EQUIPO #5Calero Plaza María Fernanda
Cervantes Delgado Paloma
Gutiérrez Vélez Luis
Lizardi Becerra Alejandra
Martínez Rojas Miriam G.
Maure Allier José Fernando
Navarro Salamanca Enrique
Sevilla Bejar Renée
pH Y PRESIÓN
PRACTICA #3
Introducción
Para esta práctica utilizamos el programa Logger Lite para medir la presión, el pH, la temperatura y la conductividad de diferentes elementos.
¿Qué es el Logger Lite Pro?
Logger Lite Pro es un software de computación que sirve específicamente para la recopilación de diferentes datos y el análisis de ellos para las computadoras; también tiene la capacidad de crear documentos e incluir varias páginas dentro de un solo documento. Logger Pro funciona con diferentes sensores Vernier que se unen al LabPro para poder medir diferentes variables como: la temperatura, la presión, el pH y la conductividad. Estos sensores son de identificación automática que proporcionan resultados de alta calidad y consistentes, son fáciles de usar y contienen un mecanismo de USB, por el cual se conectan directamente a la computadora y muestra los resultados dentro de ella. Este programa cuenta con la capacidad de elaborar diversos gráficos o tablas al momento en el que se miden las variables, así como también puede mostrar los
resultados en diferentes unidades que se pueden escoger.
Reacción entre bicarbonato de sodio y ácido acético: La principal reacción estudiada en esta práctica es la generación de dióxido de carbono al combinar ácido acético (vinagre común) y bicarbonato de sodio. La reacción produce volúmenes de gas rápidamente, de tal manera que el espacio del contenedor es insuficiente para el gas dentro de éste. Esto resulta en un aumento en la presión en el contenedor, la cual fue demostrada en las gráficas.
La reacción funciona de la siguiente manera:
¿Qué es el pH?
El pH, es la abreviatura de Potencial Hidrogeno, este es un parámetro químico que mide el grado de acidez o alcalinidad de distintas sustancias. La escala del pH va del 0 al 14, los valores mayores a 7 son básicas o alcalinas y los valores menores a 7 son acidas. El 7 se considera neutro, un ejemplo de una sustancia con pH neutro es la sangre.
Matemáticamente el pH es el logaritmo negativo de la concentración molar de los iones hidrogeno o protones (H+) o iones hidronio (H3O).
Formulas:
- pH = -log [H+]
- pH = -log [H3O]
Escala de pH
Ácidos y Bases
Según Brönsted y Lowry un acido es cualquier sustancia capaz de aportar protones y base
aquella sustancia capaz de aceptarlos. Los ácidos aumentan la concentración de iones de hidrógeno, mientras que las bases disminuyen en la concentración de iones de hidrógeno (al aceptarlos).
Diferencias entre ácidos y bases:
¿Qué es el pOH?
El pOH o Potencial oxhidrilo es el logaritmo negativo de la concentración de iones oxidrilos (OH-) de una determinada solución.
Presión: es la relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica
Formula:
- pOH = -log[OH-]
La suma entre el pOH y el pH nos da 14.
Importancia del pH: El pH es muy importante para los procesos químicos y biológicos. Es por esto que para que todas las reacciones químicas se lleven acabo se necesita un pH especifico. Un ejemplo son las enzimas, que tienen un actividad máxima bajo un pH determinado. Si la sangre no se encuentra en sus rangos normales de pH que son de 7.35 - 7.45, las funciones vitales de los seres humanos se encuentran comprometidas.
Ácidos Fuertes: Un ácido fuerte es un electrolito fuerte, es decir una sustancia que al
mezclarse con agua se disocia totalmente en sus iones constituyentes. En los ácidos de Arrhenius un ácido fuerte es aquel que cede todos átomos de hidrógeno al agua para formar iones hidronio, un ejemplo de ello es el ácido clorhídrico.
Bases Fuertes: Una base fuerte es un electrolito fuerte, es decir una sustancia que al mezclarse con agua se disocia totalmente en sus iones constituyentes. En las bases de Arrhenius una base fuerte es aquella sustancia que cede todos sus grupos hidroxilo al agua. Muchos hidróxidos son bases fuertes, como el hidróxido de sodio.
