Práctica 2 Referencia Para Informe

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  Práctica 2 Densidad de sólidos 2.1 Objetivos ã Determinar la densidad de algunos sólidos utilizando tres métodos diferentes.   ã Discutir, a partir de los resultados experimentales, cuál de los métodos es el más exacto para medir la densidad de sólidos. ã Analizar si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un sólido. 2.2 Marco teórico 2.2.1 Propiedades de las sustancias Denominamos  materia  a todo aquello que podemos percibir con nuestros sentidos, es decir, todo lo que podemos ver, oler, tocar, oír o saborear es materia. El compañero que se sienta al lado nuestro está constituido por materia, lo mismo que la silla, la mesa que usa para escribir y las hojas de papel que emplea para tomar apuntes. Reciben el nombre de cuerpos una porción de materia, delimitada por unas fronteras definidas, como un folio, el lápiz o un borrador; varios cuerpos constituyen un sistema material. Aunque todos los cuerpos están formados por materia, la materia que los forma no es igual, ya que hay distintas clases de materia: la materia que forma el papel es distinta de la que forma el agua que bebemos o de la que constituye el vaso que contiene el agua. La materia que forma el asiento de la silla es distinta de la que forma sus patas o de la que forma el suelo en el que se apoya. Cada una de las distintas formas de materia que constituyen los cuerpos recibe el nombre de sustancia. El agua, el vidrio, la madera, la  pintura ... son distintos tipos de sustancias.”  La composición  se refiere a las partes o componentes de una sustancia y a sus  proporciones relativas. Las  propiedades  son las cualidades y atributos que se pueden utilizar para distinguir una muestra de sustancia de otra. En algunos casos pueden establecerse mediante los sentidos y se denominan organolépticas: olor, color, sabor, dureza, textura. Las propiedades de la materia se agrupan generalmente en dos amplias categorías:  propiedades  físicas  y propiedades químicas . 2.2.2 Propiedades y transformaciones físicas  Una propiedad física se puede medir y observar sin que la sustancia cambie su identidad o composición. Por ejemplo: la densidad, el punto de fusión y de ebullición, la dureza, la maleabilidad.  Algunas veces una muestra cambia de estado físico, es decir, experimenta una transformación física . En un cambio de estado pueden modificarse algunas de las  propiedades físicas de la muestra pero su composición  permanece inalterada . Cuando el agua líquida se congela formándose agua sólida (hielo), sin duda el agua parece diferente en muchos sentidos. Sin embargo permanece inalterada la composición en masa del agua de 11.9% de hidrógeno y 88.81% de oxígeno. ¿Puedes demostrarlo matemáticamente? 2.2.3 Propiedades y transformaciones químicas En una transformación o reacción química, una o más sustancias se convierten en sustancias nuevas con composiciones y estructura diferentes. La combustión del gas  propano en el laboratorio para producir dióxido de carbono y agua es un buen ejemplo de un cambio químico. La clave para identificar una transformación química es observar si hay formación de otras sustancias. 2.2.4 Propiedades extensivas e intensivas Las propiedades físicas de las sustancias pueden ser clasificadas como propiedades extensivas e  intensivas . Las propiedades extensivas dependen de la cantidad de muestra examinada. El volumen y la masa de una muestra son propiedades extensivas debido a que son directamente proporcionales a la cantidad de materia. Las propiedades intensivas no dependen de la cantidad de material examinado. El color y el punto de fusión de una sustancia, por ejemplo, son las mismas para una muestra  pequeña o para una muestra grande. Puesto que dos sustancias no tienen propiedades físicas y químicas idénticas a las mismas condiciones, es posible utilizar las propiedades para identificar y distinguir entre sustancias diferentes. 