UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE PETROLEO Y PETROQUIMICA
LABORATORIO N°1 “INTRODUCCION AL
TRABAJO DE LABORATORIO"
Jhoselyn de la Torre Onofre Ricardo Tafur Mariluz Jorge Carlos Sixto
Fecha de realización: 19 DE SETIEMBRE DE 2009
Fecha de Entrega.
26 DE SETIEMBRE 2009
OBJETIVOS
Mostrar e indicar el uso correcto del material y ins trumentos ha utilizarse en el desarrollo de la práctica de laboratorio n °1 Descripción y uso del mechero de bunsen Medición de volúmenes y determinan de errores Determinar el tipo de llama de acuerdo al contacto o no contacto con el aire
INTRODUCCION TEÓRICO: Las mediciones que se realizan en la ciencia y la ingeniería tienen por objetivo establecer el valor numérico de determinada magnitud. Este valor numérico no corresponde al valor real de la magnitud que se mide por que los resultados que se obtienen en el proceso de medición son aproximados debido a que se obtienen en presencia del error experimental. Para tratar de manera critica dichos valores y obtener conclusiones provechosas de ellos es necesario valorar el error asociado a la magnitud en cuestión durante el proceso de medición. Además, todas las medidas están afectadas en algún grado por un error experimental debido a las imperfecciones inevitables del instrumento de medida, o las limitaciones impuestas por nuestros sentidos que deben de registrar la información. 1.-Todo resultado experimental o medida hecha en el laboratorio debe de ir acompañada del valor estimado del error de la medida y a continuación, las unidades empleadas. La tarea básica del experimentador consiste en la medida de magnitudes con objeto, tanto de establecer nuevas leyes como de comprobar la validez de otras previamente establecidas. El proceso de medición introduce inevitablemente errores o imprevisiones en los resultados, debido fundamentalmente a dos factores: Imperfecciones por el equipo de medición. Limitaciones que se atribuyen al experimentador. Los errores del primer tipo son inevitables, dado que no existe ningún aparato de medición perfecto. Y los errores humanos deben ser, si no eliminados, reducidos a lo mínimo posible. Del nivel de imprecisión en un experimento pueden deducirse diferentes resultados en un experimento. Por eso, es muy importante proporcionar el valor medido como el error estimado por su obtención. Principalmente el análisis de errores persigue dos objetivos: Estimar los errores que no se pueden evitar. Reducir lo más posible los errores accidentales. Si no observó alguna cosa diferente de lo que sucedió con su control, la variable que cambió puede no afectar el sistema que está investigando. Si no observó una tendencia constante, reproducible en su serie de corridas experimentales, pueden haber errores experimentales que afecten sus resultados. La primera cosa a comprobar es la manera en que está haciendo sus medidas. ¿Es el método de medición cuestionable o no fiable? quizá ha leído una escala incorrectamente, o el instrumento de medida está funcionando erráticamente.
Si determina que los errores experimentales están influenciando sus resultados, repiense cuidadosamente el diseño de sus experimentos. Repase cada paso del procedimiento para encontrar fuentes de error potenciales. Si es
posible, haga que un científico repase el procedimiento. El diseño de un experimento puede fallar a veces en algo obvio.
MATERIALES:
PINZA PARA CRISOL
MECHERO DE BUNSEN
BURETA
pizeta probeta
Tubos de ensayo
EXPERIMENTO N°1: “ESTUDIO DE LA LLAMA”
PASO 1: a) Al encender el mechero bunsen y regular el anillo de aire se logra obtener la llama no luminosa debido al ingreso de pequeñas cantidades de aire. Se puso un pedazo de porcelana sobre la llama no luminosa y se observó que la porcelana se torno de color rojo – anaranjado. b) Girando el anillo y cerrando el paso al aire se obtiene la llama luminosa. Luego se pone el pedazo de porcelana sobre la llama no luminosa y se observa que se torna de color negro en la parte incidente. c) Se vuelve a girar el anillo obteniéndose la llama no luminosa y al ponerla en contacto con la porcelana se observó que la parte negra que dejó la llama luminosa empezó a volver a su color original
PASO2: a) Al tener encendido el mechero con la llama luminosa la dividimos con el pedazo de cartulina y se observó que la velocidad de consumo de la cartulina era lenta; sin embargo, al girar el anillo del mechero para obtener la llama no luminosa se concluyó que la velocidad de consumo de la cartulina era mayor que de la llama luminosa.
