Operaciones básicas del proceso, mezclas y disoluciones. QUIE0108. Sergio Hurtado Melo

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Operaciones básicas del proceso, mezclas y disoluciones. QUIE0108 - Sergio Hurtado Melo Peraciones Básicas En Planta Químic

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       Nota

      También existen otros sistemas, como por ejemplo el Sistema Anglosajón de Unidades, usado en países de habla inglesa como Reino Unido, Estados Unidos, etc.

       Unidades en el Sistema Internacional (SI)

      Este sistema recoge siete unidades denominadas fundamentales, a partir de las cuales se obtienen todas las demás, las cuales aparecen en la siguiente tabla.

Magnitud físicaNombre de la unidadAbreviatura
MasaKilogramoKg
LongitudMetrom
TiempoSegundos
TemperaturaKelvinK
Cantidad de sustanciaMolmol
Corriente eléctricaAmperioA
Intensidad lumínicaCandelacd

      Con frecuencia se usan una serie de prefijos para indicar los múltiplos de dichas unidades. Los más usados se recogen en la siguiente tabla.

PrefijoAbreviaturaSignificadoEquivalencia
GigaG1091 Gigametro (Gm) = 1 × 109 m
MegaM1061 Gigametro (Gm) = 1 × 106 m
KiloK1031 kilómetro (km) = 1 × 103 m
Decid10-11 decímetro (dm) = 1 × 10-1 m
Centic10-21 centímetro (cm) = 1 × 10-2 m
Milim10-31 milimetro (mm) = 1 × 10-3 m
Microμ10-61 micrómetro (μm) = 1 × 10-6 m
Nanon10-91 nanómetro (nm) = 1 × 10-9 m
Picop10-121 picómetro (Gm) = 1 × 10-12 m

       Escalas de temperatura

      La temperatura es una magnitud que se mide fundamentalmente según tres escalas, las cuales son:

      1 La escala Celsius (°C): toma el punto de congelación del agua en 0 °C y el de ebullición en 100 °C. Es la escala usada en la mayor parte de los países, incluido España.

      2 La escala Kelvin (K): es la escala de temperatura en el SI. El valor más bajo que puede alcanzarse en esta escala se llama cero absoluto y equivale a – 273,15 °C, por tanto 0 °C equivalen a 273,15 K. Para pasar de grados Celsius (°C) a grados Kelvin (K), se usa la siguiente relación:K = °C + 273,15

      3 La escala Fahrenheit (°F): es la escala usada en Estados Unidos, en la cual el punto de congelación del agua se sitúa en 32 °F y el de ebullición en 212 °F. Para pasar de grados Celsius (°C) a grados Fahrenheit (°F) o viceversa se usan las siguientes expresiones:

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       Ejemplo

      En Sevilla, durante el mes de agosto se ha alcanzado una máxima de 43 °C. Al expresar dicho valor en K y en °F se obtiene la siguiente solución.

      K = 43 + 273,15 = 316,15 K

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       Otras unidades obtenidas a partir de las fundamentales

      En la siguiente tabla se recogen las unidades en el SI de las principales magnitudes físicas usadas tanto que química como en física, algunas de las cuales se estudian en los capítulos sucesivos del presente manual.

Magnitud físicaNombre de la unidadAbreviatura
Volumenmetros cúbicosm3
Densidadkilogramos/metros cúbicoskg/m3
FuerzaNewtonN
PresiónPascalesPa
EnergíaJuliosJ
PotenciaVatiosW
Viscosidadkilogramos/metro∙segundokg/m∙s

      Otra forma usual de dar el volumen en química es en litros, teniendo en cuenta que un litro equivale a un decímetro cúbico (1 L = 1 dm3).

      Como se puede apreciar, la densidad es una magnitud que relaciona la masa (ya sea de un sólido, líquido o gas) con el volumen que ocupa. Otras unidades en las que se expresa la densidad son en gramos por centímetro cúbico (g/cm3) o en gramos por litro (g/L).

       Sabía que...

      La densidad del agua a 25 °C (temperatura ambiente) es de 1 g/cm3.

      Todas las magnitudes deben estar en las mismas unidades, es decir, si la masa la dan, por ejemplo, en kilogramos, primero habría que convertir la masa en gramos, ya que la densidad viene expresada en g/cm3, o bien haber pasado dicha densidad a Kg/m3.

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       Aplicación práctica

       Se necesitan 20 g de etanol para llevar a cabo una prueba de destilación y en el laboratorio se dispone de una garrafa del mismo. Sabiendo que la densidad del alcohol es de 0,79 g/cm3, ¿qué volumen, en mililitros, se ha de tomar de dicha garrafa?

       SOLUCIÓN

      De la definición de densidad se obtiene el volumen de alcohol necesario en centímetros cúbicos:

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      Una vez calculado el volumen en centímetros cúbicos, este se expresa en mililitros a través de una simple regla de tres o un factor de conversión (el cual se estudiará en profundidad más adelante) teniendo en cuenta que 1 L equivale a 1 dm3:

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      Se deduce del resultado obtenido, que 1 cm3 equivale a 1 mL.

       Incertidumbre en la medida

      En las mediciones en química se suelen obtener muchos números inexactos, es decir, que tienen alguna incertidumbre o error en su medida. Lo contrario son números exactos, que tienen un valor definido, como por ejemplo contar el número de alumnos que asiste a una clase. Esta incertidumbre en los números inexactos es debida a errores inherentes de los equipos de medida o a errores humanos -distintas personas realizando una misma medición pueden obtener resultados distintos-. De esta forma, se introducen los conceptos de:

      1 La precisión: mide la concordancia que existe entre distintas mediciones individuales de una misma magnitud.

      2 La

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