experiencia 2 precision y exactitud
DESCRIPTION
El objetivo de esta experiencia de laboratorio, es diferenciar los términos exactitud y precisión, de manera que se pueda expresar correctamente una medición y se logre calcular la incertidumbre de la misma.TRANSCRIPT
Universidad Autónoma de Chiriquí
Facultad de Medicina
Escuela de Emergencias Médicas
Informe de laboratorio
Medición: precisión y exactitud
Realizado por:
Villarreal Saily 4-761-169
Rodríguez Aliethy 4-739-1532
De León Nazareth 2-732-1422
Saldaña Luis 4-770-1117
Castillo Luis 4-746-1718
Profesor: William de Gracia
Fecha de entrega
Viernes 7 de septiembre de 2012
Objetivos
Diferenciar los conceptos de exactitud y precisión
Expresar correctamente una medición
Calcular la incertidumbre en una medición
Resumen
En esta experiencia se buscó medir la precisión y exactitud de los
elementos de laboratorio, mediante el cálculo del error absoluto y la
desviación estándar. Los propósitos de este experimento se plantearon
desde el inicio: practicar el cálculo y la expresión, de las densidades de
sólidos y líquidos como resultados de experimentos. Y establecer la
diferencia de conceptos entre exactitud la cual depende del
instrumento y precisión que depende del observador. Para realizar
dichos cálculos se realizaron pruebas con elementos volumétricos
(pipeta, probeta) y un vaso de precipitados, analizando su precisión y
exactitud, tomando como referencia absoluta una bureta, también se
determinó la masa promedio y la determinación estándar de la
medición por medio del peso de los centavos.
Luego de estas experiencias deberíamos ser capaces de saber,
dependiendo del uso requerido y el nivel de precisión y exactitud que
requiera una experiencia determinada, que elementos de laboratorio vamos a utilizar en nuestros trabajos.
Introducción
La ciencia depende de la información cuantitativa que se obtenga es
decir las mediciones. El resultado de estas mediciones nos lleva a
realizar conclusiones, aunque se sabe que toda medición está sujeta a
errores, por ello la calidad de estas es fundamental. La exactitud y la
precisión son elementos necesarios en toda medición. La exactitud es el
grado de concordancia entre el valor medio y el verdadero y la
precisión no es más que la capacidad de un instrumento de dar el
mismo resultado en mediciones diferentes realizadas en las mismas
condiciones. Es decir que es el grado de repetición de una medida dada
en términos de incertidumbre. No debe confundirse con exactitud.
Materiales y reactivos
Materiales Reactivos
4 centavos de antes de 1981
4 centavos después de 1983
Regla de 30cm
Clips grandes
Balanza granataria.
Probeta de 50mL.
Vaso Químico de 200mL.
Pipeta de 1mL.
NaCl
Agua ( H2O)
Toxicidad de los reactivos
NaCl (Cloruro de Sodio)
Sinónimos: Sal refinada, Halito, Sal de roca, Sal de mar, Sal de cocina.
Apariencia: Sólido blanco cristalino, higroscópico.
Información toxicológica: No es un producto tóxico.
Efectos para la salud
Inhalación: Irritación de la nariz y la garganta.
Ingestión: No presenta ningún efecto.
Piel: Posible irritación.
Ojos: Las soluciones muy concentradas pueden ocasionar irritación.
El polvo ocasiona enrojecimiento y puede ser perjudicial para los
ojos.
Manipulación
Usar siempre protección personal así sea corta la exposición o la
actividad que realice con el producto. Mantener estrictas normas de
higiene, no fumar, ni comer en el sitio de trabajo. Conocer en donde está el equipo para la atención de emergencias.
Primeros auxilios
Inhalación: Trasladar al aire fresco. Si no respira administrar
respiración artificial. Si respira con dificultad suministrar oxígeno.
Mantener la víctima abrigada y en reposo. Buscar atención médica si
es necesario.
Ingestión: Lavar la boca con agua. Si está consciente, suministrar
abundante agua. No inducir el vómito. Buscar atención médica si es
necesario.