PASO 3: a) Al tener apagado el mechero se colocó dentro y en la parte central del vástago un palito de fósforo atravesado por un alfiler a 2 mm de la cabeza de tal manera que el alfiler sostenga en esa posición al palito de fósforo. Luego al dejar salir el gas y con las entradas de aire cerradas se enciende el mechero observando así que la cabeza del palito de fósforo no se enciende. b) Siguiendo con el paso “a” se fue abriendo las entrada s de aire. Al principio se obtuvo la llama no luminosa cuyo cono externo fue cortado por el palito de fósforo pero a medida q se fue abriendo más las entradas del aire la llama empezó a descender y fue así que el fósforo se encendió. Cuando las entradas de aire estaban abiertas completamente se vio que tan solo la cabeza del palito del fósforo quedó encendida sin que se consuma la totalidad del fósforo.
PASO4: a) Al colocar un tubito de vidrio sobre la llama no luminosa, (con un ángulo aproximando de 45 grados) en la zona donde no se produce la combustión y colocar al otro extremo del tubo un fósforo encendido, se observo al principio que la llama del mechero se ponía de color anaranjado, luego observamos que en el extremo del tubo donde se encontraba el fósforo encendido se prendió la boquilla del tubo. La llama que se encontraba en la boquilla pasó a través del tubo. b) Al girar gradualmente el anillo cerrando las entradas de aire del mechero se obtuvo la llama luminosa y se observó que la llama del mechero no cambiaba de color y tampoco se encendió la boquilla de tubo.
Conclusiones
Los diferentes tipos de llama se obtienen tan solo girando el anillo que se encuentra en la parte inferior del mechero. Debido a que cuando se forma la llama no luminosa se requiere un íntimo contacto de aire y para obtener la llama luminosa se requiere que no haya contacto con el aire. La diferencia de los colores que toma la porcelana por los diferentes tipos de llama se debe a que, cuando es la llama no luminosa la combustión es completa, por lo tanto no emite monóxido de carbono y es por lo cual la porcelana no se pone de color negro, pero cuando ponemos la porcelana sobre la llama luminosa la porcelana se torna de color negro y es debido a que es un combustión incompleta por ello emite el monóxido de carbono que es el hollín lo cual lo vuelve de color negro. Los resultados obtenidos fueron los esperados, debido a que se siguió los pasos de acuerdo a las indicaciones. Los bordes de la porcelana no se quemaron fácilmente y solo se calentó, esto se debió a que en la llama no luminosa existe la combustión completa es decir no hay partículas incandescentes. En este caso la porcelana se quemo y produjo en ella hollín debido a que el aire que entra en el mechero es insuficiente y la descomposición del gas produce pequeñas partículas sólidas (hollín).
CUESTIONARIO N°1 1. Probeta-Modo de Utilizarla-Precaución
DEFINICIÓN: La probeta o cilindro graduable es un instrumento volumétrico, que permite medir volúmenes superiores y más rápidamente que las pipetas, aunque con menor precisión. Está formado por un tubo generalmente transparente de unos centímetros de diámetro. En la parte inferior está cerrado y posee una base que sirve de apoyo, algunas probetas tienen boca ancha, abierta y con pico mientras que otras son de boca angosta y con tapa.