Ácidos y Bases Débiles: son electrolitos débiles, es decir aquellas sustancias que no se
rompen eléctricamente a nivel molecular generando tres especies químicas, la primera es la molécula en sí que puede disolverse o no, y las otras dos sus electrolitos. En este caso se da una reacción reversible y el sistema con cuatro especies químicas ingresa en un equilibrio químico.
¿Qué es la conductividad eléctrica?
Es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica.
La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material.
Presión: es la relación que existe entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica
*Presión hidrostática
Los líquidos también pesan; por tanto, ejercerán una fuerza sobre la base del recipiente que los contiene.
A diferencia de los sólidos, los líquidos ejercen fuerzas sobre las paredes del recipiente que los contiene, fuerzas que son perpendiculares a dichas paredes; esto indica que los líquidos ejercen una presión no solo sobre el fondo del recipiente que los contiene, también sobre las paredes. A la presión ejercida por los líquidos se le denomina presión hidrostática.
Hipótesis:
- Características:
- Ejerce presión sobre cualquier superficie con la que esté en contacto.
- Aumenta con la profundidad.
- La presión se debe al peso del líquido, por lo que cuanto más denso sea el líquido mayor será la presión que ejercerá.
- La presión en un líquido es determinada por el peso que ejerce la columna del propio líquido. Siendo su fórmula:
-
El aire tiene masa y peso, y por lo tanto ejercerá una presión sobre la superficie de la Tierra.
La altura de la atmósfera, es de 10000 km. Hay, por tanto, una gran cantidad de aire encima de la Tierra. Este aire pesa y, por consiguiente, al igual que ocurría con los líquidos, ejercerá una presión sobre cualquier cuerpo que esté en contacto con él. Esta presión, al ser la presión ejercida por la atmósfera, se denomina presión atmosférica.
Depende fundamentalmente de la altura, es decir, del espesor de la capa de aire que hay encima del punto donde se mide la presión; Por esta razón, en una montaña, la presión será menor que a nivel del mar, ya que la altura de aire que hay encima de ella también es menor.
¿Qué es la temperatura?
La temperatura es un magnitud física que refleja la cantidad de calor, ya sea de un objeto o del medio ambiente. Dicha magnitud esta vinculada a la noción de frio de frio en menor temperatura y caliente en mayor temperatura. Esta relacionada con la energía interior de los sistemas termodinámicos, de acuerdo al movimiento de sus partículas, y cuantifica la actividad de las moléculas de la materia: a mayor energía sensible, más temperatura. El estado, la solubilidad de la materia y el volumen, dependen de la temperatura. La escala de pH varía entre 0 y 14, y el valor medio 7 indica que una sustancia no es ni ácida ni una base, es decir, es neutra. El agua es el ejemplo típico de una sustancia de pH neutro. La temperatura tendrá un efecto medible aunque muy ligero sobre el pH del agua. De hecho, el agua pura tiene un pH de 7 sólo exactamente a 25 grados Celsius, o 77 grados Fahrenheit. A medida que la temperatura del agua sube, el pH disminuye. Lo contrario también es cierto, de que el agua más fría tiene un valor de pH más alto. A los 60 grados Celsius (140 grados Fahrenheit), el agua pura registra un valor de pH de 6,96.
Objetivo: hacer uso de los sensores de presión, de pH, de temperatura y de conductividad
para los diferentes elementos para saber utilizarlos y llegar a una conclusión.
Hipótesis:
- Temperatura: Entre más temperatura tenga nuestra solución, mayor va a ser la captación de calor por parte del sensor, por lo que las graficas de temperatura van a subir en cuanto al tiempo. Si la temperatura se mantiene constante, las gráficas no van a mostrar un cambio notable.
- Presión: Entre mayor presión tenga el envase que contiene la sustancia, mayor se va a ver reflejado en la gráfica. Con el agua no va a haber ningún cambio, pero con la Coca-Cola, el Alka Seltzer , el ácido acético con bicarbonato y la Coca-Cola con mentó, la presión va a aumentar.
- pH: Entre más ácido sea nuestro elemento, la gráfica de presión subirá. El tiene un pH neutro, por lo que no va a haber cambio. El Alka Seltzer va a ser básico, por lo que va a haber un cambio en las gráficas.
- Conductividad: El agua no presentará ninguna conductividad, por lo que la gráfica se comportará igual. Con los demás elementos si va a haber una conductividad, y se verá reflejado en las gráficas.