Piel: Retirar la ropa y calzado contaminados. Lavar la zona afectada
con abundante agua y jabón, mínimo durante 15 minutos. Si la
irritación persiste repetir el lavado. Buscar atención médica de
inmediato.
Ojos: Lavar con abundante agua, mínimo durante 15 minutos.
Levantar y separar los párpados para asegurar la remoción del
químico. Si la irritación persiste repetir el lavado. Buscar atención
médica.
Procedimiento
A. DETERMINACIÓN DE LA MASA PROMEDIO Y DESVIACION ESTANDAR
B. DETERMINACIÓN DE LA PRECISIÓN
C. CALCULO DE % DE ERROR EN DENSIDAD DE LÍQUIDOS
Pesar individualmente
centavos antes de 1981
Calcular X para masa de
centavos
Repetir proceso con
centavos desp. De 1983
Pesar juntos los centavos antes
de 1983 y repetir proceso con los
centavos después de 1983
Medir 5 ml de H2O
en probeta Pipetear un ml de H2O
y contar gotas
contenidas
Repetir proceso de
extracción y contar
gotas
Determinar precisión
por cálculo de
desviación
Pesar vaso químico;
medir H2O en probeta Transferir líquido al vaso y
volver a pesar: determine
densidad de H2O
Repetir proceso agregando
NaCl al H2O Comparar densidades de
agua sola y de agua con sal
D. FACTOR DE CONVERSIÓN Y % DE ERROR
Medir en cm un clip por cada
integrante de grupo
Repetir lo mismo en
pulgadas;
Calcular valor promedio de
ambas mediciones y factor
de conversión
Determinar porcentaje de
error
Resultados
A. DETERMINACIÓN DE LA MASA PROMEDIO Y DESVIACIÓN
ESTANDAR.
Centavos antes de 1981
Masa Centavos después de 1983
Masa
1977 3.04g 1983 2.36
1980 3.00g 1996 2.65
1979 3.03g 2001 2.65
1968 3.14g 2011 2.65
Masa total 12.21
Masa total 10.31
Todos los centavos antes de 1981
12.21g Todos los centavos antes de 1983
10.3g
Año Mi (g) Ei:(Mi-M) (g) ΙEiΙ (g) ΙEiΙ2 (g)2
1977 3,04 3,04-2,36= 0.68 0,68 0,4624 1980 3,00 3,00-2,65= 0.35 0,35 0,1225 1979 3,03 3,03-2,65= 0.38 0,38 0,1444 1968 3,14 3,14-2,65= 0.49 0,49 0,2401 ∑Xi=12,2 ∑ Ei = 1.90 ∑ΙEiΙ= 0,47 ∑ΙEiΙ
2= 0.9694
Valor promedio ∑Mi=(3,00 + 3,04+ 3,03 +3,14) 4 ∑Mi= 12,2 g 4 ∑Mi = 3,05 g
Dispersión Media ∑ΙEiΙ= (0,68 + 0,35 + 0,38 + 0,49) g 4 ∑ΙEiΙ = 1,9 g 4 ∑ΙEiΙ = ±0,475 g
B. DETERMINACIÓN DE LA PRECISIÓN
Se vertieron 5.0mL de agua y luego en la pipeta (con una medida de incertidumbre
de ±0.006mL) se sacó 1mL. Posteriormente el procedimiento se desarrollo 2 veces
más. En cada una se contó la cantidad de gotas.
Pruebas Número de gotas
Prueba 1 20 gotas
Prueba 2 21 gotas
Prueba 3 22 gotas
Promedio del número de gotas
21 gotas
Para determinar la precisión se calculó la desviación de la siguiente forma:
Calculando:
21-20= (1)2 = 1
21-21= (0)2 = 0
22-21= (1)2 = 1
Ι2Ι = 2
Reemplazando en la fórmula:
S= ±√∑(x-x1)2/n-1 = ±√2/2 = ±1
Por lo que la respuesta del cálculo de desviación es (21±1) gotas.
