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  • ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA LABORATORIO DE QUIMICA QUÍMICA I TRABAJO Nº 03 MEDICIONES DE MASASIGLA : QU-141GRUPO martes 8-11 AMAÑO Y SEMESTRE AC. : 2008-I FECHA DE EJECUCION : 09-09-08FECHA DE ENTREGA : 18-09-08 AYACUCHO - PERÚ 2008 MEDICIONES DE MASAI) OBJETIVOS Reconocimiento de diferentes tipos de balanza. Conocer el modo de operar las balanzas. Reconocer los errores al medir.II) PARTE TEORICAII. a).-UNIDADES DE MEDICION.Muchas propiedades de la materia son cuantitativas; es decir, están asociadas a números.Cuando un número representa una cantidad medida, siempre debemos especificar lasunidades de esa cantidad. Decir que la longitud de un lápiz es17.5 no tiene sentido. Decirque tiene 17.5cm. (Centímetros) especifica correctamente la longitud. Las unidades que seemplean para mediciones científicas son las de sistema métrico.El sistema métrico, que se desarrolló inicialmente en Francia a fines del siglo XVIII, que seemplea como sistema de medición en casi todos los países del mundo. En EE.UU. Se hausado tradicionalmente el sistema ingles, aunque el empleo del sistema métrico se hapopularizado más en los últimos años.II. b) UNIDADES SI.En 1960 se llego a un acuerdo internacional que especificaba un grupo dado de unidadesmétricas para emplearse en mediciones científicas. Estas unidades preferidas sedenominan unidades SI, que es la abreviatura del sistema internacional de unidades. Elsistema SI tiene 7 unidades fundamentales de las cuales se derivan todas las demás, paraver las 7 unidades los plasmaremos en el cuadro siguiente. CUADRO Nº 1 MAGNITUD UNIDAD . Nombre SímboloLongitud metro mMasa kilogramo Kg
  • Tiempo segundo sIntensidad de Corriente Eléctrica ampere ATemperatura Termodinámica kelvin KCantidad de Sustancia mol molIntensidad Lumínica candela cd En esta práctica nos centraremos en el estudio de la masa.II. c) INCERTIDUMBRE AL MEDIR.Entre las posibles fuentes que deben ser consideradas como contribuyentes dela incertidumbre total de una medición (aunque no todas son relevantes entodos los casos) están:a) Definición incompleta del mensurando.b) Preparación, transporte, almacenamiento y manipulación del objeto a medir.c) Muestreos no representativos (la muestra medida puede no representar el mensurandodefinido).d) Conocimiento inadecuado de los efectos de las condiciones ambientales sobre lasmediciones, o mediciones imperfectas de dichas condiciones ambientales.e) Errores de apreciación del operador en la lectura de instrumentos analógicos.f) Resolución del instrumento o equipo de medición.g) Incertidumbre de la calibración de los patrones de medición y materiales de referencia.h) Valores inexactos de constantes y otros parámetros obtenidos de fuentes externas y enlos algoritmos y software utilizados.i) Aproximaciones y suposiciones incorporadas en los métodos y procedimientos demedición.j) Variaciones en observaciones repetidas del mensurando bajo condicionesaparentemente iguales e incertidumbre que aparece de la corrección de los resultados dela medición por los efectos sistemáticos.II. d) PRECISION Y EXATITUD PRECISIÓN.- Se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión mayor la precisión. Una medida común de la variabilidad es la desviación estándar de las mediciones y la precisión se puede estimar como una función de ella. EXACTITUD.- Se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. En términos estadístico, la exactitud está relacionada con el sesgo de una estimación. Cuanto menor es el sesgo más exacto es una estimación.En el cuadro número 2 observamos una grafica de qué es precisión y exactitud. CUADRO Nº 2
  • A.- Buena precisión y buena exactitud.B.- Buena precisión y mala exactitud.C.- Mala precisión y mala exactitud.II. e) TIPOS DE ERRORES DE MEDICIÓN.Los tipos de error cometido pueden ser:1. Error Absoluto.2. Error Relativo.3. Aleatorio.4. Sistemático.5. Humano.Pasamos ha definir cada uno de ellos1.-ERROR ABSOLUTO: El error absoluto de una medida es la diferencia entre el valorreal de una magnitud y el valor que se ha medido.= valor observado - valor real2.-ERROR RELATIVO: Es la relación que existe entre el error absoluto y la magnitudmedida, es adimensional, y suele expresarse en porcentaje.%e = X 1003.- ERROR ALEATORIO: Es producido por el sistema de realización de la medición.Ejemplo: al pesar un cuerpo. Es producido por el mecanismo de la pesada, por el sistemade realización de las pesadas, es un error constante, que está presente en todas y cadauna de las pesadas que se efectúen.4.- ERROR SISTEMÁTICO: Es producido por la medición de cada una de las pesadas, noes constante, es el error de redondeo que se lleva a cabo en cada una de las pesadas quese efectúan.5.- ERROR HUMANO.- El "medidor" (observador) puede originar errores sistemáticos poruna forma inadecuada de medir, introduciendo así un error siempre en el mismo sentido.No suele ser consciente de cómo introduce su error. Sólo se elimina cambiando deobservador.El observador puede introducir también errores accidentales por una imperfección de sussentidos. Estos errores van unas veces en un sentido y otros en otro y se puedencompensar haciendo varias medidas y promediándolas.ESTRATEGIAS PARA REDUCIR LOS ERRORES Estandarizar los métodos de medición en el manual de operaciones.
