UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(UNIVERSIDAD DEL PER,
DECANA DE AMRICA)
FACULTAD DE INGENIERA GEOLGICA, MINERA, METALRGICA Y
GEOGRFICA
EAP: INGENIERA AMBIENTAL
CURSO: QUMICA GENERAL
INFORME N1: CLCULO DE LA DENSIDAD DE UNA ESFERA Y EXPERIMENTO DE
LA VELA
PROFESOR:JORGE LUIS ZEGARRA PUMACAYO
ALUMNOS: PAUL ANTHONY LEIVA SAAVEDRA1516PEDRO PABLO CASTRO
INGA15160123ITALA RUDY TICONA PACHECO15160344JORGE LUIS ACUA
OBREGON1516
SEMESTRE ACADMICO: 2015 1
GRUPO: LUNES 11:30 13 HORASCiudad Universitaria, abril del
2015LIMA, PER
15
INTRODUCCIN
Mediante el presente informe, los alumnos de la Facultad de
Ingeniera Geolgica, Minera, Metalrgica y Geogrfica; de la Escuela
Acadmico-Profesional de Ingeniera Ambiental; describiremos una
serie de experimentos realizados el da lunes 13 de abril del
presente ao, en el laboratorio de la Escuela Acadmico-Profesional
de Ingeniera Metalrgica. Los cuales fueron supervisados por el Ing.
Jorge Luis Zegarra Pumacayo.
Adems de enfocarnos en los procesos qumicos, tambin abarcaremos
propiedades fsicas como: densidad, masa, volumen. Todos estos
conceptos estn inmersos en los experimento; por ello, adjuntaremos
fundamentos tericos que nos permitan contrastar los resultados
obtenidos con teoras u otras experiencias.
Deseamos que al terminar la lectura de este trabajo, sea fcil
entender y tener una idea clara y general de los temas que el
informe contiene.
FUNDAMENTOS TERICOS
MATERIA: La materia es todo lo que ocupa espacio y tiene masa.
La materia incluye lo que podemos ver y tocar y lo que no podemos
ver ni tocar. (1) La materia es todo lo que ocupa espacio, tiene
una propiedad llamada maso y posee inercia. La luz solar no es
materia, sino, una forma de energa.(2) La materia es el material
fsico del universo, es todo lo que tiene masa y ocupa un lugar en
el espacio.(3) La materia es todo lo que tiene masa y ocupa
espacio.(4)
PROPIEDADES DE LA MATERIA: Una propiedad es cualquier
caracterstica que nos permita reconocer un tipo particular de
materia y distinguirla de otros tipos. Se relacionan tanto con su
composicin, como su estructura.
PROPIEDADES QUMICAS: Es un cambio qumico en el que la sustancia
original desaparece y da lugar a otra sustancia distinta.(1) Es la
capacidad (o incapacidad) de una muestra de materia para
experimentar un cambio en su composicin bajo ciertas
condiciones.(2) Describen las formas en las que una sustancia
pueden cambiar, pero formar otra.(3) Son aquellas en las que la
materia cambia de composicin.(4)
PROPIEDADES FSICAS: Se pueden medir y observar sin que se
modifiquen la composicin o identidad de la sustancia.(1) Es la que
tiene una muestra de materia mientras no cambie su composicin.(2)
La podemos observar sin alterar la identidad y composicin de la
sustancia, incluye color, olor, densidad, punto de fusin.(3) Pueden
observarse sin que haya cambio alguno de composicin.(4)
PROPIEDADES INTESIVAS:- No dependen de cuanta materia se
considere.(1)- Estas no dependen de la cantidad de muestra examina
y son tiles en la qumica.(3)-Son independientes de la cantidad de
materia. Todas la propiedades qumicas son intensivas.(4)
PROPIEDADES EXTENSIVAS: Dependen de la cantidad de materia que
se considere.(1) Son directamente proporcional a la cantidad de
materia en la muestra.(2) Dependen de la cantidad de la muestra,
por ejemplo: la masa y el volumen. Se le relacionan con la cantidad
de masa existente.(3) Estas propiedades dependen de la cantidad de
materia.(4)
MASA: Es una medicin de la cantidad de materia en un objeto.(1)
Es la cantidad de materia de un objeto.(2) Es una medida de la
cantidad de materia en un objeto.(3) Es una medida de la cantidad
de materia de una muestra de cualquier material.(4)
PESO: Es la fuerza que ejerce la gravedad sobre un cuerpo.(1) Es
la fuerza con que la gravedad acta sobre un objeto. Es directamente
proporcional a la masa.(2) Es la fuerza que ejerce la gravedad
sobre su masa.(3)
VOLUMEN: Es una magnitud derivada expresada en m3, cm3 y L.