DE ACUERDO AL MÓDULO
DESVIACIÓN ESTANDAR= VALOR MAS ALTO-VALOR MAS BAJO/ # DE
MEDICIONES
Desviación Estándar S = ±√∑ ΙEiΙ N - 1 S = √± 0,475 g2
√ 3
S =
DESVIACIÓN ESTANDAR= 22-20/3
D.E.= 0.66
C. CALCULAR EL % DE ERROR EN LA DETERMINACIÓN DE LA
DENSIDAD DE LOS LÍQUIDOS.
En esta sección se pesó un vaso químico y en una probeta con una
incertidumbre de ±0.4 mL.
Instrumento Medición
Vaso químico 118.64g Vaso químico con agua
137.79g
Se procedió a calcular la masa de al agua restando el medida 2 de la
medida 1 de la siguiente forma:
(137.79g-118.64g) = 19.5g
La densidad se calcula dividiendo la masa entre el volumen.
D= m/V
Reemplazando obtenemos:
D= 19.5g/20mL = 0.96 g/mL
Calculando el porcentaje de error es del 4%
% de error= 1.0g/mL – 0.96g/mL x100 = 4%
1.0 g/mL
Al repetir el procedimiento pero agregarle el NaCl los resultados obtenidos fueron:
Instrumento Medición
Vaso químico 118.64g Vaso químico con agua y sal
140.32g
Se procede a calcular la masa del agua m= 140.32g-118.64g. Posteriormente se
calcula la densidad del agua.
D=m/V
D= 21.68g/20mL = 1.08g/mL
Al comparar la densidad teórica del agua sola y la del agua salada observamos
que la densidad del agua se vio afectada al agregarle el NaCl. La densidad del
agua aumentó de su valor teórico (1.0g/mL) a 1.08g/mL.
D. CALCULANDO FACTOR DE CONVERSIÓN Y EL % DE ERROR.
CLIPS(PRUEBA 1) MEDIDA(cm) CLIPS(PRUEBA 2) MEDIDA(pulgadas)
Clip 1 9.6cm Clip 1 3.12pulgadas
Clip 2 9.7cm Clip 2 3.13 pulgadas
Valor sumado 19.3cm Valor sumada 6..25pulgadas
Valor promedio 9.65cm Valor promedio 3.12 pulgadas
Factor de conversión
Una pulgada= 2.6cm
9.65cm (1plg/2.6cm) = 3.71 cm
9.7cm / 2.59 cm = 3.81 cm
Calculando del % de error: 9.65cm- 9.7cm x 100 = 5 %
9.65cm
Discusión
Los centavos están hechos de cobre brillante, pero el brillo se pierde
poco a poco porque el cobre reacciona lentamente con el oxígeno
presente en el aire. Al calcular la masa promedio de los centavos y
desviación estándar se obtuvo que los centavos mejores fabricados son
los de que fueron creados antes de 1981, ya al momento de la medición
presentaron una masa mayor; al ser pesados en grupo e
individualmente. Esto se debe a que el cobre utilizado en aquellos años,
era de mejor calidad que el que se utiliza para la elaboración de los
centavos de años más recientes. A parte de que con el paso de los años
los centavos por ser de cobre, pierden parte de sus componentes con el
paso de los años.
La precisión es la capacidad de un instrumento de dar el mismo
resultado en mediciones diferentes. Para determinarla se comprobaron
las gotas que componen 1mL de agua en una pipeta, la cual como todo
instrumento de laboratorio tiene un margen de error, el cual influyo
como un factor de incertidumbre, para que al momento de trasvasar el
agua de un recipiente a otro el resultado obtenido, no sea exacto sin un
valor aproximado al real.
La densidad es la relación volumen-peso de un material. La densidad
del agua líquida es muy estable y varía poco con los cambios de
temperatura y presión. A la presión normal (1 atmósfera), el agua
líquida tiene una mínima densidad (0,958 kg/l) a los 100 °C. Al bajar la
temperatura, aumenta la densidad (por ejemplo, a 90 °C tiene 0,965
kg/l) y ese aumento es constante hasta llegar a los 3,8 °C donde alcanza
una densidad de 1 kg/litro. Al calcular el % de error en una medición,
para determinar la densidad de una sustancia liquida, en el caso del
agua; la cantidad de masa que existe en un determinado volumen varía
dependiendo del instrumento utilizado para medirla, debido a errores
de incertidumbre.