2.2.4.1 Densidad La densidad es una propiedad general de todas las sustancias. No obstante su valor es específico para cada sustancia, lo cual permite identificarla o diferenciarla de otras. La densidad es una propiedad intensiva y su valor depende de la temperatura y de la  presión. Se define como la masa de una sustancia presente en la unidad de volumen: d = m / V (2.1) Se acostumbra a expresar la densidad de los líquidos y sólidos en g/mL o g/cm 3  y la densidad de los gases en g/L. 2.2.4.2 Gravedad específica La gravedad específica de una sustancia se define como la relación  entre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, medida esta última a 4 °C. Por ejemplo: la densidad del mercurio es 13.6 g/mL y la densidad del agua es 1.00 g/mL. La gravedad específica del mercurio será:  gr. esp. = (2.2) La gravedad específica no tiene unidades, sirve para denotar cuántas veces es mas  pesada o más densa  una sustancia con respecto al agua. 2.2.5 Principio de Arquímedes Arquímedes (287-212 A. C.) se inmortalizó con el principio que lleva su nombre, cuya forma más común de expresarlo es: “Todo sólido de volumen V sumergido en un fluido, experimenta un empuje haci a arriba igual al peso del fluido desalojado”.  Se cuenta que Arquímedes descubrió el principio tratando de determinar si el oro de una corona que había encargado Hierón, rey de Siracusa había sido parcialmente reemplazado por cobre o plata, metales más baratos. Dice la leyenda que el principio le vino a la mente mientras se bañaba, lo que le produjo tal exaltación que, sin ponerse la ropa, corrió por las calles gritando  EUREKA . Probablemente Arquímedes pensó que si la corona y otro lingote de oro puro de peso idéntico se arrojaban al agua deberían desplazar el mismo volumen de líquido. Sin embargo, durante la investigación encontró que aunque el lingote de oro y la corona  pesaban lo mismo en el aire, al sumergirlos en agua la corona pesaba menos que el lingote y por consiguiente la corona era menos  densa y ocupaba más  volumen. La corona no era de oro puro! La determinación de la densidad de sólidos por el principio de Arquímedes consiste en determinar el empuje (E) , el cual se halla realizando la diferencia entre el peso del sólido en el aire (ws) y el peso aparente del sólido sumergido en el líquido (wa). El volumen del líquido desalojado corresponde al volumen del sólido sumergido. E = w des  = w s  - w a  = Vd L (2.3) donde w des  es el peso de líquido desalojado, V el volumen del sólido y d L la densidad del líquido. Para la determinación de la densidad pueden emplearse instrumentos basados en el  principio de Arquímedes como la balanza de Westphal y los aerómetros. 2.3 Materiales y equipo ã Metales: Fe, Cu, Al, Pb, bronce   ã Balanza   ã Probeta   ã Regla graduada   ã Calibrador o Vernier    2.4 Procedimiento 2.4.1 Determinación de la densidad por el método geométrico  Consiste en pesar el sólido (w s ) y medir sus dimensiones (si tiene una forma geomética regular). Si se trata de un paralelipípedo, el volumen corresponde al producto: V = a x b x c (2.4) Donde a, b, c corresponden a las dimensiones. Si el objeto es cilíndrico V =   r  2 h, siendo r el radio y h la altura o V = 4/3   r  3  si el objeto es esférico. Utilizar la regla y el Vernier para tomar los datos de las dimensiones de cada sólido. Con los datos obtenidos se puede calcular la densidad. Tabla 2.1  Datos para determinar la densidad por el método geométrico Dimensiones cilindro paralelipípedo Sólido w s  (g) r (cm) h (cm) a (cm) b (cm) c (cm) V (cm 3 ) Fe Cu  Al Pb Bronce 2.4.2 Determinación de la densidad por el método de la probeta  El sólido se sumerge con cuidado y completamente en una probeta que contiene un volumen exacto de agua ( V  o  ). Luego se lee cuidadosamente el volumen final ( V   f   ). El volumen del sólido corresponde a la diferencia: V = V = V   f   - V  o  (2.5) con los datos obtenidos se puede determinar la densidad (figura 2.1). Figura 2.1  Método de la probeta
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