Determinación de pH, densidad, viscosidad y conductividad.
Experimentación en Ingeniería química I
Grado de Ingeniería Química
Universidad de Las Palmas de G.C.
, Práctica 1 Experimentación en Ingeniería Química I
Determinación de pH, Grado de Ingeniería Química
conductividad, densidad y
viscosidad.
Índice.
1. Introducción y fundamentos teóricos.
2. Objetivos.
3. Equipos y materiales.
4. Procedimiento experimental.
5. Datos registrados.
6. Cálculos y cuestiones.
7. Conclusiones.
8. Bibliografía.
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, Práctica 1 Experimentación en Ingeniería Química I
Determinación de pH, Grado de Ingeniería Química
conductividad, densidad y
viscosidad.
Introducción y fundamentos teóricos.
La práctica que vamos a realizar se basa en el manejo y la calibración de los equipos que más
se utilizan en el laboratorio para medir las propiedades físicas y químicas de las disoluciones.
Principalmente nos vamos a centrar en los siguientes equipos: medición de pH, medición de
conductividad, medición de densidad y medición de viscosidad. A continuación, vamos a ir
definiendo cada uno de los conceptos más importantes de cada uno.
Determinación del pH.
El pH es una medida de acidez o alcalinidad que indica la cantidad de iones de hidrógeno
presentes en una solución o sustancia. Las siglas significan Potencial de hidrógeno.
Matemáticamente, el pH se define de la siguiente manera:
𝒑𝑯 = − 𝐥𝐨𝐠[𝑯𝟑 𝑶 ] [𝑯𝟑 𝑶 ] 𝒆𝒔 𝒍𝒂 𝒄𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒐𝒕𝒐𝒏𝒆𝒔
El pH se puede medir en una solución acuosa utilizando una escala de valor numérico que
mide las soluciones ácidas (mayor concentración de iones de hidrógeno) y las alcalinas (menor
concentración) de las sustancias. La escala numérica que mide el pH de las sustancias
comprende los números de 0 a 14, las sustancias serán más ácidas a medida que se acercan al
0 y las sustancias serán más básicas a medida que se acercan al 14. Si una disolución tiene un
pH aproximado de 7 significa que no es ni ácida ni básica, es una sustancia neutra.
Para medir el pH se puede hacer de varias maneras: utilizando un pH-metro, utilizando un
indicador o utilizando un papel indicador.
El pH-metro es un instrumento que mide la actividad del ion hidrógeno en soluciones
acuosas, indicando su grado de acidez o alcalinidad. El pH-metro mide la diferencia de
potencial eléctrico entre un electrodo de pH y un electrodo de referencia. Este
instrumento es muy preciso y requiere que se calibre antes de cada medición. Para
calibrarlo se utilizan dos disoluciones tampón, una a pH=4,00 y otra a pH=10,00 para
que abarcar el rango de valores a medir.
El indicador es una sustancia que permite medir el pH de un medio cambiando su
color de la forma neutra a la forma iónica. Este cambio de color normalmente es
debido a la pérdida o ganancia de protones. Estos indicadores tienen un intervalo de
viraje de dos unidades de pH.
El papel o tira indicadores es un papel que está impregnado con indicadores para que
reaccionen con las sustancias indicando un color dependiendo del valor del pH. Es un
material poco preciso y desechable. La manera de utilizarlo es sumergiéndola en la
disolución, esperar unos segundos y comparar los colores obtenidos con la escala de
colores que mide el pH.
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, Práctica 1 Experimentación en Ingeniería Química I
Determinación de pH, Grado de Ingeniería Química
conductividad, densidad y
viscosidad.
Determinación de la conductividad.
La conductividad es la capacidad que tiene un objeto de conducir la electricidad o el calor. La
diferencia entre la conductividad y la conductancia es que la conductancia es una propiedad de
la resistencia eléctrica.
Dicha capacidad depende directamente de la estructura atómica del material y de otros
factores como la temperatura o el estado de agregación en la que esté (líquido, sólido o
gaseoso). Se representa con la letra griega sigma (𝜎) y se suele expresar en las unidades del
Sistema Internacional como mS/m ó 𝜇S/cm.
En los líquidos, la conductividad está vinculada a la existencia de sales en etapa de solución, ya
que, con su disociación se producen cationes y aniones que pueden trasladar la energía
eléctrica cuando el líquido es sometido a un campo eléctrico. Dichos conductores iónicos los
llamamos electrolitos.
Para medir la conductividad utilizamos un conductímetro que es un aparato que mide la
resistencia eléctrica que ejerce un volumen de una disolución encerrado entre dos electrodos.
Este instrumento es preciso y necesita estar calibrado, para ello utilizamos una disolución
patrón cuya conductividad sea de 1288 mS/m ó 1413 𝜇S/cm.
Determinación de la densidad.
La densidad es una magnitud escalar que permite medir la cantidad de masa que hay en un
determinado volumen de sustancia y se representa con la letra griega rho (𝜌).
La densidad es una de las propiedades físicas de la materia y se puede observar en cualquier
estado en la que esté la materia (líquido, sólido o gaseoso). La fórmula para calcular la
densidad es la siguiente:
𝒎
𝝆=
𝒗
De aquí podemos deducir que la densidad es inversamente proporcional al volumen, cuanto
menor sea el volumen ocupado por determinada masa, mayor será la densidad. Algunas de las
unidades en el Sistema Internacional que utilizamos para representar la densidad son kg/m3 o
g/cm3.
La densidad del agua es de 1 g/ cm3, esto significa que, si tomamos un cubo de 1 cm de lado y
lo llenamos de agua, el agua contenida en ese cubo tendrá una masa de 1 gramo.
