Resumen el objetivo de la presente práctica fue aprender a utilizar varios aparatos para medir la densidad del ácido acético ch




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fecha de publicación27.12.2015
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RESUMEN
El objetivo de la presente práctica fue aprender a utilizar varios aparatos para medir la densidad del ácido acético (CH3COOH), calcular por medio de datos estadísticos la confiabilidad de las mediciones y analizar la influencia del pH sobre la solubilidad del Hidróxido de Aluminio Al(OH)3 en función de su producto de solubilidad.

Se midieron volúmenes y pesos de la solución de ácido acético (CH3COOH) con un picnómetro, hidrómetro y un beacker para determinar la densidad de la solución.

Se llevó a cabo una titulación potenciométrica de una solución de hidróxido de aluminio Al(OH)3 y se calculó el pH teórico y experimental de precipitación y disolución al agregar la base NaOH.

El hidrómetro fue el instrumento más preciso y más exacto con una desviación estándar de 0.

El Beacker fue el instrumento menos exacto y preciso.

La practica se realizó a temperatura ambiente de 25°C y a una presión barométrica local de 640mmHg.


RESULTADOS

Tabla 1

Media aritmética, desviación estándar y coeficiente de variación

de la densidad de la solución de ácido acético (CH3COOH)

Instrumentos


Densidad media (g/ml)

Desviación

Estandar

Coeficiente Variación

Picnómetro

0.9657

5.507E-4

0.057

Hidrómetro

0.992

0

-

Beacker

0.9505

4.147E-3

0.4355

Fuente : Datos calculados

Tabla 2

Comparación de dos medias de las densidades

de la solución de ácido acético (CH3COOH)




Picnómetro y Hidrómetro

Picnómetro y Beacker

Hidrómetro y Beacker

S2

0.00000015163

0.00000087504

0.0000085988

t

-82.7182

6.2932

17.33

Fuente : Datos calculados

Tabla 3


Comparación de la media con el dato teorico (t de Student) de

densidad de la solución de ácido acético (CH3COOH)

Picnómetro

Beacker

-111.0249

-21.092

Fuente : muestra de cálculo

Tabla 4

pH teórico y experimental de precipitación y disolución

de la solución de Al(OH)3 al agregarle NaOH




pH precipitación

pH disolución

Teórico

6.19

10

Experimental

10.4

11.3

Fuente : muestra de cálculo

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

La densidad es una propiedad intensiva de la materia, la cual está definida como la masa de un objeto dividida dentro de su volumen. (Ref 2).

Se pesó la tara del picnometro y beacker, luego al vertir la solución de ácido acético (CH3COOH) se volvió a pesar, y al hacer la diferencia de pesos se encontró el peso neto de la solución, con el conocimiento del volumen de ácido acético (CH3COOH) que se vertió en cada instrumento se calculó la densidad de la solución por cada instrumento, para las tres corridas.

El picnómetro y el beacker son instrumentos de medida indirectos para obtener la densidad, por lo que fue necesario hacer cálculos.

El hidrómetro es un instrumento que se utiliza para medir la densidad de las soluciones introduciéndolo en el liquido, en este caso en la solución de ácido acético (CH3COOH) que previamente se vertió en un beacker, se deja que el hidrómetro flote en la solución y se mide la densidad en la línea de la superficie del liquido.

Al calcular la desviación estándar de los tres instrumentos, se encontró que el más preciso fue el hidrómetro, ya que su desviación estándar fue cero, esto significó que la concordancia entre las medidas de la misma solución fue acertada (Ref 2 Pág. 129).

El aparato que fue menos preciso fue el beacker que tuvo una desviación estándar mayor a la de los dos instrumentos restantes, esto se puede atribuir a la inexactitud de la balanza con la que fue pesado, también a que este tipo de cristalería es TC (to contain) por lo que su uso es para contener líquidos, no para medirlos con exactitud. El beacker que se utilizó fue de 50ml, se midió un volumen de 20ml por evaluación del ojo humano, por lo que al ser un instrumento de radio considerable, la apreciación del menisco no es confiable, esto también influyó en el resultado de las medidas.

El coeficiente de variación apoya los resultados de que el beacker fue el instrumento con menor precisión y exactitud, ya que es el que tiene el valor más alto de CV. No fue posible calcular el coeficiente de variación del hidrómetro ya que al efectuar el calculo según la formula, se obtuvo un valor de división por cero ya que la desviación estándar es cero, el valor del hidrómetro fue el mismo en las tres corridas, por lo que no hay coeficiente de variación.

El coeficiente de variación menor fue el del picnómetro, con lo que se comprueba que es más preciso que el beacker.

El instrumento más exacto fue el hidrómetro ya que su error relativo fue de 0.9009 %, por lo que el valor encontrado de la densidad para el ácido acético (CH3COOH) fue el más cercano al dato teórico de 1.001 g/ml.

El instrumento menos exacto, como se esperaba, fue el beacker con un error relativo de 5.04%, lo cual se debe a que no es un aparato para medir densidades, sino para contener soluciones, el dato también vio afectado por la inexactitud de la balanza.