USO: Debido a que tienen boca ancha permite introducir el líquido a medir y suele tener un pico que permite verter el líquido medido. Generalmente miden volúmenes de 25 ó 50 ml, pero existen probetas de distintos tamaños; incluso algunas que pueden medir un volumen hasta de 2000 ml. PRECAUCIÓN: Se debe tener cuidado al utilizar las probetas especialmente si son de vidrio ya que cualquier trato brusco o una caída puede romperla; además si son probetas de plástico se de de tener cuidado con el tiempo de sustancias que vertimos en ella y cuidar de que no sea corroída 2. Bureta-Matraz Agorado- Pipeta a) Bureta
Las buretas son tubos largos, graduados, de diámetro uniforme, posee de una llave en su parte inferior. Se usan para verter cantidades variables de líquido, y por ello están graduadas con pequeñas subdivisiones. Su uso principal se da en volumetrías, debido a la necesidad de medir con precisión volúmenes de líquido variables. Las llaves están fabricadas con materiales como el vidrio, que es atacado por bases, y teflón, inerte, resistente y muy aconsejable para disolventes orgánicos. En el caso de usar llaves de vidrio, es necesario usar un lubricante para asegurar un buen cierre y en caso las llaves fueran de jebe se cierra con pinza o con una perla de vidrio b) Pipeta
La pipeta es un instrumento volumétrico de laboratorio que permite medir alícuotas de líquido con bastante precisión. Suelen ser de vidrio. Está formado por un tubo hueco transparente que termina en una de sus puntas de forma cónica, y tiene una graduación indicando variados volúmenes. Algunas son graduadas o de simple aforo y otras son de doble aforo o pro pipetas. Si bien poseen la desventaja de medir un volumen fijo de líquido, las pipetas de doble aforo superan en gran medida a
las graduadas en que su precisión es mucho mayor, ya que no se modifica el volumen medido si se les rompe o deforma la punta cónica. 3. Medición de la densidad de un gas
Una forma simple para medir la densidad de un gas sería empleando un globo, esto dará una medida aproximada de la densidad. Entonces, medimos la masa del globo antes de ser llenado con aire y lo llamaremos m1. Lo inflamos con el gas a determinar y lo pesamos, determinando la masa m2. Llenamos una probeta con agua y la sumergimos en forma invertida en un vaso de precipitado también con agua, cuidando que no entre aire. Ahora lo que tenemos que hacer es soltar el aire contenido en el globo dentro de la probeta. Con este procedimiento podemos determinar el volumen del gas contenido en el globo al medir el volumen desplazado de agua que llamaremos V1. La densidad se puede calcular según:
4. Reseña sobre la investigación del Mechero Bunsen
Dispositivo que se utiliza mucho en los laboratorios debido a que proporciona una llama caliente, constante y sin humo. Debe su nombre al químico alemán Robert Wilhelm Bunsen, que adaptó el concepto de William Faraday del quemador de gas en 1855 y popularizó su uso. El quemador es un tubo de metal corto y vertical que se conecta a una fuente de gas y se perfora en la parte inferior para que entre aire. La corriente de aire se controla mediante un anillo situado en la parte superior del tubo. Cuando su temperatura es más alta, la
llama tiene un cono azul en el centro y puede alcanzar los 1.500 ºC. Los mecheros Bunsen se han visto desplazados en muchos casos por camisas calentadoras eléctricas. 5. Observar atentamente las llamas luminosa y no luminosa
LLAMA LUMINOSA Es una llama que tiene una forma alargada de color anaranjado-amarillo en la superficie. Tiene una forma de cono
Son parecidas a las demás llamas solamente en l a parte superior, ya que presentan el color característico entre amarillo-anaranjado.
LLAMA NO LUMINOSA Es una llama que tiene una for ma pequeña donde salen los colores: azul-verde. Tiene una forma cónica No tienen algún parecido con las llamas comunes.
6. ¿Cuando se produce la llama azulina luminosa y cuando la no luminosa?
La llama azulina (no luminosa) se reproduce cuando el collar del mechero de bunsen coincide con los orificios, haciendo que la entrada de aire sea máxima, es producida por la combustión de un gas (propano, butano o gas ciudad), con el oxígeno del aire. La combustión completa (con exceso de oxígeno) produce agua y dióxido de carbono, una llama poco luminosa y de gran poder calorífico. La llama luminosa se produce cuando el collar del mechero de bunsen no coincide con los orificios, haciendo que la entrada de aire sea casi nula (es decir mínima). Se produce cuando se da un combustión incompleta de un gas (propano, butano, etc.) con poco oxigeno. Esto se denomina combustión incompleta ya que todos los reactantes no se acaban. La llama luminosa se de debido a la incandescencia de las partículas de carbono que se producen.
Llama luminosa
Llama no luminosa
8.-
ECUACIONES BALANCEDAS DE LLAMAS:
La presencia de partículas de carbono se da por la combustión de un gas (propano, butano) con poco oxigeno la cual deja residuos de carbono q se explican mejor con la siguiente reacción química: C3H8 (g) + 3O2 (g) → 2CO
(g) +
C
(s) +
4H2O (l)
Como podemos observas en los productos hay presencia de carbono y en los reactantes solo se toman 3 moles de oxigeno ya que como no hay mucho aire tampoco hay mucho oxigeno En cambio en la llama no luminosa todos reaccionan y no hay ningún residuo de carbón que se explica mejor con la siguiente reacción química : C3H8 (g) + 502 (g) → 3CO2 (g) + 4H2O
(l)
Como se puede observar todo el carbono se transforma en CO 2 y en este caso se emplea 5 moles de oxígenos, hay mas moles porque hay mas entrada de oxigeno.