DENSIDAD: La densidad es una propiedad intensiva y no depende de la
cantidad de masa presente.(1) La densidad es la razn entre la masa
y el volumen.(2)
Se define como la cantidad de masa por unidad de volumen de la
sustancia.(3)
CAMBIOS FSICOS DE LA MATERIA: La materia es susceptible de
sufrir cambios, los cuales pueden ser transitorios o permanentes.
La materia se puede encontrar en tres estados fsicos: estado slido,
estado lquido, estado gaseoso. El agua puede pasar con facilidad
por los tres estados fsicos. Estas transformaciones se producen por
accin del calor.- Fusin: Es el paso de slido a lquido, como cuando
al aumentar la temperatura se funde un cubito de hielo y se
convierte en agua.- Evaporacin o vaporizacin: Es el paso de lquido
a gas. Tambin ocurre cuando aumenta la temperatura.- Condensacin:
Es el paso de gas a lquido, como cuando el vapor de agua se
transforma en gotitas de agua en un cristal por un descenso de la
temperatura.- Solidificacin: Es el paso de lquido a slido. Por
ejemplo, cuando el agua se enfra y se transforma en hielo.
PARAFINA: Se refiere a un slido blando blanco o incoloro que se
utiliza como lubricante y para otras aplicaciones. Se deriva a
partir del petrleo y se compone de una mezcla de molculas de
hidrocarburos que contienen entre veinte y cuarenta tomos de
carbono. Es slido a temperatura ambiente y se empieza a fundir por
encima de aproximadamente 37 C. Es insoluble en agua, pero soluble
en ter, benceno, y ciertos steres. Poseen altos valores de pureza y
se derriten al aplicarles calor.
TEMPERATUTA DE IGNICIN: Llamada tambin punto de inflamacin, es
la mnima temperatura a la que una sustancia (lquida o slida) debe
ser calentada para iniciar una combustin que se sostenga por s
misma independiente de las fuentes externas de calor. Cuando la
sustancia se oxida espontneamente sin necesidad de una fuente
exterior de calor (lo que para ciertas sustancias puede ocurrir en
ciertas condiciones), y alcanza la temperatura de ignicin, empezar
a arder. Este fenmeno se llama autoignicin.
COMBUSTIN: Es una reaccin en la cual la sustancia reacciona con
el oxgeno, por lo general, con liberacin de calor y luz, para
producir una flama... (1) Son reacciones rpidas que producen una
flama. La mayora de reacciones que observamos implican al oxgeno
como un reactivo (3)
SOLUBILIDAD DE LOS GASES: La solubilidad de los gases en agua
por lo general disminuye al aumentar la temperatura, La razn de
esto es que a medida que aumenta la temperatura, la energa
calorfica se transfiere a las molculas de gas soluto en donde se
convierte en energa cintica. Conforme las molculas de lquido
comienzan a moverse, se mueven ms lejos una de la otra y el gas
escapa del lquido ms fcilmente. Cuando se incrementa la presin
sobre un lquido, la solubilidad del gas aumenta. La razn de esto es
que a medida que aumenta la presin, ms molculas de gas chocan con
la superficie del lquido para entrar en la solucin. EXACTITUD:
Indica que el valor de una medida est muy prximo al valor real de
la magnitud que se mide.
PRECISIN: Expresa el grado de incertidumbre en el valor medido.
Cualquier valor medido, se encuentra afectado por una incertidumbre
consecuencia de las limitaciones del aparato de medida utilizado y
del observador. Esta incertidumbre, que se expresa normalmente en
porcentaje, slo se puede poner de manifiesto cuando una misma
medida se realiza varias veces comparando los resultados
obtenidos.
