Fundamentos de la Medición en el Laboratorio de Química: Errores e Instrumentación Esencial

Principios de la Medición Correcta y el Error Experimental

La expresión de una Medición Correcta siempre debe incluir la incertidumbre asociada:

$$Lectura \pm Error\ Experimental$$

Definición y Tipos de Error

El Error Experimental es la incertidumbre que acompaña la lectura que se realiza con un instrumento de medición.

• Error Absoluto (E.a): Expresa la diferencia entre el valor medido y el valor real de lo medido. Se calcula comúnmente como: $E.a = \frac{Apreciación}{5}$
• Error Relativo (E.r): Es el cociente entre el error absoluto y el valor leído.
• Error Porcentual (E.%): Se obtiene multiplicando el error relativo por cien. $E.\% = E.r \times 100$

Medición de Volumen

Al medir volúmenes de líquidos, es crucial considerar el Menisco, que es la curvatura que se produce en la superficie de un líquido en las proximidades de las paredes del recipiente que lo contiene.

Instrumentos para la Medida de Volúmenes

Los instrumentos volumétricos permiten el trasvase o la medición de volúmenes de líquidos con diferentes grados de precisión:

• Pipetas

  Permiten el trasvase de volúmenes exactos de un recipiente a otro.

  • Pipetas Aforadas: Vierten un volumen único y fijo (rango típico: 0,5 a 200 ml). Ofrecen alta precisión.
  • Pipetas Graduadas: Permiten el vertido de un volumen igual o inferior a su capacidad máxima (rango típico: 0,1 a 25 ml).
  • Pipetas Automáticas: Se cargan y descargan mediante la acción del dedo pulgar sobre un pistón. Se utilizan cuando es necesario verter un volumen determinado repetidas veces.

• Probetas

  Se utilizan para medir volúmenes, generalmente superiores a 25 ml. No se recomiendan para lecturas que requieren gran precisión. Igualmente, se utilizan para medir volúmenes irregulares.

• Buretas

  Se emplean para dispensar con exactitud volúmenes de líquidos a un contenedor (típicamente en titulaciones). La precisión es superior a la obtenida con una pipeta graduada.

Medición de Gases

Para medir volúmenes de gases producidos en un sistema de fermentación, se utiliza el Tubo de Fermentación. El volumen de gas se calcula midiendo el volumen de líquido desplazado por el gas.

Medición de Temperatura

Instrumento: Termómetro

El Termómetro es el instrumento utilizado para medir la temperatura. Consiste en un tubo capilar unido a un bulbo que contiene mercurio o alcohol teñido de rojo.

Escalas de Temperatura

• Escala Centígrada (Celsius, °C)

  Se define como 0 °C la temperatura de congelación del agua y como 100 °C la temperatura de ebullición al nivel del mar.

• Escala Fahrenheit (°F)

  La temperatura de congelación del agua está indicada en 32 °F y la de ebullición a los 212 °F. La conversión de Celsius a Fahrenheit es: $F = \frac{9 \times C}{5} + 32$

• Escala Kelvin (K)

  El punto de congelación del agua se establece en 273 K. La conversión de Celsius a Kelvin es: $K = C + 273$

Medición de Masa

Conceptos Fundamentales

• Masa: Medida invariable de la cantidad de materia de un objeto.
• Peso: Fuerza de atracción ejercida sobre el objeto por su entorno (depende de la gravedad).

Instrumentos: Balanzas

Las balanzas se clasifican según su capacidad y sensibilidad:

• Balanza Analítica: Pueden ser mecánicas o electrónicas. Tienen una capacidad típica entre 100 y 200 g y una apreciación (sensibilidad) de 1 a 0,1 mg. Se usan para mediciones de alta precisión.
• Balanzas Auxiliares (o de Precisión): Permiten pesar masas mayores (típicamente de 1 a 2 kg) y tienen una sensibilidad de 0,1 g.