Determinación de la densidad de metales elementales – Química

El término densidad representa una relación entre la masa de una sustancia y el volumen de esa sustancia. Por tanto, cuanto mayor es la densidad de un cuerpo, mayor es su masa por unidad de volumen. La densidad se expresa generalmente en química en gramos por mililitro (g / ml) para referirse a sustancias en estado líquido, y en gramos por centímetro cúbico para referirse a objetos en estado sólido.

A continuación se propone un experimento, el cual se divide en dos partes, una para metales elementales y otra para aleaciones metálicas, cuyos principales objetivos son determinar la densidad absoluta de metales elementales en estado sólido, relacionar los resultados encontrados con los mostrados en el Periódico. Tabla y también predecir la materia prima de las aleaciones de metales comunes.

Este experimento se puede realizar sin necesidad de más instrumentación de laboratorio, requiriendo solo una balanza analítica de relativa precisión, vasos de precipitados y pipetas graduadas. Como reactivos, se recomienda utilizar metales en estado sólido de hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn), estaño (Sn), aluminio (Al), plomo (Pb) y cromo (Cr), todos en pequeñas porciones (estas deben introducirse en el vaso de precipitados), o incluso otros metales que estén disponibles.

Primera parte del experimento: densidad absoluta de metales.

1. Separe tres masas distintas de cada metal; con la ayuda de la balanza, péselos por separado, anotando el resultado.
2. En un vaso de precipitados, agregue un volumen específico de agua con una pipeta graduada. Este volumen debe determinarse con precisión. Ensamble tres sistemas de la misma manera.
3. Agregue a cada sistema la masa respectiva del metal pesado en el ítem 1, observando un aumento en el nivel del agua, que caracteriza el volumen del metal.
4. Determine la relación masa / volumen de cada sistema.
5. Promedio de los resultados obtenidos.
6. Compare el resultado obtenido con el descrito en la Tabla Periódica.

2da parte del experimento: identificación de metales en aleaciones.

1. Repita los puntos 1 a 5 (1ª parte).
2. Compare, por proximidad, el valor obtenido con resultados anteriores.

A continuación, se sugieren algunos temas para debatir después de que se haya realizado el experimento en las partes 1 y 2.

1. Cómo se pueden realizar los cálculos de densidad para cada metal.
2. Elaboración de una tabla con los resultados encontrados y presentados en la Tabla Periódica.
3. ¿Cómo se pueden calcular los errores porcentuales de los valores obtenidos?
4. Presentación de hipótesis que justifiquen tales errores.
5. Elaboración de una tabla con resultados para aleaciones metálicas.
6. Comparación de dichos resultados con la densidad absoluta de los metales calculada previamente, deduciendo posible composición de dichas aleaciones.

Referencias:
ATKINS, Peter; JONES, Loreta; Principios de la química: cuestionando la vida moderna y el medio ambiente, Porto Alegre: Bookman, 2001.