  • Adiestramiento y acreditación del observador. Refinamiento del instrumento de medida. Automatización del instrumento. Repetición de la medición. Calibración del instrumento. Anotar cuidadosamente los valores obtenidos en tablas. Cumplir las normas de utilización del fabricante del aparato en cuanto a conservación y condiciones de uso.II. f) CIFRAS SIGNIFICATIVAS.Definición.- Son todos los dígitos que se conocen con seguridad, o de los que existe unacierta certeza. El número de cifras significativas es el número de cifras sin contar ceros a laizquierda. Se considera que las cifras significativas de un número son aquellas que tienensignificado real o aportan alguna información. Las cifras no significativas aparecen comoresultado de los cálculos y no tienen significado alguno. Las cifras significativas de unnúmero vienen determinadas por su error. Son cifras significativas aquellas que ocupanuna posición igual o superior al orden o posición del error.Para ello plasmamos en el siguiente cuadro, algunas normas de uso de las cifrassignificativas: CUADRO Nº 3Norma Ejemplo 8723 tiene cuatro cifrasSon significativos todos los dígitos distintos de cero. significativasLos ceros situados entre dos cifras significativas son 105 tiene tres cifrassignificativos. significativasLos ceros a la izquierda de la primera cifra significativa no 0,005 tiene una cifralo son. significativaPara números mayores que 1, los ceros a la derecha de la 8,00 tiene tres cifrascoma son significativos. significativasPara números sin coma decimal, los ceros posteriores a la 7 · 102 tiene una cifraúltima cifra distinta de cero pueden o no considerarse significativasignificativos. Así, para el número 70 podríamos considerar 7,0 · 102 tiene dos cifrasuna o dos cifras significativas. Esta ambigüedad se evita significativasutilizando la notación científica.Ejemplos: 3400 ± 100 tiene dos cifras significativas. 100,0 ± 0,1 tiene cuatro cifras significativas 0,0005670 ± 0,0000001 tiene cuatro cifras significativas.III) PARTE EXPERIMENTAL.ENSAYO 1:MANEJO Y USO DE DIFERENTES TIPOS DE BALANZA.DEFINICION DE LAS BALANZAS VISTAS EN EL LABORATORIO.