El picnómetro tuvo un error relativo de 3.52%, por lo que es menos exacto que el hidrómetro, pero más exacto que el beacker.

La t de Student mostró que las medias de las densidades calculadas con los tres instrumentos difirieron significativamente de la medida real, como se explicó previamente, esto se debe en el cado del picnómetro y el beacker a la inexactitud de la balanza, a la apreciación del ojo humano para medir en menisco en el caso del beacker.

Al comparar medidas se aprecia que las que son más aceptables entre sí fueron las del beacker y el picnómetro, esto se debe a que la inexactitud de la balanza influyo en ambos casos homogenizando el error.

Al comparar las medidas del hidrómetro con el beacker y el picnómetro, se observó que fue significativa la diferencia, esto se debió a que el hidrómetro es un instrumento para medir la densidad de las soluciones directamente, por el contrario lo dos instrumentos restantes no son para medir la densidad directamente, por lo que se vieron afectados los resultados por la inexactitud de la balanza y por el error humano en la apreciación del menisco en el caso del beacker.

En la segunda parte de la práctica se realizó una titulación potenciométrica para una solución de hidróxido de aluminio Al(OH)3 al agregar base NaOH en intervalos de 1ml.

El hidróxido de aluminio Al(OH)3 se puede disolver en ácidos y en bases, ya que se unen a otros iones hidroxilos, formando compuestos solubles.

La reacción que se dio al agregarle NaOH fue la siguiente (Ref 1):

Al(OH)3 + OH-  Al(OH)4-

Se calcularon los pH de precipitación y disolución para la reacción previa, se obtuvo que de acuerdo a la grafica el pH de precipitación fue menor que el de disolución, el cual como se aprecia tanto teóricamente como gráficamente (Grafica 1), se comporto de manera parabólica aumentando hasta convertirse el pH en constante.

El hidróxido de aluminio Al(OH)3 actúa como anfótero.

CONCLUSIONES




  1. El instrumento más preciso fue el hidrómetro.

  2. El instrumento más exacto fue el hidrómetro.

  3. El instrumento menos preciso fue el beacker.

  4. El instrumento menos exacto fue el beacker.

  5. Las medidas directas son más precisas y exactas.

  6. La comparación entre instrumentos fue más confiable la del picnómetro y el beacker.

  7. El hidróxido de aluminio Al(OH)3 puede disolverse con bases.

  8. El hidróxido de aluminio Al(OH)3 trabaja como anfótero.


APENDICE

A. PROCEDIMIENTO

Primera parte:


  1. Se lavó y seco la cristalería a utilizar.

  2. Se preparó una solución de ácido acético (CH3COOH) 0.1 M.

  3. Se tararon los instrumentos a utilizar, que fueron un picnómetro y un beacker de 50ml.

  4. Se vertió la solución de ácido acético (CH3COOH) en ambos instrumentos y se pesó.

  5. Se midió la densidad el hidrómetro.

  6. Se repitieron los pasos 3-4 hasta completar tres corridas.

Segunda parte:


  1. Se preparó una solución de hidróxido de Aluminio Al(OH)3.

  2. Se tomaron 25ml de la solución y se midió el pH inicial.

  3. Se titulo con NaOH 0.01 M, midiendo el pH a cada ml de base agregada.

  4. Se llevó a cabo el paso 3 hasta que el pH se volvió constante.

  5. Se lavó, seco y guardo la cristalería utilizada.

Equipo y cristalería: Reactivos:

2 Balón aforado de 50ml Al(OH)3

Picnometro CH3COOH

2 Beacker 50ml NaOH


Pinzas para bureta

Hidrómetro

Bureta de 25ml

Potenciómetro

C. MUESTRA DE CALCULO


  1. Peso neto de masa por instrumento:

Peso neto = peso bruto recuperado - peso tara instrumento
Peso neto de la masa del ácido acético (CH3COOH) medido en el instrumento picnómetro para la primera corrida:

Peso neto = 38.48g – 28.148g = 10.332 g


  1. Cálculo densidad del ácido acético (CH3COOH) con los instrumentos utilizados:

= masa .

volumen
Cálculo de densidad del ácido acético (CH3COOH) en la corrida 1 para el picnómetro:

= 10.332 g = 0.9652 g/ml

10.705 ml


  1. Cálculo de la media aritmética:


X=  xi

n

Cálculo de la media de la densidad del ácido acético (CH3COOH) para el instrumento picnómetro:
X= (0.9652 + 0.9663+ 0.9657) = 0.9657

3


  1. Desviación estándar:


2


X = la media aritmética,

xi = es el dato i-esimo,

n = es el número de datos

S = es la desviación estándar
Cálculo de la desviación estándar de la densidad del ácido acético (CH3COOH) para el instrumento picnómetro:
S = |0.9657 - 0.9652|2 + |0.9657 - 0.9663|2 + |0.9657 - 0.9657|2 = 5.507 E -4

3-1


  1. Cálculo del coeficiente de variación:

CV= S * 100

X

CV = coeficiente de variación,

S = desviación estándar y

X = la media aritmética.
Cálculo del coeficiente de variación para el picnómetro:

CV = 5.507 E –4 * 100 = 0.057

0.9657


  1. Prueba de la t de Student:



X= media aritmética,

 = valor teórico,

S = desviación estándar

n = número de datos
Cálculo de la t de Student para el picnómetro:

t = 0.9657 – 1.001 = -111.0249

5.507 E – 4 / 3


  1. Cálculo de comparación de dos medidas:

S2 = (n1-1) S12 + (n2 – 1) S22

n1+ n2-2

t= (X1-X2) .

