DENSIDAD DE LIQUIDOS

Densidad de líquidos

OBJETIVOS

• Determinar la densidad de algunos líquidos utilizando tres métodos diferentes.

• Discutir, a partir de los resultados experimentales, cuál de los métodos es el más exacto para medir la densidad de líquidos.

• Analizar si la densidad se puede utilizar como criterio para establecer la pureza de un líquido.

• Determinar la densidad de algunas soluciones.

MARCO TEORICO

La densidad de los líquidos se mide de una manera similar a como se midió la densidad de los sólidos. En este caso también se emplearán tres métodos: el del picnómetro, el de la probeta y el del principio de Arquímedes. Es necesario tener en cuenta la temperatura porque ésta influye en el valor de la densidad: a medida que aumenta la temperatura, la densidad del líquido se hace ligeramente menor. ¿Por qué?

Un picnómetro (figura 3.1) es un pequeño frasco de vidrio de volumen exacto y conocido (V_p). Se pesa vacío (m_p), luego se llena completamente (incluído el capilar) con el líquido cuya densidad se desea determinar y finalmente se pesa (m_pl). Con estos datos se puede calcular la densidad del líquido:

(3.1)

Soluciones

Una solución es una mezcla homogénea de dos o más componentes. A aquél componente que se encuentra en mayor cantidad se conviene en llamarlo solvente y a los demás solutos. Cuando uno de los componentes es el agua, entonces la solución se denomina acuosa y el solvente es el agua. Cuando la solución tiene únicamente dos componentes se llama binaria.

Figura 3.1 Picnómetro

La concentración de un soluto en una solución es la cantidad relativa del soluto con respecto a una determinada cantidad de solvente o de solución. Una de las formas más usadas para expresar la concentración es el porcentaje peso a peso que se calcula como:

Porcentaje p/p = (3.2)

Así por ejemplo, una solución de NaCl de concentración 2.5% p/p indica que por cada 100 g de la solución hay 2.5 g de NaCl. La densidad de una solución acuosa se mide del mismo modo como se mide la densidad de un líquido puro.

MATERIALES Y EQUIPO

• Líquidos: etanol, butanol, hexano, o-xileno, cloroformo
• Soluciones: NaCl(ac) de diferentes concentraciones
• Balanza
• Probeta
• Picnómetro

PROCEDIMIENTO

1. Determinación de la densidad por el método del picnómetro

Se usará el picnómetro para medir la densidad de cada líquido. Enjuague primero el picnómetro con un poco del líquido de interés antes de llenarlo. La densidad se calcula por medio de la ecuación 3.1.

Temperatura del líquido (T): __________ ºC
Peso del picnómetro vacío (w_p): __________ g
Volumen del picnómetro (V_p): __________ mL

Anote los demás datos en la tabla 3.1.

2. Determinación de la densidad por el método de la probeta

Se pesa la probeta vacía y seca (w_o), enseguida se llena con V = 5.00 mL del líquido problema y luego se pesa todo el conjunto (w_f). La diferencia w_f - w_o corresponde a la masa del líquido.

Entonces:

dL = (w_f - w_o) / V (3.3)

Temperatura del líquido (T): __________ ºC
Peso de la probeta vacía (w_o): __________ g

Figura 3.2 Método de la probeta

Tabla 1 Datos obtenidos con el picnómetro y la probeta

	Método del picnómetro		Método de la probeta
Líquido	mpl (g)	mpl- mp (g)	mf (g)	mf - o (g)
etanol
butanol
hexano
o-xileno
cloroformo

3. Determinación de la densidad por el principio de Arquímedes

Se pesa un vaso de precipitados (en su lugar puede usarse un recipiente plástico) parcialmente lleno con uno de los líquidos problema (w_b). Luego se ata un sólido de densidad conocida (sugerencia: Cu) con un hilo delgado y se suspende en el beaker con el líquido tal como se indicó en la figura 2.2. Procurar que el sólido no toque las paredes del vaso. Se obtiene el peso del sistema y se anota su peso como w_T.

La densidad del líquido se puede calcular con ayuda de la ecuación 2.7:

(3.4)

donde d_S corresponde a la densidad del sólido (d Cu = 8.96 g /cm³) y w_S a su peso.

Tabla 2 Datos obtenidos con el principio de Arquímedes
Sólido de referencia: __________

Líquido	wT (g)	wb (g)	E = wT - wb (g)
etanol
butanol
hexano
o-xileno
cloroformo

4. Determinación de la densidad de soluciones

La densidad de una solución se puede medir utilizando cualquiera de los métodos antes descritos para líquidos puros. Se seleccionará el método de la probeta. En el Anexo 7 se pueden consultar las densidades de algunas soluciones de NaCl.

La siguiente solución será preparada por el Profesor y se repartirá entre todos los equipos:

Se pesan 50.00 g de NaCl y se añaden a un balón volumétrico de 250 mL. Luego se adiciona agua desionizada y se agita hasta que todo el sólido se haya disuelto completamente. En seguida se añade más agua desionizada hasta el aforo. De esta solución se reparten 20.00 mL a cada equipo.

Determinar el peso de 5.00 mL de la solución de NaCl utilizando la probeta. A partir de este momento se debe pesar en balanza digital. Luego diluír la solución en la probeta añadiendo 1.00 mL más de agua desionizada y determinar de nuevo el peso de la solución (w_f ). Repetir el procedimiento otras seis (6) veces pesando la solución en cada caso.

m_probeta = w_o= __________ g

m_SLN = w_f - w_o

d_SLN = W_SLN / V (3.5)

Tabla 3 Densidad de soluciones de NaCl

				Resultados
Solución de NaCl	Volumen, V (mL)	Peso final wf (g)	wSLN = wf - wo (g)	dSLN (g/mL)	porcentaje p/p (%)
1	5.00
2
3
4
5
6
7
8

PREGUNTAS ORIENTADORAS

• ¿La densidad sirve como criterio para establecer la pureza de un líquido?

• ¿Se afecta significativamente la densidad de un líquido con los cambios de temperatura? ¿Con los cambios de presión?

• ¿Cómo se determina la densidad de un gas? ¿Qué factores afectan la densidad de los gases?

Este video te explica la forma de tomar la densidad para solidos (por medio de un densimetro)