MATERIALES Experimento 1:
Probeta graduada
Esfera de vidrio
Agua
Balanza de tres brazos
Recipiente de plstico
Experimento 2:
Vela
Vasos de precipitado y agua
Cerillos
Matraz de Erlenmeyer
Moneda
MTODO EXPERIMENTAL
EXPERIMENTO N 1
Paso 1:
Antes de realizar las mediciones en la balanza, tuvimos que
calibrarla.
Paso 2:
Colocamos la esfera de vidrio en el recipiente de plstico y
ambos sobre el platillo de la balanza.
Este paso se realiz reiteradas veces y en cada una se obtuvo un
valor diferente respecto a la masa de estos materiales.
Paso 3:
Colocar cuidadosamente el recipiente de plstico sobre el
platillo de la balanza, en este caso solo se consider un nico
valor.
Paso 4:
Llenamos la probeta con agua hasta cierta medida y anotaremos
los valores que pudimos observar desde distintos ngulos.
Paso 5:
Luego de llenar la probeta con agua se introduce con mucho
cuidado la esfera de vidrio y se toman las nuevas medidas que
marca, del mismo modo que el anterior.
EXPERIEMENTO N 2
Paso 1:
El docente de curso encendi un palito de fsforo. Esto se da
gracias a que la parte superior del cerillo est formada por
trisulfuro de antimonio, perclorato de potasio y cola que funciona
como medio aglutinador; y la lija contiene fsforo rojo, vidrio en
polvo y cola.
Estos al ser frotados generan calor cuya temperatura supera los
85C (mnimo valor de la temperatura de ignicin) y lo coloco en la
parte inferior de la vela; el calor provoco la fusin de la
cera.
Paso 2:
Inmediatamente, se coloc la vela en forma vertical, sobre una de
las caras de la moneda y esperamos unos segundos hasta que la cera
se solidifique nuevamente. Con este procedimiento, nuestra intencin
era que la moneda sirva como base de la vela para que esta pueda
permanecer en la posicin indicada.
Paso 3:
Colocamos la vela en posicin vertical al interior del vaso de
precipitado vaco.
Paso 4:
Con un recipiente adicional, vertimos agua cuidadosamente al
vaso de precipitado (ms de 200 ml).
Paso 5:
Nuevamente utilizamos un palito de fosforo para encender ahora
la vela. La vela est formada por cera y una mecha. La cera es
principalmente una parafina, sirve de combustible. Cuando arde la
llama, la cera se fusiona y rodea a la mecha, la cual absorbe la
parafina para que se mantenga la llama. Observamos que en esta
reaccin se desprende gas (CO2) y vapor de agua (H2O (g))La reaccin
que se da es la siguiente:
CnH(2n+2) + O2 CO2 + H2O (g)Donde n depende del tipo de parafina
que compone la vela.
Paso 6:Con la ayuda de un compaero colocamos el matraz boca
abajo y cubrimos parcialmente la vela, de tal manera que la boca
del matraz se sumerja, en cierta medida, en el agua.