S(1/n1 + 1/n2)
Cálculo de comparación de medidas entre el picnómetro y el hidrómetro:
S2 = (3-1)(5.507E-4)2 + (3-1)(0)2 = 1.5163E-7

(3+3-2)
t= (0.9657 – 0.992) = -82.72

1.5163E-7 (+ )


  1. Cálculo teórico de pH de precipitación al agregar base:

pH= 14+ (1/4) Log (3Kps)
Cálculo de pH teórico al adicionar NaOH al Al(OH)3:

pH= 14 + (1/4) Log (3*2E-32) = 6.19


  1. Cálculo teórico de pH de precipitación:

[H+] = K/[Al(OH)4]

Donde K= 1E-11

Cálculo de pH teórico de disolución al adicionar NaOH al Al(OH)3:

[H+] = (1E-11)/0.1 = 1E-10

pH= -log (1E-10) = 10


  1. Cálculo del pH experimental de precipitación y disolución al agregar base:

De la gráfica 1 se determinó que el pH de precipitación fue 10.4

De la gráfica 1 se determinó que el pH de precipitación fue 11.3

D. ANÁLISIS DE ERROR



Error relativo = |Dato teórico – Dato experimental| * 100

Dato teórico



Error promedio = E1+E2+...En

n


  1. Error relativo de la densidad de la solución de ácido acético (CH3COOH) medida con el picnómetro:




Corrida

Error (%)

1

3.58

2

3.47

7

3.53

Promedio

3.52

Fuente: datos originales


  1. Error relativo de la densidad de la solución de ácido acético (CH3COOH) medida con el hidrómetro:




Corrida

Error (%)

1

0.9009

2

0.9009

7

0.9009

Promedio

0.9009

Fuente: datos originales

  1. Error relativo de la densidad de la solución de ácido acético (CH3COOH) medida con el beacker:

Corrida

Error (%)

1

4.84

2

4.76

7

5.52

Promedio

5.04

Fuente: datos originales


E. DATOS CALCULADOS
Tabla 5

Peso neto de la masa del ácido acético (CH3COOH)

en cada instrumento

picnómetro (g)

Beacker (g)

10.332

19.05

10.344

19.066

10.338

18.915

Fuente : muestra de cálculo

Tabla 6

Densidad del ácido acético (CH3COOH)

calculada para en cada instrumento

picnómetro (g/ml)

hidrómetro (g/ml)

Beacker

(g/ml)

0.9652

0.992

0.9525

0.9663

0.992

0.9533

0.9657

0.992

0.94575

Fuente : muestra de cálculo
Tabla 7

Media Aritmética y desviación estándar para cada

instrumento de la densidad del ácido acético (CH3COOH)




picnómetro

hidrómetro

Beacker

Media aritmética

0.9657

0.992

0.9505

Desviación estándar

5.507E-4

0

4.147E-3

Fuente : muestra de cálculo

Tabla 8

Coeficiente de Variación para

cada instrumento

picnómetro

Beacker

0.057

0.4355

Fuente : muestra de cálculo
Tabla 9

t de Student para cada instrumento

Picnómetro

Beacker

-111.0249

-21.092

Fuente : muestra de cálculo
Tabla 10

Comparación de dos medidas

de las densidades del ácido acético (CH3COOH)




Picnómetro y Hidrómetro

Picnómetro y Beacker

Hidrómetro y Beacker

S2

0.00000015163

0.00000087504

0.0000085988

t

-82.7182

6.2932

17.33

Fuente : muestra de cálculo
Tabla 11

pH teórico y experimental de precipitación y disolución

de la solución de Al(OH)3 al agregarle NaOH




pH precipitación

pH disolución

Teórico

6.19

10

Experimental

10.4

11.3

Fuente : muestra de cálculo



  1. ARANEO, ANTONIO. “Química Analítica Cualitativa”. editorial McGraw Hill, México 1981.




  1. AYRES, GILBERT H. “Análisis químico cuantitativo”. México: Editorial Harla, 1970.




  1. CHANG, R. “Química” Sexta edición, Traducido por María del Carmen Ramírez Medeles y Rosa Zugazagoitia Herranz, editorial McGraw Hill, México 2000.




  1. Merck.Merck Index”. Merck and Company. Novena edición. Rahwy, NJ, USA, 1976.




  1. PERRY JOHN H.. “CHEMICAL ENGINEERRS' HANDBOOK”. McGraw-Hill Book Company. Tercera Edición 1950

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