laboratorio de densidad

CENTRO  CULTURAL  CHINO  PANAMEÑO

INSTITUTO  SUN  YAT  SEN

GUÍA  DE  LABORATORIO  DE  QUÍMICA

Xº,  II  TRIMESTRE

PROFA.  FULVIA  ANDRIÓN MSc.

DENSIDAD

INTRODUCCIÓN

Alguna vez quizás le han preguntado: ¿qué es más pesado, un kilo de plomo o un kilo de algodón?  La respuesta suya sería diferente si le hubieran preguntado: ¿qué es más denso: el plomo o el algodón?  Muchas veces se confunde el peso con la densidad. Pero, generalmente, al decir que el plomo es más pesado y que el aluminio y el algodón son más ligeros, lo que se quiere decir es que el plomo es más denso que el algodón y el aluminio.

Un kilogramo de plomo contiene la misma cantidad de masa que de algodón, pero el volumen que ocupa el algodón es mucho mayor que el volumen que ocupa el plomo, de ahí la diferencia en las densidades.

La densidades una característica importante de la materia.  Se define como la cantidad de materia presente en un volumen dado de sustancia.

La densidad de los sólidos se da en gramos por centímetro cúbico (g/cm³) y la de los líquidos se expresa, por lo general, en gramos por mililitro (g/mL).  Recuerde que 1 mL  ocupa el mismo espacio que 1 cm³, de manera que la densidad de un líquido también se puede expresar en g/cm³.  Para los gases, las densidades se dan en gramos por litro (g/L). En el SI las unidades que se utilizan para sólidos, líquidos y gases es kg/m³.

La densidad del agua es 1,00 g/mL a 4,0ºC.  Esta cantidad se debe a que el sistema métrico originalmente definía al gramo de modo que esto fuera así.  Si usted mide 240,00 g de agua pura, ésta tendrá un volumen de 240,0 mL a 4,0º C, incluso a temperaturas ambientes normales el volumen permanece bastante próximo a 240 mL.  Se puede por tanto, hacer una aproximación rápida del volumen del agua cuando se conoce su masa, o de la masa del agua cuando se conoce el volumen.

El aceite flota sobre el agua porque estos líquidos son inmiscibles y la densidad del aceite es inferior a la del agua.  El mercurio y el cloruro de metileno son líquidos cuyas densidades son mayores que la del agua.

El que un objeto flote de diferente en un líquido y en otro, tiene que ver también con la densidad del líquido. El agua salada es más densa que el agua dulce, razón por la cual en el agua de mar un objeto flota más que en el agua dulce, dado que el agua de mar posee un alto contenido de sales: tiene una densidad mayor.

La densidad muchas veces se expresa como sigue: d^{20º C} = 13,35 g/mL.  Los 20º C indican la temperatura a la cual se hizo la medición.  Es decir, el mercurio por ejemplo a 20º C tiene una densidad de 13,35g/mL.  La razón para registrar la temperatura es que casi todas las sustancias se expanden por el calor y por lo tanto la densidad disminuye cuando aumenta la temperatura. Por ejemplo, para el mercurio a una temperatura mayor es 12,95 g/mL.  Esto quiere decir que la densidad depende de la temperatura (propiedad intensiva).

Para determinar la densidad de un sólido irregular se aplica el Principio de Arquímedes que establece “cuando se sumerge un sólido insoluble en un líquido, el cambio de volumen aparente de éste es igual al volumen del sólido sumergido”.  También se aplica el principio que dice: “dos cuerpos no pueden ocupar al mismo tiempo, el mismo espacio” (principio de impenetrabilidad).  Para medir la densidad se utilizan aparatos como el picnómetro y el areómetro.

OBJETIVOS:

A. Comprobar experimentalmente que la densidad:

1.       Del agua salada es mayor que la del agua de la pluma.

B. Determinar la densidad de varios líquidos visualmente

1. CAPAS LÍQUIDAS
You will need the following materials:

MATERIALES:
• ¼ cup (60 ml) dark corn syrup or honey • ¼ de taza (60 ml) de jarabe de maíz oscuro o miel
• ¼ cup (60 ml) dishwashing liquid • ¼ de taza (60 ml) de líquido para lavar la vajilla
• ¼ cup (60 ml) water • ¼ de taza (60 ml) de agua
• ¼ cup (60 ml) vegetable oil • ¼ de taza (60 ml) de aceite vegetal
• ¼ cup (60 ml) rubbing alcohol • ¼ de taza (60 ml) de alcohol
• a tall 12 ounce (350 ml) glass or clear plastic cup • una taza de vidrio o de plástico de 12 oz (350 ml)
• two other cups for mixing • otros dos tazas para mezclar
• food coloring • colorante de alimentos

Vierta, en la taza, con cuidado (que no se pegue a las paredes) Take the 12 ounce glass. el jarabe.  Pour enough syrup in to fill the glass 1/6 of the way.After you have added the syrup or honey, tip the glass slightly and pour an equal amount of the dishwashing liquid slowly down the side of the glass. Después de haber agregado el almíbar o miel, vierta,  la misma cantidad de líquido para lavar. ¿Flota el jarabe o se hunde?  Coloque unas gotas de colorante o de alimento.