  • a) BALANZA DE TRIPLE BARRA:Esta balanza consiste en un platillo, donde se miden las masas de los sólidos con menorexactitud. Esta consiste en la comparación en una masa ya establecida en el brazo, quedesliza sobre una barra con las medidas de masa pertinentes. Al quedar balanceado elsistema, se puede ver la masa del objeto en el punto que se marca en el brazo de labalanza.b) BALANZA ELECTRÓNICA:La determinación de los pesos de las sustancias se realiza habitualmente mediante unabalanza electrónica monoplato. Este aparato se calibra y se tara automáticamente. Lalectura, con una precisión de ±0.001 g, es prácticamente instantáneac) BALANZA ANALÍTICA:Una balanza de las características de la llamada analítica es altamente utilizada debidoque ofrece una precisión que otros modelos de básculas quizás no puedan ofrecer porcontar con otros rasgos y por estar destinadas a otros ámbitos. En el caso que nos ocupa,se la emplea en lugares donde la determinación del peso resulta de gran importancia,como es el caso de los laboratorios. En este medio, este instrumento de medición es tantrascendental que se cree que de éste dependen la mayor parte de los resultadosanalíticos que se están buscando en la realización de un determinado estudio, análisis oexperimento. Como ocurre con la mayoría de las balanzas, la balanza analítica presentauna gran variedad de modelos modernos que contribuyen al fin que se quiere perseguir: elde la obtención de resultados sumamente precisos.REPRESENTACION GRAFICA DE LAS BALANZAS YA ESTUDIADAS. CUADRO Nº 4BALANZA TRIPLE BARRA
  • BALANZA ELÉCTRICA BALANZA ANALÌTICALISTADO DE LOS CUIDADOS PARA REALIZAR UNA BUENA PESADA.Cuidados en la balanza triple barra: Ver si está calibrada la balanza. Manipular personalmente la balanza.Cuidados en la balanza eléctrica: CUADRO Nº 5
  • Verificar si la Balanza ha encendido. Aprieteel botón on/off y espere hasta que semuestre 0.0 g.Colocar un recipiente o un papel de pesadogrande y plegado en la parte superior de laBalanza. Pulse el botón de la tara para ponera cero la Balanza.Agregar cuidadosamente la sustancia alrecipiente o papel. Anotar la masa.Usar el cepillo proporcionado para limpiarcualquier derramamiento. Deseche cualquierresto de sustancia que haya derramadocuando estuvo usando el papel o recipiente.
  • Observación al cuadro Nº 5 La sustancia a pesar nunca se deposita sobre el plato de la balanza. Si es un sólido, se emplea un vidrio de reloj, vaso de precipitados o un papel de filtro con los que previamente se haya tarado la balanza. Si es un líquido, éste puede pesarse sobre un vaso de precipitados o un matraz erlenmeyer que estén limpios y secos por debajo.ENSAYO 2PESAJE DE SÓLIDOS COMPACTOS1.- En nuestro grupo usamos para medir en las balanzas, monedas de 0.20 centavos.Lo cual plasmaremos en el siguiente cuadro. CUADRO Nº 6objeto P. en triple barra P. balanza eléctrica P. balanza analítica1 4.3g 4.32g 4.3226g2 4.3g 4.32g 4.3316g3 4.4g 4.44g 4.4431g4 4.4g 4.41g 4.4232g5 4.4g 4.42g 4.4232gpromedios 4.36g 4.382g 4.38712gOBSERVACIONES AL CUADRO NO 6 En el cuadro se ve que cada una de las balanzas tienen distintas formas de medir debido a la lectura de sus cifras significativas. Los cuidados para una buena medición son más estrictos según a la exactitud de cada balanza. Los promedios en el cuadro de cada medición con su respectiva balanza, resulta al sumar los valores pesados de cada uno de los objetos dividido al numero de ellos.2.- Ya dados los pesos, seguidamente los promedios lo llevamos alas unidades de Kg, lb yonz. Caso que se ve en el siguiente cuadro. CUADRO Nº 7 Promedio de la Kg Lb oz balanza Tb 4.36g 4.36E-3 9.592 E-03 1.54E-1 Promedio de la Kg Lb onz balanza Eléctrica. 4.382g 4.382 E-3 9.6404 E-3 1.55 E-1 Promedio de la Kg lb Onz balanza Analítica.
