4° cuatrimestre

Química Analítica

Actividad 4: Práctica 1. Calibración de material volumétrico.

Alumno: Fernando Enrique Heinz

Maestro: Ramón Gertrudis Valdez Melchor

Actividad 4: Práctica 1. Calibración de material volumétrico.

Comparación de la masa de 10ml de agua medidos en diferentes materiales volumétricos.

Se utilizó una probeta, una pipeta graduada, una pipeta volumétrica y una bureta para llenar con

10ml de agua destilada cuatro vasos de precipitados (uno con cada instrumento), para determinar

cuan preciso es cada material volumétrico. Los resultados se exponen en la tabla; en ella se

encuentran los valores de masa de los vasos de precipitados utilizados con cada material

volumétrico, luego la masa de cada vaso con agua destilada. La masa fue medida en una balanza

analítica.

Masa de 10ml de agua vertida por una probeta, una pipeta graduada, una pipeta volumétrica y una

bureta

Vaso de precipitado(g)

Vaso + agua destilada (g)

Pesada 1

Vaso + agua destilada (g)

Pesada 2

Vaso + agua destilada (g)

Pesada 3Probeta 30.4411 40.2201 40.2198 40.2196Pipeta graduada 35.7681 45.5783 45.5688 45.4599Pipeta volumétrica 34.9434 44.8067 44.7956 44.8013Bureta 25.3734 35.2385 35.2367 35.2392

Equipo usado en la práctica:

Vaso de precipitado Probeta

BuretaPipeta graduada

Pipeta volumétrica

Marco teórico

Instrumentos de medida: Sensibilidad, precisión, incertidumbre.

La parte fundamental de todo proceso de medida es la comparación de cierta cantidad de la

magnitud que deseamos medir con otra cantidad de la misma que se ha elegido como unidad patrón.

En este proceso se utilizan los instrumentos de medida que previamente están calibrados en las

unidades patrón utilizadas (ver Centro Español de Metrología).

Los instrumentos de medida nos permiten realizar medidas directas (un número seguido de la

unidad) de una magnitud.

Un instrumento de medida se caracteriza por los siguientes factores:

Sensibilidad. Es la variación de la magnitud a medir que es capaz de apreciar el instrumento.

Mayor sensibilidad de un aparato indica que es capaz de medir variaciones más pequeñas de

la magnitud medida.

Precisión. La medida que es capaz de apreciar un instrumento. Está relacionada con la

sensibilidad. A mayor sensibilidad, menores variaciones es capaz de apreciar, medidas más

pequeñas nos dará el instrumento.

Un instrumento de medida debe ser capaz de medir la cifra más pequeña de su escala.

La incertidumbre está relacionada con el proceso de medida. Se trata del máximo error de la medida.

Evidentemente, está relacionada con la precisión del instrumento. Por regla general se toma como

incertidumbre la precisión del aparato, algunas veces aunque no sea demasiado correcto se toma la

mitad de la precisión como incertidumbre.

Errores experimentales.

Tenemos dos tipos de errores en el proceso de medida:

1. Errores sistemáticos. Tienen que ver con la metodología del proceso de medida (forma de

realizar la medida):

Calibrado del aparato. Normalmente errores en la puesta a cero. En algunos casos

errores de fabricación del aparato de medida que desplazan la escala. Una forma de

arreglar las medidas es valorando si el error es lineal o no y descontándolo en dicho

caso de la medida.

Error de paralaje: cuando un observador mira oblicuamente un indicador (aguja,

superficie de un líquido,...) y la escala del aparato. Para tratar de evitarlo o, al menos

disminuirlo, se debe mirar perpendicularmente la escala de medida del aparato.

2. Errores accidentales o aleatorios. Se producen por causas difíciles de controlar: momento de

iniciar una medida de tiempo, colocación de la cinta métrica, etc. Habitualmente se distribuyen

estadísticamente en torno a una medida que sería la correcta. Para evitarlo se deben tomar

varias medidas de la experiencia y realizar un tratamiento estadístico de los resultados. Se toma

como valor o medida más cercana a la realidad la media aritmética de las medidas tomadas.

Cálculo de errores: error absoluto, error relativo.

Bien sea una medida directa (la que da el aparato) o indirecta (utilizando una fórmula) existe un

tratamiento de los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de errores que se utilizan en los

cálculos:

Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto.

Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta

sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.

Error relativo. Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se

multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto

puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o

por defecto. no tiene unidades.

Cifras significativas.

Las cifras significativas de una medida están formas por los dígitos que se conocen no afectados por

el error, más una última cifra sometida al error de la medida. Así, por ejemplo, si digo que el

resultado de una medida es 3,72 m, quiero decir que serán significativas las cifras 3, 7 y 2. Que los

dígitos 3 y 7 son cifras exactas y que el dígito 2 puede ser erróneo. O sea, el aparato de medida

puede medir hasta las centésimas de metro (centímetros), aquí es donde está el error del aparato y

de la medida. Por tanto, has de tener en cuenta:

Que en física y en química el número de dígitos con das un resultado de una medida (directa

o indirecta) es importante. No puedes poner todos los dígitos que te da la calculadora. Los

resultados no pueden ser más precisos que los datos de donde se obtienen, es decir, los

resultados deben tener tantas cifras significativas o menos que los datos de procedencia.

No es lo mismo 3,70 m que 3,7 m. En el primer caso queremos decir que se ha precisado

hasta los centímetros mientras que en el segundo caso sólo hasta los decímetros.