Next mix a few drops of food coloring with water in one of the mixing cups. Posteriormente, mezcle unas gotas de colorante de alimentos con agua en una de las tazas de mezcla. Color the rubbing alcohol a different color in another mixing cup. También coloree el  alcohol con un color diferente en la otra taza de mezcla.

Be careful to add the next liquids VERY SLOWLY. Tenga cuidado de añadir los líquidos siguientes,  muy lentamente, para que no se mezclen.They are less viscous (ie, not as thick) and mix more easily than the previous liquids. Son menos viscosos.We don't want them to mix.  Tip the glass slightly, and pouring slowly down the side of the glass, add first the colored water, then the vegetable oil, and finally the colored rubbing alcohol. Primero, agregue, el agua coloreada, luego el aceite vegetal, y finalmente, el alcohol coloreado.  

Haga un dibujo, en una hoja On a piece of paper, make a sketch of the glass and its liquids, labeling the position of each liquid in your glass. de papel de las diferentes capas que se formando, rotulando los líquidos, según la posición de cada uno en el vaso.

Why do the liquids stay separated? ¿Por qué los líquidos permanecer separados? Can you think of several ways that the liquids in the glass are different? ¿Puedes pensar en varias maneras de que los líquidos en el vaso son diferentes? Try to describe some properties that differ in each of the liquids in the glass. Trate de describir algunas propiedades que difieren en cada uno de los líquidos en el vaso.

One property that is different in all of the liquids is color. Una propiedad que es diferente en todos los líquidos es el color. Another property unique to each liquid is thickness (viscosity). Otra propiedad exclusiva de cada líquido es espesor (viscosidad).

The property of the liquids that is responsible for the layering effect is density. La propiedad de los líquidos que se encarga de las capas efecto es la densidad. Can you guess what the relationship is between the density of a liquid and its position in the glass? ¿Puedes adivinar cuál es la relación entre la densidad de un líquido y su posición en el vaso?

Another property that keeps the liquids separate is that some of them are immiscible liquids, in other words they do not mix with each other. Otra propiedad que mantiene a los líquidos separados es que algunos de ellos son líquidos inmiscibles, es decir, que no se mezclan entre sí. As you proved in the first experiment, oil and water are immiscible liquids. Como demostró en el primer experimento, el petróleo y el agua son líquidos inmiscibles. On the other hand, water and rubbing alcohol are miscible and will mix with each other. Por otro lado, el agua y el alcohol son miscibles y se mezclan unos con otros. Water and the dishwashing liquid will also mix. El agua y el líquido para lavar la vajilla también mezcla.

Stir up the liquids in the glass and watch what happens to the layers. Agite, los líquidos en el vaso y observe lo que sucede con las capas. Have any of the layers mixed (are they miscible in each other)?¿Se mezcló algunos de los líquidos con otro? Tiene alguna de las capas mixtos (son algunos miscibles entre sí) Wait a few minutes and look again. Espere unos minutos y observe nuevamente.  ¿Se separó algún líquido?Have any of the other liquids separated?

Preguntas adicionales

1.       ¿Cuál fue el orden de los líquidos de abajo hacia arriba?

2.       ¿Cuál líquido fue el más denso y cuál el menos denso?

Nota: presente una imagen del resultado y rotule.

Alternate procedure: Rainbow in a glass.

2. ARCO IRIS DE CRISTAL.

You will need the following materials: MATERIALES:

• four different colors of food coloring (eg red, yellow, green, blue) • cuatro diferentes colores de colorante de alimentos (por ejemplo, rojo, amarillo, verde, azul)
• five tall glasses or clear plastic cups • cinco vasos altos o vasos de plástico
• ¾ cup (180 g) of granulated sugar • ¾ de taza (180 g) de azúcar granulada
• a tablespoon for measuring • una cucharada

• 1 cup (240 ml) water • 1 taza (240 ml) de agua

In the first glass, add one tablespoon (15 g) of sugar. En el primer vaso, agregue una cucharada (15 g) de azúcar. In the second glass, add two tablespoons of sugar, three in the third glass, and four in the last glass. En el segundo vaso, añada dos cucharadas de azúcar, tres en el tercer vaso, y cuatro en el último vaso. Then add three tablespoons (45 ml) of water to each glass, and stir until the sugar is dissolved. A continuación, añada tres cucharadas (45 ml) de agua a cada vaso, y revuelva hasta que el azúcar se disuelva. If the sugar in any of the glasses will not dissolve, add one more tablespoon (15 ml) of water to all of the glasses, and stir again. Si el azúcar en cualquiera de los vasos no se disuelve, añada otra cucharada (15 ml) de agua a todos los vasos, y revuelva de nuevo. When the sugar is completely dissolved, add two or three drops of red food coloring to the first glass, yellow to the second, green to the third, and blue to the last glass. Cuando el azúcar se disuelva completamente, añada dos o tres gotas de colorante rojo de alimentos a la primera de vidrio, de color amarillo a la segunda, a la tercera verde, y azul al último.