Desarrollo
Materiales:
- Computadora
- Programa Logger Lite
- Sensor de presión, de temperatura, de conductividad y de pH.
- 50ml de agua
- 1 Alka Seltzer
- 100ml de Coca-Cola
- 1 mento (pastila)
- 200ml de ácido acético
- 10g de bicarbonato
- 3 vasos de precipitado 250ml (±25ml)
- 1 Matraz erlenmeyer 500ml (±25ml)
Procedimiento:
- Prender la computadora y abrir el programa de Logger lite
- Conectar los sensores (presión, temperatura, pH, conductividad) a la computadora y al labquest mediante los cables de USB.
- Poner 50ml de agua en un vaso de precipitado y meter los sensores al vaso.
- Medir la presión, temperatura, pH y conductividad del agua y anotar los resultados.
- Ponerle iniciar al programa y tomar las mediciones durante 60 segundos.
- Al cabo de los 60 segundos, obtener resultados de presión, temperatura, pH, y conductividad. *Ver imagen 1.
- Anotar datos iniciales y datos finales del agua.
- Poner 1 Alka Seltzer en el agua.
- Repetir los pasos 4, 5, 6, y 7 con el Alka Seltzer en el agua.
- Poner los 200ml ácido acético (3%) y los 10g de bicarbonato en el matraz Erlenmeyer y cerrarlo.
- Abrir la llave para que salga el aire extra en el matraz.
- Con el sensor de presión primero, tomar la presión después de 60 segundos.
- Insertar los sensores de temperatura, conductividad y pH al matraz y tomar las mediciones al cabo de 60 segundos.
- Anotar los datos
- Poner 50ml de Coca-Cola en un vaso de precipitado. *Ver imagen 2
- Repetir los pasos 4, 5, 6 y 7 con la Coca-Cola.
- Anotar resultados
- Poner el mento en los 50ml de Coca-Cola
- Repetir los pasos 4, 5, 6, y 7 con el mento en la Coca-Cola.
- Una ves tomadas las mediciones, realizar las conclusiones pertinentes.
Resultados:
Mediciones después de 60 segundos:
50 ml de Agua:
- Presión:77.88 kPa
- PH: 6.50
- Conductividad: 240 us/cm
- Temperatura: 20.5 C
1 Alka Seltzer:
- Presión: 135.45 kPa
- PH: 6.18
- Conductividad: 314
- Temperatura: 20.6
50 ml de Coca-Cola
- Presión: 124.5 kPa
- PH: 3.18
- Conductividad: 292.5
-Temperatura: 18.8
50ml de Coca-Cola con mentó:
- Presión 82.78
- Conductividad 291.8
- PH 3.20
- Temperatura 19.9
Ácido acético (3%) con bicarbonato:
- Presión: 121
- Conductividad: 6.7
- PH: 2.60
-Temperatura: 21
Análisis de Resultados:
El Alka Seltzer, Coca-Cola, Coca-Cola con mentó y acido acético con bicarbonato son sustancias acidas, algunas más fuertes o débiles que otras. El promedio de temperatura de las sustancias fue de 20.16, la temperatura más baja fue de 18.8 y las más alta de 21.
Esto nos indica que al ser acido podría ser que la temperatura se encuentre en esos rangos. Para concluir esto se necesitaría hacer más experimentos con sustancias que también sean bases. La presión de las 4 sustancias fue mayor a 77 y la conductividad vario mucho, de 6.7 a 314.
Conclusiones
María Fernanda:
Después de haber trabajado con el programa Logger Pro en esta práctica, pude observar en gráficos y tablas, las diferentes variables iniciales y finales que medimos, las cuales fueron la temperatura, el pH y la presión dentro de diferentes sustancias que utilizamos las cuales fueron el agua sola y con alka seltzer, la coca-cola sola y con mentos y el acido acético con bicarbonato de sodio. Puedo concluir que al estar analizando el experimento, observe un cambio relativamente grande en las variables iniciales de las sustancias medidas, comparadas con los resultados finales que obtuvimos, estos resultados se obtuvieron después de haber agregados algo a la sustancia inicial como fueron los mentos o el alka seltzer. La cambiante que se noto más afectada fue la del pH en las diferentes sustancias, ya que el agua tiene un pH neutro y al agregar una sustancia acida su composición química cambia totalmente. Aprendí a distinguir la evolución de las cambiantes y entendí el porqué de ello en esta práctica.