9-ZONA OXIDAMTE Y ZONA REDUCTORA
ZONA REDUCTORA: En el interior del cono los gases todavía no han
llevado a cabo la combustión y en el cono mismo hay zonas donde la combustión no es todavía completa y existen gases no oxidados a dióxido de carbono y agua por lo que se tiene una zona reductora de la llama. ZONA OXIDANTE: Es la parte exterior de la llama o sea donde está
presente la mayor cantidad de oxigeno permisible, la oxidación de las moléculas será mayor y por consiguiente su temperatura será mayor que las otras zonas anteriores.
10.-PARTES FRIAS Y CALIENTES DE LA LLAMA
Es la zona mas interior en la cual la temperatura es mucho menor que en el resto de las llamas. Está formada por los vapores destilados del combustible y en ella todavía no hay combustión debido a la falta de oxigeno. En esta zona ya ha penetrado cierta cantidad de oxigeno y por lo tanto las moléculas de mas fácil oxidación entraran en combustión, pero aquellas de mayor resistencia (Carbono) se podrán incandescentes debido al calor lo que dará luminosidad a la llama.
EXPERIMENTO N°2:
PASO 1: a) Se llena la bureta con agua de caño y se observa la medida cada 10 segundos por un espacio de 1 minuto, para determinar si las medidas tienen un rango de variación y si lo tuviera a qué se debería esto
MEDIDAS TIEMPO
1º
2º
3º
10s
20,2 ml
10,3 ml
23,2 ml
20s
20,0 ml
10,2 ml
23,2 ml
30s
20,1ml
10,2 ml
23,1 ml
40s
20,1 ml
10,1 ml
23,1 ml
50s
20,2 ml
10,1 ml
23 ml
60s
20,0 ml
10,1 ml
23 ml
a) Se llena la bureta de agua de caño, luego se abre la llave de la esta completamente para así pode controlar el tiempo que demora el agua en bajar 5ml
Volúmenes 20.2 ml 20.0 ml 20.1 ml
Tiempo (cada 10 s) 1° medida 2° medida 3° medida
CUESTIONARIO:
ESTUDIO DE ERRORES Y MEDICIONES DE VOLUMENES 1. Cuadro de función al
TIEMPO 1º medición
7,5s
2º medición
7.4s
3º medición
7.6s
4° medición
7,5s
5° medición
7,5s
6° medición
7.5s
volúmenes en tiempo
20.1ml
4° medida
20.2 ml
5° medida
20.0 ml
6° medida
2. ¿Cuál es el tiempo que debe esperar luego de llenada la bureta? ¿Por qué? 1 minuto para permitir que los residuos de agua pegados en las paredes del instrumento se asienten, para así, minimizar los errores al momento de la medición del volumen.
3. Cuadro de tiempos empleados en desalojar 5 ml
TIEMPO segundos
T1
T2
T3
T4
T5
7.5 s
7.4 s
7.6 s
7.5 s
7.5 s
T6
7.5
4. Sería correcto desalojar la bureta con toda la llave abierta durante una titulación ¿Por qué? No por que quedarían restos en la bureta de los líquidos desalojados.
5. ¿Cree usted que sería correcto generalizar su aseveración anterior, en caso de ser afirmativa, para cualquier líquido?
s
Si por que igual quedarían residuos en las otras soluciones
6. ¿Con que tuvo ha tenido máximo error y cual es este? Con el tubo grande se obtuvo el máximo error y fue de 4%.
CUADRO DE ERRORES
±0.1ml
2%
-
-
-
-
±O.1ml
2%
±0.2ml
2%
±0.2ml
1.33%
±0.2ml
4%
±0.3ml
3%
±0.1ml
0.66%
*E.A.: error absoluto, E.R: error relativo
8.- ¿En cual de las medidas ha obtenido ese máximo error? El máximo error se obtuvo en la medida de 5 ml
9.- ¿Podría explicar, porque el máximo error se cometió en el tubo que usted indica? ¿Cómo cree que reduciría dicho error? El erro se cometió en el tubo de grande de 59 ml al querer medir una capacidad de 5 ml ya que su diferencia de volúmenes es muy grande.
Para medir un volumen se debe usar el instrumento más compatible con el volumen a medir para que el error nos resulte mínimo. Para reducir dicho error, lo más conveniente sería que para medir un volumen de 5ml se utilice un instrumento de de capacidad 5ml, esto sería lo ideal.
BIBLIOGRAFIA
Guía de laboratorio de química Wikipedia
Raymond Chang – Química General // 7ma edición