La sal común, es el cloruro de sodio (NaCl), es un compuesto soluble
en agua. Al añadir sal al agua esta aumenta su densidad, debido a que
esta tiene una mayor masa y densidad e impide la formación de
puentes de hidrógeno y las moléculas de agua, rodean los cristales de
NaCl, para disociarlos, por lo que las moléculas están más juntas, que
cuando es agua pura. En un volumen dado la densidad del agua se verá
afectada directamente y esto hará que aumente su valor teórico.
El factor de conversión es una fracción en la que el numerador y el
denominador valen lo mismo (son valores iguales expresados en
unidades distintas), por lo tanto la fracción de conversión vale la
unidad. Determinar el % de error de un clip, utilizando medidas de
diversas escalas como las pulgadas y los centímetros, dará como
resultado la cantidad de centímetros, existe en una pulgada. El error
dado al calcular la longitud de un clip que no mide más de 10cm, puede
deberse a que el instrumento utilizado para medirlo una regla, no está
graduado correctamente, lo que influye de manera directa en el % de
error de cualquier medida realizada con este instrumento.
Conclusiones
El porcentaje de error al determinar la densidad de un determinado
líquido como el agua, tiene que ver con la exactitud con que se efectúen
las medidas de su peso y el volumen que se pesa, así como el
instrumento utilizado para medir cierta cantidad de volumen.
Todas las medidas experimentales vienen afectadas de una
imprecisión, error de cálculo conocido como incertidumbre, que está
ligada con la precisión y exactitud, ya sea de un instrumento o del
observador.
Sabemos que todo resultado experimental se caracteriza por su
precisión y exactitud. Podemos concluir también que, dependiendo del
dispositivo que se utilice para medir afectará o no la precisión y
exactitud de la misma. Así, mediante la desviación estándar, pudimos
determinar cuánto se separan los datos y por otro lado, qué tanto
porcentaje de error se dieron en las mediciones.
Bibliografía
Petrucci, R.H., W.S. Harwood, and F.G. Herring, Química General. 8 ed.
2003, Madrid: Pearson Educación, S.A. 1288.
http://www.atmosphere.mpg.de/enid/1__Los_oc_anos_y_el_clima/-
_Las_propiedades_del_agua_3uj.html
http://www.uamenlinea.uam.mx/materiales/quimica/KONIGSBERG_FAINST
EIN_MINA_La_teoria_y_la_practica_en_el_labo.pdf
Cuestionario
1. ¿Cuál es la diferencia entre masa y peso?
R: La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo, mientras que el
peso es la fuerza con la que dicho cuerpo es atraído por la gravedad, además la
masa es una magnitud escalar, mientras que el peso es una magnitud vectorial.
2. ¿Cuál es la diferencia entre densidad y peso específico?
R: La densidad está relacionada con el grado de acumulación de materia (un
cuerpo compacto es, por lo general, más denso que otro más disperso), pero
también lo está con el peso, es decir, la relación entre masa de un cuerpo con
respecto a su volumen, llamada también masa específica. En cambio el peso
específico representa la fuerza con que la Tierra atrae a un volumen unidad de
la misma sustancia considerada, ósea es la propiedad de la materia que
relaciona el peso contenido con respecto a su volumen.
3. Mencione posibles causas de error que hayan afectado cada parte
del laboratorio.
R: las posibles causas que afectaron, cada parte del laboratorio fueron:
Las imprecisiones de manipulación del operador al momento de hacer
la medición
La mala manipulación por parte del operador al momento que realiza la
medición, contribuye a que haya un error de paralaje
Mala calibración del equipo; es decir el instrumento no marca cero
cuando la magnitud medida es nula (por ej., en una balanza).
Errores al momento de realizar las mediciones o establecer la diferencia
entre el valor medio y el valor real.