  • 4.38712g 4.38712 E-3 9.6517 E-3 1.5487 E-2OBSERVACIONES AL CUADRO NO 7 Los datos obtenidos para la transformación de gramos a Kg, lb y onz lo daremos en el siguiente ejemplo.1g -----------------------> 0.001 Kg1g -----------------------> 0.352739 oz (avdp)1g -----------------------> 0.0022049 lb (avdp)Estas equivalencias obtenidas lo utilizaremos para las transformaciones siguientes.Ejemplo con el promedio del peso de la balanza triple barra;a) 4.36g x = 4.36E-3 Kgb) 4.36g x = 9.592 E-03 lbc) 4.36g x = 1.54E-1 oz Para sacar las transformaciones en la balanza eléctrica y la balanza analítica se recurre al mismo procedimiento ya realizado, los resultados obtenidos está en el cuadro Nº 7.3.- En el cuadro siguiente obtenemos: error absoluto y error relativo. CUADRO Nº 8 objeto Peso TB Peso BA Error absoluto(e.a) Error relativo(%e) 1 4.3g 4.3226g -2.26E-2g -5.23E-1g 2 4.3g 4.3316g -3.16 E-2g -7.30 E-1g 3 4.4g 4.4431g -4.31 E-2g -9.70 E-1g 4 4.4g 4.4151g -1.51 E-2g -3.42 E-1g 5 4.4g 4.4239g -2.39 E-2g -5.40 E-1gpromedios -2.71 E-2g -6.18 E-1gOBSERVASION AL CUADRO Nº 8 Los promedios se realizaron de la siguiente manera: error absoluto en el objeto número 1.ea = Peso TB - peso BAAplicación:ea = 4.3 - 4.3226ea = -2.26E-2g error relativo en el objeto numero 2.%er = x 100Aplicación:%er = x 100%er = -5.23E-1 g
  • Para sacar el error absoluto y relativo de los objetos 2, 3,4 y 5 se requiere de los procedimientos ya realizados.ENSAYO 3:PESAJES DESÓLIDOS COMPACTOS1.-Pesaje de un objeto sólido dado en el laboratorio por el docente. CUADRO Nº 8Objeto Balanza TB Balanza eléctrica Balanza analítica 1 12.6g 13.69g 13.7196g2.-sacando error absoluto y relativo del sólido pesado. CUADRO Nº 9objeto Peso TB Peso BA Error absoluto Error relativo 1 12.6g 13.7196g -1.12 -8.163.- llevando la unidad de gramo a kg, oz y lb. CUADRO Nº 10 Peso en g Kg oz lb 12.6g 1.26 E-2 4.44 2.78 E-2 13.69g 1.37 E-2 4.83 3.02 E-2 13.7196 1.37 E-2 4.84 3.03E-2OBSERVASION.- los cuadros 8, 9 y 10 tienen una secuencia lógica del cual yaestudiamos, el como sacar errores y llevar a otras unidades.ENSAYO 4PESAJES DESÓLIDOS CORROSIVOS.Para pesar los sólidos o líquidos corrosivos se debe de emplear una luna de reloj para quesea recipiente para pesar deseado y no causar daño alas balanzas o uno mismo.Para pesar lo corrosivo se requiere esencialmente los siguientes pasos: pesar la luna de reloj. Presionar la opción tara de la balanza. Agregar la masa deseada para pesar. Apuntar los datos obtenidos. O también se puede pesar la luna de reloj y restarla con el peso de la masa total, para saber el peso de la masa pesada.Ejemplo:Peso de la luna de reloj (vacía) = 21.04gPeso de la sustancia corrosiva más la luna de reloj (NaOH) = 21. 58gYa obtenidos estos resultado lo restamos para saber el peso de la sustancia corrosiva.
  • 21.04g - 21. 58g = 0.54gLlevando a Kg, oz y lb. CUADRO Nº 10 Peso de NaOH en g Kg oz lb0.54g 5.40E-4 1.90E-1 1.19E-3PESAJES DESÓLIDOS POLVERULENTO.Para poder pesar un sólido pulverulento requerimos de los siguientes procedimientos. Hacer un cartucho de papel (limpio o nuevo). Colocar el cartucho en la balanza y tararlo. Sacar la masa pulverulenta con una espátula de su recipiente. Echar calculadamente a la balanza para obtener el resultado deseado.El peso obtenido en la práctica fue de 0.35g.Llevando a Kg, oz y lb. CUADRO Nº 10Peso del sólido Kg oz lbpulverulento0.35 3.50 E-4 1.23 E-1 7.72 E-4Observaciones.- en los cálculos de los cuadros anteriores trabajamos con 3 cifras significativas. El valor de E = 10IV CONCLUSION En el laboratorio tuvimos la oportunidad de reconocer los instrumentos de medición de masa, como la balanza triple barra, balanza eléctrica y balanza analítica. Sus funciones y precauciones en el momento de pesar. Aprendimos a pesar en objetos que nos protegen nuestra salud. Aprendimos a usar las cifras significativas en el SI.V.- BIBLIOGRAFIA http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_i/conceptos/conce ptos_bloque_1_3.htm. http://www.fisicanet.com.ar/fisica/mediciones/tp02_errores.php http://www.abcpedia.com/basculas-balanzas/laboratorio.html http://es.mt.com/mt/products/productos-aplicaciones_pesaje-laboratorio_balanzas- analiticas_balanzas-classic_ab-s/AB54-S_043541029710242401.jsp Problemas de química - colección Racso - felixaucallanchi Velásquez - racso editores - pag. 11 - 12. Quimican la ciencia central 7ma edicion- browtheodorel ,lemayeugene y bursten bruce E- impreso en mexico - pag 13 -17.