PRÁCTICA 1: DETERMINACIÓN DE DENSIDADES DE LÍQUIDOS

PRÁCTICA HB: DETERMINACIÓN DE DENSIDAD DE MEZCLAS DE ALCOHOL ETÍLICO Y AGUA.

Objetivo

Calcular la densidad de disoluciones de alcohol etílico y agua, de distintas concentraciones, utilizando el método del picnómetro para líquidos.

Interpretar las tablas recogidas en el American Institute Handbook.

Fundamento teórico

La densidad es un parámetro fisicoquímico que depende de la temperatura, de la presión y de la concentración de las disoluciones. 

Por norma general, al aumentar la temperatura de un líquido, aumenta su volumen por lo que disminuye su densidad. Aunque existen excepciones, como en el caso del agua cuando aumenta su temperatura de los 0 a 4ºC, debido a los puentes de hidrogeno que unen sus moléculas.

La proporción en la que se encuentren las sustancias que forman parte una disolución influirá directamente en el valor de su densidad. El alcohol etílico es menos denso que el agua por lo que a medida que aumenta la concentración de alcohol, la densidad de la disolución disminuye.

Material y sustancias.

MATERIAL	SUSTANCIAS
Matraces aforados de 100 ml (con tapón) Vasos de precipitados de 100 ml Termómetro Balanza Pipeta Pasteur Pipeta Pipeteador Embudo	Alcohol etílico (96 % v/v) Agua destilada  Gel desinfectante

Procedimiento

1. En la campana extractora, se vierte un poco de alcohol etílico en un vaso de precipitado y se toma la temperatura.

2. Se preparan 5 disoluciones de alcohol etílico y agua: 3 % p/v, 4 % p/v,  5 % p/v,  6 % p/v y 7 % p/v. 

3. Se toma la temperatura del agua.

4. Se calcula la densidad por el método del picnómetro para cada una de las cinco disoluciones. En nuestro caso utilizaremos matraces aforados en lugar de dicho instrumento de medida. 

5. Se representan gráficamente todas las medidas obtenidas para cada una de las disoluciones.

Cálculos

1. El alcohol etílico no es puro al 100 %. Tendremos que obtener la masa de alcohol etílico al 96 % v/v  que necesitaremos para preparar cada una de las disoluciones. Para ello obtendremos la siguiente relación:

La densidad del alcohol etílico no puro (bote) la obtenemos directamente de la etiqueta. Es de 0,805 g/ml.

Para determinar la densidad del alcohol etílico puro utilizaremos la tabla del anexo 2.  Dicha tabla nos muestra la densidad en base a la temperatura y a la concentración de alcohol. Si la concentración es del 100 %, quiere decir que hablamos de alcohol etílico puro. Tomamos como temperatura de referencia la del alcohol etílico del bote, que se encuentra a 18 º C. Para dicha temperatura, la tabla no facilita el dato de densidad directamente por lo que es necesario interpolar:

Temperatura (ºC)	15	18	20
Densidad (g/ml)	0,79360	0,791044	0,78934

A continuación calculamos los gramos de alcohol etílico que hay en 96 ml:

m etanol = D x V = 0,791044 g /ml x 96 ml = 75,940224 g etanol.

Y obtenemos la masa de disolución que hay en 100 ml:

m disolución = 0,805 g/ml x 100 ml = 80,5 g de disolución.

Establecemos la relación: 

75,094224 g etanol / 80,5 g de disolución = 0,9433568199 gramos de etanol por cada gramo de disolución.

2. En base a la relación anterior podemos obtener los gramos necesarios para preparar cada una de las disoluciones: 

m etanol (g)	m disolución (g)
3	3,18
4	4,24
5	5,30
6	6,36
7	7,42

Para los cálculos anteriores procedemos de la siguiente forma con cada una de las disoluciones:

Disolución del 3% p/v : 

3. Cálculo de la densidad por el método del picnómetro (para más detalle ver práctica 1).

Se realizan las siguientes pesadas para cada una de las disoluciones:

M1 = masa picnómetro vacío.

M2 = masa del picnómetro lleno de agua destilada.

M3 =masa del picnómetro lleno de disolución de alcohol etílico y agua.

Nota: Cuando hablamos del picnómetro nos referimos a un matraz aforado de 100 ml con su tapón correspondiente.

Obtenemos las siguientes pesadas y resultados:

Disolución 3 %
M1 (g)	M2 (g)	M3 (g)	M2-M1 (g)	M3-M1 (g)	dr	D (g/ml)
87,07	186,72	186,22	99,65	99,15	0,9950	0,9932

Disolución 4 %
M1 (g)	M2 (g)	M3 (g)	M2-M1 (g)	M3-M1 (g)	dr	D (g/ml)
86,67	186,34	185,77	99,67	99,1	0,9943	0,9925

Disolución 5 %
M1 (g)	M2 (g)	M3 (g)	M2-M1 (g)	M3-M1 (g)	dr	D (g/ml)
88,86	188,49	187,72	99,63	98,86	0,9923	0,9905

Disolución 6 %
M1 (g)	M2 (g)	M3 (g)	M2-M1 (g)	M3-M1 (g)	dr	D (g/ml)
85,99	185,73	184,71	99,74	98,72	0,9898	0,9880

Disolución 7 %
M1 (g)	M2 (g)	M3 (g)	M2-M1 (g)	M3-M1 (g)	dr	D (g/ml)
84,87	184,35	183,19	99,48	98,32	0,9883	0,9866

La temperatura del agua destilada es de 20 º C.

Resultados

A continuación se detallan los resultados obtenidos:

Concentración (% p/v)	Densidad (g/ml)
3	0,9932
4	0,9925
5	0,9905
6	0,988
7	0,9866

Por último se muestra la representación gráfica de los resultados obtenidos junto con la recta de regresión y el coeficiente de correlación:

Conclusiones

En vista a los resultados obtenidos se puede observar que conforme aumenta la concentración de alcohol etílico disminuye la densidad de la disolución. Este resultado es acertado ya que el etanol tiene menor densidad que el agua.

El gráfico nos muestra que los densidades obtenidas son aceptables aunque se podría mejorar la exactitud de los datos repitiendo alguna experiencia. En especial, seria conveniente repetir el procedimiento con la disolución al 4 % p/v. 

La desviación en los resultados obtenidos pueden ser consecuencia de:

• Los matraces utilizados estaban mojados, aunque intentamos secarlos lo mejor posible puede que en alguno quedara restos de agua. 
• Además al verter una de las disoluciones en el matraz se derramo una pequeña cantidad de fluido. 
• Por último, hemos de considerar que el enrase con el método del picnómetro es más exacto que con un matraz aforado, que es lo que se utiliza en la práctica.

Bibliografía

Apuntes de clase (UT 0 y UT 1 módulo Regulación y Control del Proceso Químico).

wikipedia.org

Anexos

Anexo 1 

Densidad del agua destilada en función de la temperatura.

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

Anexo 2

Densidad de alcohol etílico.