representa:
- Eje de ordenadas: densidad de las distintas disoluciones.
- Eje de abscisas: concentración.
Se mide la densidad de una disolución problema A, de concentración desconocida, mediante el método del picnómetro.
Se calcula la concentración de la disolución problema mediante la ecuación de la recta obtenida en el paso 3.
- Por último, se mide la densidad del agua del agua del grifo y del agua destilada usando el densímetro.
Cálculos
El porcentaje de pureza de la sal es del 100 % por lo que no es necesario realizar ningún cálculo previo para preparar las disoluciones.
El porcentaje p/v expresa:
La fórmula de la densidad por definición:
A partir de la densidad relativa también podemos calcular la densidad absoluta:
Para entender el procedimiento seguido para el calculo de densidades de líquidos con el método del picnómetro ver práctica 1.
Para obtener el gráfico y la ecuación de la recta (concentración-densidad) se utiliza un programa informático.
Resultados
Una vez realizadas las pesadas con el picnómetro, se han obtenido los resultados que se muestran a continuación:
donde:
M1 = masa del picnómetro vacío
M2 = masa del picnómetro lleno de agua destilada.
M3 = masa del picnómetro lleno de disolución de NaCl al 5 % p/v.
M4 = masa del picnómetro lleno de disolución de NaCl al 10 % p/v.
M5 = masa del picnómetro lleno de disolución de NaCl al 12 % p/v.
M6 = masa del picnómetro lleno de disolución de NaCl al 15 % p/v.
MA = masa del picnómetro lleno de disolución problema (A).
Los resultados obtenidos de la densidad de las distintas disoluciones en base a su concentración se recogen en la siguiente tabla:
La temperatura del agua destilada es de 20 º C (Densidad del agua a 20ºC según tabla: 0,998205 g /ml).
A continuación, obtenemos el gráfico y la ecuación de la recta. Utilizamos el programa informático Excel. El gráfico obtenido es el siguiente:
Mediante el método del picnómetro, obtenemos la densidad de la disolución problema A:
Calculamos la concentración de la disolución problema A mediante la ecuación de la recta obtenida:
y = 0,0075 x + 0.9875
donde:
y = densidad
x = concentración
Para una una densidad igual a 1,064 g /ml, la concentración será de :
1,064 g/ml = 0,0075 x + 0,9875 g/ml
x = (1,064 - 0,9875)/ 0,0075
x = 10,20 % p/v.
La concentración de la disolución problema es de 10,20 g de NaCl por cada 100 ml de disolución.
Por último, obtenemos la densidad del agua con el densímetro. Disponemos de varios densímetros de escalas diferentes en el laboratorio.
Se comprueba que el densímetro de escala 0,800-0,900 20ºC flota, ya que la densidad del agua es superior al máximo que establece la escala.
Finalmente, la densidad, tanto del agua destilada como del grifo, se obtiene con un densímetro de escala 0,900-1,000 20ºC.
Los resultados obtenidos tras las mediciones han sido los siguientes:
- Densidad agua del grifo= 0,999 g/ml
- Densidad agua destilada= 0,998 g/ml
Conclusiones.
Se puede afirmar que el agua del grifo tiene mayor densidad que el agua destilada. Esto se explica debido a que el agua del grifo contiene sales minerales que aumentan su densidad.
Bibliografía
wikipedia.org
clubensayos.com
Apuntes de clase (UD 0 y UD 1 del módulo Regulación y Control del Proceso Químico)
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