Miriam:
De la práctica podemos concluir que todo tipo de materia ocupa espacio. Sin embargo, es evidente que los gases, al tener mayor espacio entre sus moléculas, abarcan más espacio. Al ocasionar reacciones generadoras de gases en un espacio pequeño, las moléculas son empujadas más cerca y elevan la presión en el contenedor.
Luis:
Todas las sustancias tienen distintas propiedades, esto quiere decir que tienen diferente conductividad, presión, temperatura y pH. El programa “Logger Lite” nos ayuda a medir todas estas propiedades. Es importante saber todos estos factores de todas las sustancias, ya que afectan al cuerpo humano y lo hacen reaccionar de distintas maneras.
Es especialmente importante saber los distintos pH en el cuerpo y que puede modificarlos, ya que el pH hace posible que ocurran reacciones químicas en nuestro cuerpo que son vitales.
Paloma:
Al concluir con la práctica puedo decir que el objetivo fue logrado ya que aprendimos a utilizar el programa de Logger Lite junto con los sensores de presión, temperatura, pH y conductividad. Al utilizar elementos diferentes, me di cuenta de las reacciones que tiene cada uno de ellos. Fue bueno tomar 60 segundos como control en todas las sustancias para comparar resultados. Las gráficas nos muestran con mas detalle los resultados de cada una de las sustancias y así podemos darnos cuenta de sus reacciones. En las gráficas que no hay cambio es porque el elemento no hizo una reacción, como en el ejemplo del agua. Ésta practica nos ayudo mucho para entender como funciona Logger Lite así como los sensores, y que es lo que podemos hacer con ella.
Renee:
Esta práctica estuvo muy interesante ya que observamos diferentes variantes en soluciones acidas y básicas, las variables que medimos fueron: presión, pH, temperatura, entre otras cosas, el nivel de estas variantes cambia dependiendo de si las soluciones son acidas o básicas. Un ejemplo que observamos fue la coca cola donde la presión aumentó debido a que la bebida contiene gas y esto aumenta la presión. Fue muy interesante realizar esta práctica ya que aprendimos usar el programa logger lite, el cual te facilita medir muchas cosas y lo hace de manera interesante.
José Fernando:
En esta practica aprendimos a usar el programa de logger lite que nos sirvió para aprender a medir aspectos como la temperatura, la conductibilidad el pH Entre otros en diferentes sustancias. Vimos la diferencia de cómo subían las graficas al aplicarles presión o otras cosas como alka seltzer, Coca-Cola, etc. A mi personalmente me gusto mucho sobretodo cuando pusimos todos los sensores al mismo tiempo y vimos como iban cambiando las graficas al mismo tiempo en cuestión de segundos.
Alejandra:
En ésta práctica usamos productos tales como ácido acético y bicarbonato de sodio, Coca-Cola antes y después de ser agitada para generar diversas reacciones y así poder calcular y observar el cambio que se sufre entre el antes y después de la reacción, así como el tiempo empleado. Para llevar a cabo esa observación usamos Logger Lite, que es un software que facilita la obtención de datos tales como presión, qué tan ácida o básica es una solución, su temperatura, etc., a través de sensores que son conectados por un puerto USB a la computadora y crean una gráfica de estos datos, pienso que esto es muy útil ya que podemos apreciar con mayor definición estos datos y la forma en que se presentan.
Enrique:
En esta practica de laboratorio aprendí como funciona el equipo de Vernier y el software Logger Pro Demo. Aprendí como con diferentes materiales se puede medir la presión, la temperatura, el pH y la conductividad. Fue muy interesante observar en las graficas como por ejemplo la coca cola tenia su presion y al momento de mezclarlo con las pastillas mentos cambiaba su presion. Creo que fue una practica muy interesante y que ayudo a aprender como medir diferentes sustancias.
Bibliografía:
- Recuperado el 21 de septiembre de 2014 de http://www.fisicanet.com.ar/quimica/organica/ap1/acido_acetico01.gif
- Recuperado el 21 de septiembre de 2014 de http://bio-salud.net/wp-content/uploads/2013/10/bicarbonato.png.
- Física y química IES Domingo Miral
