Fundamentos de Densidad, Masa y Volumen en el Laboratorio Químico

Materiales y Reactivos

Cuerpo sólido, pie de metro, balanza analítica, pesafiltro, pipeta total numerada, líquido problema, pinza para crisol, papel filtro, termómetro y probeta de 100 ml.

Densidad

La densidad es una propiedad que se usa para caracterizar las sustancias, se define como la cantidad de masa que está en una unidad de volumen. La densidad depende de la temperatura, ya que cambia su volumen, por esto al informar la densidad se debe especificar la temperatura a la cual fue determinada.

Masa vs. Peso

La masa: se suele confundir la masa con el peso. La masa es la cantidad de materia de un objeto, es una propiedad física fundamental. El peso es la fuerza que ejerce el campo gravitacional sobre un objeto, por esto el peso no es constante, ya que depende de la fuerza de gravedad local. f=mxg; si dos objetos tienen el mismo peso se cumple que : f1(objeto)=f2(masa conocido)→M1xg=M2xg ↔m1=m2. De esta expresión se sabe que 2 objetos con el mismo peso tienen la misma masa. Para determinar la masa se utiliza un instrumento llamado balanza y la operación de medida de masa se denomina pesada.

La Balanza

La balanza: las diferentes balanzas se distinguen por su sensibilidad, precisión y exactitud. Las menos precisas permiten distinguir diferencias de masa de +-0.1g y las más precisas de +-0.00001g. Las balanzas digitales que hay en el laboratorio pueden medir hasta la milésima de gramo (0.001g). Estas cuentan con el botón tare que permite llevar automáticamente la lectura de la balanza a cero, esto es útil cuando se quiere medir la masa de una sustancia dentro de un recipiente. Se coloca el recipiente sobre el plato de la balanza, se pulsa "tare" (la balanza queda en 0) y después se coloca la cantidad de sustancia a masar.

Precauciones al usar la balanza

Precauciones de la balanza: tomar los objetos a masar con pinzas para no alterar su masa por suciedad y grasa de los dedos; hay sustancias secas que absorben humedad del ambiente por lo que deben ser pesadas rápidamente en recipientes cerrados (líquidos volátiles); todo cálculo de masa debe ser a T° ambiente; las ventanillas laterales deben permanecer cerradas durante la pesada; son sensibles a las vibraciones, por esto no se debe correr, pisar o dejar caer objetos pesados en el lugar donde se usen las balanzas digitales.

Cuidado de la balanza analítica

Cuidado de la balanza: las analíticas son muy sensibles para esto se debe: mover los controles lento y suave; no recargue la balanza más allá del límite de masa indicada por el modelo; no colocar reactivos ni objetos calientes ni húmedos; cualquier sustancia que caiga debe ser eliminada con un pincel apropiado; asegurarse que después de pesar no quede nada arriba; limpiarla.

Volumen

VOLUMEN: magnitud física definida como el espacio ocupado por un cuerpo. La unidad internacional es el m³ pero también es común usar el litro y el mililitro. Las longitudes necesarias para calcular el volumen de un determinado cuerpo sólido, pueden medirse empleando un instrumento llamado pie de metro, este permite medir longitudes con alta precisión y exactitud.

Cálculo de volumen para figuras geométricas comunes

• CILINDRO: V=πxr²xh
• CUBO: V=a³
• ESFERA: V=⁴⁄₃πxr³

Si un cuerpo sólido no es poroso, su volumen también puede ser determinado por desplazamiento de líquido en un recipiente graduado, de acuerdo al principio de Arquímedes. Para realizar esto, necesitamos una probeta graduada que contiene una cantidad conocida de líquido. A continuación, se coloca el cuerpo sólido en la probeta, cuidando que el líquido cubra todo el sólido. Luego medirá la altura a la que ha sido desplazado el líquido y calculará el volumen del cuerpo sólido a partir de la diferencia de volúmenes antes y después de introducir el cuerpo en la probeta.

Medición de Volumen en Líquidos y Calibración de Pipetas

Para medir volúmenes líquidos se usan distintos instrumentos como pipetas parciales, pipetas totales, probetas y buretas, el más exacto es la pipeta total. Para asegurarse que está bien el volumen indicado por la pipeta total, es necesario calibrar la pipeta. Esto consiste en determinar experimentalmente la capacidad volumétrica del instrumento, midiendo la masa de líquido contenido en la pipeta y calculando su volumen a partir de la densidad previamente conocida. En el laboratorio se usará agua como líquido de referencia para la calibración. Para medir la masa de agua contenida en una pipeta total se utiliza un recipiente de vidrio llamado pesafiltro.