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Experimentación en Ingeniería química I
Grado de Ingeniería Química
Universidad de Las Palmas de G.C.
, Práctica 1 Experimentación en Ingeniería Química I
Determinación de pH, Grado de Ingeniería Química
conductividad, densidad y
viscosidad.
Índice.
1. Introducción y fundamentos teóricos.
2. Objetivos.
3. Equipos y materiales.
4. Procedimiento experimental.
5. Datos registrados.
6. Cálculos y cuestiones.
7. Conclusiones.
8. Bibliografía.
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, Práctica 1 Experimentación en Ingeniería Química I
Determinación de pH, Grado de Ingeniería Química
conductividad, densidad y
viscosidad.
Introducción y fundamentos teóricos.
La práctica que vamos a realizar se basa en el manejo y la calibración de los equipos que más
se utilizan en el laboratorio para medir las propiedades físicas y químicas de las disoluciones.
Principalmente nos vamos a centrar en los siguientes equipos: medición de pH, medición de
conductividad, medición de densidad y medición de viscosidad. A continuación, vamos a ir
definiendo cada uno de los conceptos más importantes de cada uno.
Determinación del pH.
El pH es una medida de acidez o alcalinidad que indica la cantidad de iones de hidrógeno
presentes en una solución o sustancia. Las siglas significan Potencial de hidrógeno.
Matemáticamente, el pH se define de la siguiente manera:
𝒑𝑯 = − 𝐥𝐨𝐠[𝑯𝟑 𝑶 ] [𝑯𝟑 𝑶 ] 𝒆𝒔 𝒍𝒂 𝒄𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒐𝒕𝒐𝒏𝒆𝒔
El pH se puede medir en una solución acuosa utilizando una escala de valor numérico que
mide las soluciones ácidas (mayor concentración de iones de hidrógeno) y las alcalinas (menor
concentración) de las sustancias. La escala numérica que mide el pH de las sustancias
comprende los números de 0 a 14, las sustancias serán más ácidas a medida que se acercan al
0 y las sustancias serán más básicas a medida que se acercan al 14. Si una disolución tiene un
pH aproximado de 7 significa que no es ni ácida ni básica, es una sustancia neutra.
Para medir el pH se puede hacer de varias maneras: utilizando un pH-metro, utilizando un
indicador o utilizando un papel indicador.
El pH-metro es un instrumento que mide la actividad del ion hidrógeno en soluciones
acuosas, indicando su grado de acidez o alcalinidad. El pH-metro mide la diferencia de
potencial eléctrico entre un electrodo de pH y un electrodo de referencia. Este
instrumento es muy preciso y requiere que se calibre antes de cada medición. Para
calibrarlo se utilizan dos disoluciones tampón, una a pH=4,00 y otra a pH=10,00 para
que abarcar el rango de valores a medir.
El indicador es una sustancia que permite medir el pH de un medio cambiando su
color de la forma neutra a la forma iónica. Este cambio de color normalmente es
debido a la pérdida o ganancia de protones. Estos indicadores tienen un intervalo de
viraje de dos unidades de pH.
El papel o tira indicadores es un papel que está impregnado con indicadores para que
reaccionen con las sustancias indicando un color dependiendo del valor del pH. Es un
material poco preciso y desechable. La manera de utilizarlo es sumergiéndola en la
disolución, esperar unos segundos y comparar los colores obtenidos con la escala de
colores que mide el pH.
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, Práctica 1 Experimentación en Ingeniería Química I
Determinación de pH, Grado de Ingeniería Química
conductividad, densidad y
viscosidad.
Determinación de la conductividad.
La conductividad es la capacidad que tiene un objeto de conducir la electricidad o el calor. La
diferencia entre la conductividad y la conductancia es que la conductancia es una propiedad de
la resistencia eléctrica.
Dicha capacidad depende directamente de la estructura atómica del material y de otros
factores como la temperatura o el estado de agregación en la que esté (líquido, sólido o
gaseoso). Se representa con la letra griega sigma (𝜎) y se suele expresar en las unidades del
Sistema Internacional como mS/m ó 𝜇S/cm.
En los líquidos, la conductividad está vinculada a la existencia de sales en etapa de solución, ya
que, con su disociación se producen cationes y aniones que pueden trasladar la energía
eléctrica cuando el líquido es sometido a un campo eléctrico. Dichos conductores iónicos los
llamamos electrolitos.
Para medir la conductividad utilizamos un conductímetro que es un aparato que mide la
resistencia eléctrica que ejerce un volumen de una disolución encerrado entre dos electrodos.
Este instrumento es preciso y necesita estar calibrado, para ello utilizamos una disolución
patrón cuya conductividad sea de 1288 mS/m ó 1413 𝜇S/cm.
Determinación de la densidad.
La densidad es una magnitud escalar que permite medir la cantidad de masa que hay en un
determinado volumen de sustancia y se representa con la letra griega rho (𝜌).
La densidad es una de las propiedades físicas de la materia y se puede observar en cualquier
estado en la que esté la materia (líquido, sólido o gaseoso). La fórmula para calcular la
densidad es la siguiente:
𝒎
𝝆=
𝒗
De aquí podemos deducir que la densidad es inversamente proporcional al volumen, cuanto
menor sea el volumen ocupado por determinada masa, mayor será la densidad. Algunas de las
unidades en el Sistema Internacional que utilizamos para representar la densidad son kg/m3 o
g/cm3.
La densidad del agua es de 1 g/ cm3, esto significa que, si tomamos un cubo de 1 cm de lado y
lo llenamos de agua, el agua contenida en ese cubo tendrá una masa de 1 gramo.
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