RESULTADOSExperimento N 1:En la parte de prctica, mencionamos
que obtuvimos varios valores con respecto a la masa de la esfera,
ms el recipiente de plstico. Estos valores los mostramos a
continuacin:ObjetosMasaEsfera + recipienteRecipiente
m139.519.0
m239.619.0
Luego, podemos observar una ligera diferencia entre los valores
obtenidos; esto puede deberse a distintos factores, por ejemplo: el
ngulo de vista del observador, la capacidad visual, el estado en el
que se encuentran las herramientas, las condiciones atmosfricas,
etc.Nuestra intencin era obtener la masa de la esfera, la cual
calculamos con la diferencia entre la masa de los dos objetos
juntos y la del recipiente respectivamente. Para hacer esta
operacin, consideramos el promedio de las medidas obtenidas que es
igual a 39.55.En el caso del volumen, obtuvimos los siguientes
valores:MaterialesVolumenAguaAgua + esfera
V1104 mL112 mL
V2105 mL114 mL
Procedimos del mismo modo para el clculo del volumen de la
esfera, el cuel result ser 8.5 mL.Por lo tanto obtuvimos su
densidad mediante la siguiente relacin:
Experimento N 2:Observamos que al aire libre, la llama permaneca
encendida sin ningn problema; esto se debe a la abundante presencia
del oxgeno alrededor. Sin embargo, al encontrarse al interior del
matraz, la llama comenzaba a extinguirse debido a la falta de
oxgeno. Paralelamente, como producto de la reaccin, se desprende
vapor de agua y CO2. Este ltimo, al entrar en contacto con las
paredes del matraz, que se encontraba a menor temperatura, se enfri
y provoc la disminucin del volumen al interior. Algo similar ocurri
con el vapor de agua, que se condens y adhiri a las paredes del
matraz en forma de gotas. Todo esto gener que la presin en el
interior sea mucho menor que la presin al exterior (presin
atmosfrica). Es por ello que, al existir esta diferencia de presin,
el sistema, para recobrar el equilibrio, permite que el agua en el
interior ascienda. Compensando la falta de presin en el
interior.
DISCUSIN DE LOS RESULTADOSExperimento N 1:Hemos visto algunas
dificultades para obtener la masa correcta de la esfera de vidrio,
y lo atribuimos a diferentes razones, como por ejemplo: La medicin
de la masa no es exacta, pues la herramienta que utilizamos, la
balanza de tres brazos, era obsoleta.
La capacidad visual del observador era limitada, ya que se le
dificultaba la lectura de los datos que arrojaba la balanza.
La poca pericia de la persona que realiz la medicin de la
masa.
Al momento de realizar la medicin de la masa, la esfera de
vidrio se encontraba a un extremo del platillo de la balanza, por
ende, es posible que la medicin que se obtuvo se vea afectada, ya
sea aumentando o disminuyendo dicho valor.
Con respecto a la medicin del volumen de la esfera de vidrio
tambin se obtuvieron valores levemente desiguales, nosotros
tratamos de explicarlo de la siguiente manera: Es posible que,
tanto la esfera como la probeta, hayan tenido algunos materiales
impregnados; esto afectara levemente el clculo del volumen.
Se observ al momento de deslizar la esfera; en la probeta
apareci unas pequeas burbujas, esto podra alterar el valor obtenido
durante la medicin.
Tambin, en el instante de observar las medidas, tuvimos que
utilizar diferentes ngulos de visin para luego poderlas
promediar.
Y lo ms importante, no sabemos si el lugar en donde realizamos
la medicin era una superficie plana; es decir, que no tenga
inclinacin alguna.
Experimento N 2:En este experimento sobre la reaccin de
combustin, se observa lo siguiente:
Era necesario supervisar minuciosamente, la calidad de los
materiales; ya que de no ser as en el experimento no se podra haber
realizado.
Tambin es apremiante la colaboracin de una segunda persona, para
realizar dicho acto; est por dems decir, que entre estas dos
personas tiene que haber una correcta coordinacin. De no ser as, el
colaborador podra apagar la flama de la vela.
Es importante tener el matraz a temperaturas ambientales, porque
si el matraz estuviera con una temperatura alta, el lquido tardara
en subir por la probeta; pero si el matraz tuviera una temperatura
baja, el lquido subira ms rpido.
Todas estas eventualidades pudieron afectar el procedimiento, lo
cual no ocurri pues se actu con cuidado, por lo que lo observado
era lo que la teora predeca.
CONCLUSIONESExperimento N 1:Al realizar las mediciones, tanto de
la masa como del volumen de la esfera, comprobamos que los valores
obtenidos, si bien eran cercanos, nunca coincidieron; con esto
corroboramos lo mencionado en el fundamento terico acerca de las
definiciones de precisin y exactitud, aunque para hablar de
exactitud, nosotros no contbamos con un valor de masa y volumen de
la esfera que pudieran ser considerados como verdaderos. Tambin
verificamos que distintos factores, como los mencionados en la
parte de resultados, siempre determinarn los mrgenes de error.