Un aparato de medida debería tener el error en el último dígito que es capaz de medir. Así si

tengo una regla cuya escala alcanza hasta los milímetros, su error debería ser de más /

menos algún milímetro. Si el error lo tuviese en los centímetros no tendría sentido la escala

hasta los milímetros.

Cuando el resultado de una operación matemática nos dé como resultado un número con

demasiados dígitos hemos de redondearlo para que el número de cifras significativas sea coherente

con los datos de procedencia.

Notación científica.

Tanto en física como en química se suelen manejar números muy grandes o muy pequeños. Una

forma de evitar manejar demasiados dígitos (normalmente tendríamos problemas con las

calculadoras para introducirlos) es utilizar la notación científica.

Todo número en notación científica siempre viene expresado de la misma forma:

Una parte entera que consta de un número distinto de cero, seguido de una coma y de cifras

decimales.

Una potencia de diez, con exponente positivo o negativo.

Si todas las medidas de una misma magnitud están expresadas en notación científica, para

compararlas sólo deberemos ver el exponente de la potencia de diez. Ese exponente representa lo

que denominamos grado de magnitud.

Cálculos con datos experimentales.

La estadística es muy importante en la Ciencias Experimentales. Toda experiencia debería tener

detrás un estudio estadístico que nos indique cuantos datos debemos tomar y cómo tratarlos una vez

realizada la misma.

Como se trata de iniciarte en las Ciencias Experimentales, las reglas que vamos a adoptar en el

cálculo con datos experimentales son las siguientes:

Una medida se debería repetir tres o cuatro veces para intentar neutralizar el error accidental.

Se tomará como valor real (que se acerca al valor exacto) la media aritmética simple de los

resultados.

El error absoluto de cada medida será la diferencia entre cada una de las medidas y ese valor

tomado como exacto (la media aritmética).

El error relativo de cada medida será el error absoluto de la misma dividido por el valor

tomado como exacto (la media aritmética).

Veamos la desviación y su aplicación en las medidas:

La desviación estándar (DS/DE), también llamada desviación típica, es una medida

de dispersión usada en estadística que nos dice cuánto tienden a alejarse los valores concretos

del promedio en una distribución.

De hecho, específicamente, la desviación estándar es "el promedio del cuadrado de la distancia de

cada punto respecto del promedio". Se suele representar por una S o con la letra sigma .

La desviación estándar de un conjunto de datos es una medida de cuánto se desvían los datos de su

media. Esta medida es más estable que el recorrido y toma en consideración el valor de cada dato.

σ=√∑i=1

n

¿¿¿¿¿

cálculo de la masa vertida en cada uno de los recipientes

Elemento 1° pesada 2°pesada 3° pesada

probeta 9.7790 gramos 9.7787 gramos 9.7785 gramos

Pipeta graduada 9.8103 gramos 9.8008 gramos 9.6919 gramos

Pipeta Volumétrica 9.8633 gramos 9.8522 gramos 9.8579 gramos

Bureta 9.8651 gramos 9.8633 gramos 9.8658 gramos

Cálculo de los valores del error absoluto, error relativo y % de error

Pipeta graduada Peso Error absoluto Error relativo % de error

1° pesada 9.8103 gramos -0.1897 -0.0189 -1.897%

2° pesada 9.8008 gramos -0.1992 -0.0199 -1.992%

3° pesada 9.6919 gramos -0.3081 -0.0308 -3.081%

Probeta

1° pesada 9.7790 gramos -0.2210 -0.0221 -2.21%

2° pesada 9.7787 gramos -0.2213 -0.0221 -2.21%

3° pesada 9.7785 gramos -0.2215 -0.0221 -2.21%

Pipeta

volumétrica

1° pesada 9.8633 gramos -0.1367 -0.0136 -1.367%

2° pesada 9.8522 gramos -0.1478 -0.0147 -1.478%

3° pesada 9.8579 gramos -0.1421 -0.0142 -1.421%

Bureta

1° pesada 9.8651 gramos -0.1349 -0.0134 -1.349%

2° pesada 9.8633 gramos -0.1367 -0.0136 -1.367%

3° pesada 9.8658 gramos -0.1342 -0.0134 -1.342%

Cálculo de la desviación estándar de los elementos de medida

Elemento Desviación estándar

Pipeta graduada 0.05371

Probeta 0.00025

Pipeta volumétrica 0.00453

Bureta 0.00105

Tabla de valores finales, precisión y exactitud

Vaso de precipitado(g)

Vaso + agua destilada (g)

Pesada 1

Vaso + agua destilada (g)

Pesada 2

Vaso + agua

destilada (g)

Pesada 3

Desviación estándar

Probeta 30.4411 40.2201 40.2198 40.2196 0.00025Pipeta graduada 35.7681 45.5783 45.5688 45.4599 0.05371Pipeta volumétrica 34.9434 44.8067 44.7956 44.8013 0.00453Bureta 25.3734 35.2385 35.2367 35.2392 0.00105

Conclusión: La bureta es el material más exacto y la probeta la más precisa.

Referencias:

http://platea.pntic.mec.es/pmarti1/educacion/3_eso_materiales/b_i/conceptos/conceptos_bloque_1_3.htm

http://www.disfrutalasmatematicas.com/datos/desviacion-estandar-calculadora.html

[Fundamentos de metrología / Ángel Mª Sánchez Pérez / Madrid: Sección de Publicaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. Universidad Politécnica de Madrid, DL 1999]

http://www.quiminet.com/articulos/logre-una-medicion-mas-precisa-en-liquidos-y-sustancias-de-laboratorio-2715689.htm