En el vaso restante crearemos el arco iris. Fill the glass about a fourth of the way with the blue sugar solution. Llene el vaso alrededor de un cuarto con la solución de azúcar azul. Next, carefully add the green solution to the glass. A continuación, añada la solución verde al vaso. Do this by putting a spoon in the glass, just above the level of the blue solution. Para ello, coloque una cuchara en el vaso, justo por encima del nivel de la solución azul. Slowly pour the green solution into the spoon, raising the spoon to keep it just above the level of the liquid, until the glass is half full. Vierta lentamente la solución verde en la cuchara, y alzándola de tal manera que quede por encima del nivel de líquido.  Agregue el hasta el vaso está medio lleno. Add the yellow solution, and then the red one in the same manner. Añada la solución de color amarillo, y luego el rojo de la misma manera. What do you notice about the colored solutions? ¿Qué nota acerca de las soluciones de color?

The amount of sugar dissolved in a liquid affects its density. La cantidad de azúcar disuelto en un líquido afecta a su densidad. The blue solution has the most sugar dissolved in it and is therefore the densest. El azul tiene más azúcar disuelto en ella y, por lo tanto, es la más densa. The other solutions are less dense than the blue solution, so they float on top of it. Las otras soluciones son menos densas que la solución de color azul, por lo que flotan en la parte superior de la misma. The densities of the solutions should be very close however, and the solutions are miscible, so you will see that the layers do not form well defined boundaries as in the first experiment. La densidad de las soluciones debe ser muy estrecha sin embargo, y las soluciones son miscibles, por lo que verá que las capas no forman fronteras bien definidas como en el primer experimento. If done carefully enough, the colors should stay relatively separate from each other. Si se hace con suficiente atención, los colores deben permanecer relativamente separados unos de otros. What do you think will happen if you stir up the liquids in the glass? ¿Qué crees que pasaría si usted agitar el líquido en el vaso?

http://translate.google.com/translate?hl=es&sl=en&u=http://scifun.chem.wisc.edu/HOMEEXPTS/HOMEEXPTS.HTML&sa=X&oi=translate&resnum=1&ct=result&prev=/search%3Fq%3Dchemistry%2Bexperiments%2Bat%2Bhome%26hl%3Des%26lr%3D%26sa%3DG

Nota: presente una imagen del resultado y rotule.

3.       ¿Flota o se hunde?

4. 

Material necesario

• 3 vasos grandes      un huevo     agua    sal

Procedimiento

• Llena dos vasos con agua
• Añádele a uno de ellos sal poco a poco. Revolviendo con una cuchara, trata de disolver la mayor cantidad posible. En un vaso de 200 cm³ se pueden disolver unos 70 g de sal.
• Coloca el huevo en el vaso que tiene solo agua: se irá al fondo.
• Colócalo ahora en el vaso en el que has disuelto la sal: observarás como queda flotando.
• Pon el huevo y agua hasta que lo cubra y un poco más, en el tercer vaso. Añade agua con sal, de la que ya tienes, hasta que consigas que el huevo quede entre dos aguas (ni flota ni se hunde).
• Si añades en este momento un poco de agua, observarás que se hunde. Si a continuación añades un poco del agua salada, lo verás flotar de nuevo. Si vuelves añadir agua, otra vez se hundirá y así sucesivamente.

Explicación

Sobre el huevo actúan dos fuerzas, su peso (la fuerza con que lo atrae la Tierra) y el empuje (la fuerza que hace hacia arriba el agua).

Si el peso es mayor que el empuje, el huevo se hunde. En caso contrario flota y si son iguales, queda entre dos aguas.

El empuje que sufre un cuerpo en un líquido, depende de tres factores: La densidad del líquido, el volumen del cuerpo que se encuentra sumergido.  La gravedad

Al añadir sal al agua, conseguimos un líquido más denso que el agua pura, lo que hace que el empuje que sufre el huevo sea mayor y supere el peso del huevo: el huevo flota.

Así también se puede explicar el hecho de que sea más fácil flotar en el agua del mar que en el agua de ríos y piscinas.
Nota: presente una imagen de los resultados.

Conclusiones:

Observación: Entregue un informe en hojas blancas, con su página de presentación, las respuestas a las preguntas, observaciones, imágenes (fotos) y dos conclusiones.  Se evaluará el contenido.