Experimento N 2:La ecuacin qumica de una reaccin de combustin
nos indica que es imprescindible la presencia del oxgeno. Si
observamos una reaccin de combustin en un lugar abierto, no resulta
tan evidente constatar esta afirmacin. Por el contrario, presenciar
esta reaccin en un lugar cerrado, hizo que sea ms fcil validar la
importancia del oxgeno en este tipo de reacciones.El hecho de ver
que la llama de la vela disminua progresivamente, nos indicaba el
consumo del oxgeno con el pase de los segundos hasta tal punto que
no quedaba ni una sola molcula de esta sustancia; provocando
finalmente el cese de la reaccin.Asimismo, el ascenso del nivel del
agua al interior del matraz corroboraba la diferencia de presiones
dentro y fuera de este.Finalmente, percibir que a medida que suceda
la reaccin, las paredes del matraz se opacaban, era una clara
demostracin de la produccin de agua y CO2 gaseosos.
RECOMENDACIONES
Contar con la presencia del docente en el laboratorio fue vital
para la realizacin de los experimentos. Las indicaciones que dio
antes, durante y despus del procedimiento fueron pertinentes.
Consideramos, por ello, que relacionar cada palabra que menciona el
profesor con un evento correspondiente, ayuda a la comprensin cabal
de lo que se viene realizando.
La observacin es, en todo momento, una herramienta muy
eficiente. Mientras ms rigurosa sea esta, mayor ser la cantidad de
informacin que se pueda recopilar de cada suceso en el experimento.
Tener en cuenta esto nos ayudar a considerar hasta el mnimo detalle
y cuestionar las irregularidades existentes.
La actitud de un estudiante dentro de un laboratorio es un
factor determinante en la realizacin del experimento. Participar en
uno, no es un juego. Si tenemos claro esto y trabajamos con
seriedad, podemos evitar muchos inconvenientes y errores que
afecten a los resultados.
En todo laboratorio, encontramos una variedad de materiales:
algunos de estos son muy resistentes y otros, de gran fragilidad.
Manipularlos de manera adecuada y con el mayor cuidado posible nos
ayudar a conservarlos tal y como los encontramos antes de ser
usados.
Era necesario supervisar minuciosamente, la calidad de los
materiales; ya que de no ser as en el experimento no se podra haber
realizado.
Tambin es apremiante la colaboracin de una segunda persona, para
realizar dicho acto; est por dems decir, que entre estas dos
personas tiene que haber una correcta coordinacin. De no ser as, el
colaborador podra apagar la flama de la vela.
Es importante tener el matraz a temperaturas ambientales, porque
si el matraz estuviera con una temperatura alta, el lquido tardara
en subir por la probeta; pero si el matraz tuviera una temperatura
baja, el lquido subira ms rpido.ANEXOS
Discutiendo los valores obtenidos a travs de la observacin.
Esperamos que el nivel del agua se estabilice para poder observar
los resultados.
Observando el volumen del agua ms el de la esfera, desde otro
ngulo de vista. Obtuvimos distintos resultados cada vez que
cambibamos de observador.
BIBLIOGRAFA
BROWN, T. LEMAY, H. BURSTEN, B. Qumica. La ciencia central.
Pearson. Decimosegunda edicin. 2014. CHANG, Raymond. Qumica.
Interamericana Editores. Dcima edicin. 2010. PETRUCCI, HARWOOD,
HERRING. Qumica general. Prentice Hall. Octava edicin. 2003.
WHITTEN GAILEY DAVIS. Qumica general. Mc. Graw Hill. Tercera
edicin. 1991.
Enlaces web:
http://www.quiminet.com/articulos/la-parafina-y-sus-aplicaciones-industriales-2718778.htm
http://www.quimicauniversal.cl/prod_parafinasolida.php
http://docsetools.com/articulos-utiles/article_102117.html
http://www.fio.unicen.edu.ar/usuario/segumar/Laura/material/Qu%EDmica%20del%20Fuego.pdf
http://cienciasnaturales.carpetapedagogica.com/2009/07/cambios-fisicos-y-quimicos-de-la.html
http://www.ehowenespanol.com/factores-afectan-solubilidad-gas-liquido-info_184982/
http://www.ehowenespanol.com/factores-afectan-solubilidad-gas-liquido-info_184982/