Determinacion de la densidad

 
UNIVERSIDAD POLITECNICA  DE MADRID 

  DEPARTAMENTO DE  INGENIERIA QUIMICA INDUSTRIAL  Y DEL MEDIO AMBIENTE 

 

Química Aplicada 

  

EXPERIMENTACIÓN EN INGENIERÍA QUÍMICA I

DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD
1. Introducción La densidad se define como el cociente entre la masa (M) y el volumen (V) que ocupa una sustancia. En cualquier estado (sólido, líquido o gaseoso) se puededeterminar a través de la expresión:

ρ=

M (g/cm3) V

Se trata de una propiedad macroscópica que refleja las características microscópicas de las sustancias, principalmente en lo que tiene que ver con el empaquetamiento molecular. Así, los gases, con una gran separación entre las moléculas, tienen valores de densidad que son unas 1000 veces menores que las correspondientes a líquidos y sólidos.Esta propiedad depende de la presión y sobre todo de la temperatura al influir en el volumen por lo que al medir la densidad de una sustancia siempre debe considerarse las condiciones de la medición. El cálculo experimental de la densidad se reduce a medir la masa y el volumen de la sustancia en estudio y su posterior sustitución en la expresión anterior. Para el cálculo preciso de masas se haceimprescindible la utilización de la balanza analítica. Por otro lado, cuando la sustancia es sólida, su forma suele ser irregular, lo que dificulta el cálculo de su volumen mediante la medida de sus dimensiones, en este caso se utilizan procedimientos basados en el principio de Arquímedes; en el caso de los líquidos el volumen coincidirá con el volumen del recipiente que lo contiene, siendonecesario la utilización de material volumétrico calibrado. La densidad es una propiedad intensiva y por lo tanto, una propiedad característica de cada sustancia. Así, puede utilizarse para establecer la identidad de un compuesto desconocido o el grado de pureza de un compuesto conocido. Es una propiedad física muy útil en ingeniería ya que nos da una visión rápida para el control de una corriente, deuna materia prima, de un proceso, para el diseño de un reactor o un sedimentador, etc. Además puede
Determinación de la densidad Exp. Ing. Quim. I, ETSII-UPM

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utilizarse como medida experimental en el estudio de otras propiedades físicas o termodinámicas. En esta práctica se va a realizar la medida de la densidad de distintas sustancias tanto sólidas como líquidas, comparando losdistintos métodos. Se va a hacer especial hincapié en el tratamiento estadístico de los resultados así como en su correlación con los datos de densidad consultados. NOTA IMPORTANTE: este guión ha de ser completado por los alumnos para la
realización correcta de la experiencia, recopilando datos bibliográficos de la densidad de las sustancias a distintas temperaturas. También es importante que el alumnorepase los conceptos relacionados con el cálculo estadístico de incertidumbres.

2. Objetivos

Con esta práctica se pretende: 2.1. Afianzar al alumno en el uso de las balanzas y del material volumétrico 2.2. Aprender distintos métodos de determinación de densidades y la selección del más adecuado para cada sustancia 2.3. Aprender la importancia de los errores asociados a las medidasexperimentales

3. Fundamento teórico

Existen muchos procedimientos para el cálculo de la densidad:
3.1. Métodos basados en el principio de Arquímedes. Este principio postula que todo

cuerpo sumergido en un líquido experimenta un empuje vertical igual al peso del volumen de líquido que desaloja. De este principio se puede obtener la siguiente relación: E = M·g = ρLIQ·VLIQ·g = ρLIQ·VSOL·g = siendo gla gravedad. Dentro de estos métodos destacamos los dos que se van a utilizar:
1º) Areómetros o densímetros. Es un método denominado de flotación obteniéndose ρLIQ

· ⋅M SOL ⋅ g ρSOL

medidas de densidad, sencillas, rápidas y moderadamente precisas a partir de la profundidad de inmersión leída en una escala graduada. Un areómetro, como el que se muestra en la figura 1, consta de un vástago...