Las balanzas son instrumentos destinados a
determinar la masa de un cuerpo. Las balanzas se caracterizan por
su exactitud por su precisión y por
su sensibilidad. La primera cualidad se refiere a la propiedad que posee
cualquier instrumento físico para suministrar el resultado de una medida
con un valor coincidente con el verdadero; ello implica que el error sea lo
mas reducido posible. El término exactitud se toma con
frecuencia como equivalente al de precisión. La sensibilidad
esta determinada por la aptitud de determinar con exactitud resultados
de valores muy reducidos, y puede expresarse como la diferencia entre valores
extremos de varias medidas de la misma magnitud.
En general en todos los métodos de analisis químicos es
necesario determinar la masa (pesar) exacta en alguna etapa, y para esto se
utiliza una balanza analítica de precisión de 0,1 mg. . En
otras ocasiones no es necesario conocer la masa de una manera tan precisa, y
entonces se utilizan balanzas monoplato que son mas resistentes y de
menor precisión
Balanzas de laboratorio
Las balanzas de laboratorio son herramientas que proporcionan una gran
precisión en las medidas realizadas, por ello también son
denominadas como balanzas de precisión.
Estas balanzas pueden llegar a medir partículas que equivalen a
unamillonésima de gramo.
Este tipo de herramienta, dada su elevada precisión y
sensibilidadrequieren de cuidados específicos.
Debenestar protegidas de una caja de plastico o una de
vidrio para prevenir algo fundamental, no alterar la lectura de peso de la
materia a medir, debido a factores como el movimiento o las corrientes de aire
ambientales.
Otro de los aspectos críticos en este tipo de herramientas es
la temperatura ambiental, presión atmosférica y las
partículas de aire que intervienen en el momento de la
calibración del dispositivo.
Ademas, dado la gran cantidad de variables que intervienen durante la
medición, es importante llevar a cabo una calibración de la
bascula para conseguir esa precisión en las medidas que se
realicen.
La calibración es un proceso que debe realizarse de forma
periódicasegún las instrucciones que marque el fabricante del
dispositivo.
Tipos y usos
En el caso de los laboratorios de física se usan diferentes tipos de
herramientas de medición, cada una de ellas con sus propios sistemas de
medición.
Los tipos de balanzas y sus principales características son:
Balanza granataria: posee una capacidad de 2600 gramos, una sensibilidad de
hasta 0,01 gramo, aunque su velocidad de pesado es un tanto lenta.
- Balanza analítica: posee una capacidad de 200 gramos, una sensibilidad
de hasta 0,1 miligramo, es de un solo platillo y su velocidad de pesado es
alta.
- Balanza semimicro: posee una capacidad de 100 gramos, una sensibilidad de
hasta 0,01 miligramo, es de un solo platillo y su velocidad depesado es alta.
- Balanza micro: posee una capacidad de 30 gramos, una sensibilidad de hasta
0,001 gramo, es de un solo platillo y su velocidad de pesado es alta.
Algunas de las empresas mas importantes en el sector de balanzas para
laboratorios son Mettler (es.mt.com)
y Cobos (balanzascobos.com).
Antes de comprar cualquier tipo de balanza es altamente recomendable
elcontactar con el fabricante y especificar cuales son las
necesidades que se desean cubrir para adquirir a balanza adecuada.
El Termómetro es un instrumento empleado para medir la temperatura. El
termómetro mas utilizado es el de mercurio, formado por un
capilar de vidrio de diametro uniforme comunicado por un extremo con una
ampolla llena de mercurio. El conjunto esta sellado para mantener un
vacío parcial en el capilar. Cuando la temperatura aumenta el mercurio
se dilata y asciende por el capilar. La temperatura puede leerse en una escala
situada junto al capilar. El termómetro de mercurio es muy usado para
medir temperaturas ordinarias; también se emplean otros líquidos
como alcohol o éter.
Los modernos termómetros de alcohol y mercurio fueron inventados por el
físico aleman Gabriel Fahrenheit, quien también propuso la
primera escala de temperaturas ampliamente adoptada, que lleva su nombre. En la
escala Fahrenheit, el punto de congelación del agua corresponde a 32
grados (32 ºF) y su punto de ebullición apresión normal
es de 212 ºF. Desde entonces se han propuesto diferentes escalas de
temperatura; en la escala centígrada, o Celsius, diseñada por el
astrónomo sueco Anders Celsius y utilizada en la mayoría de los
países, el punto de congelación es 0 grados (0 ºC) y el
punto de ebullición es de 100 ºC.
Unidades de medida de temperatura
La temperatura es una magnitud física que expresa el grado o nivel de
calor o frío de los cuerpos o del ambiente. En el sistema internacional
de unidades, la unidad de temperatura es el Kelvin. A continuación, de
forma generalizada, hablaremos de otras unidades de medida para la
temperatura.
En primer lugar podemos distinguir, por decirlo así, dos
categorías en las unidades de medida para la temperatura: absolutas y
relativas.
- Absolutas son las que parten del cero absoluto, que es la temperatura
teórica mas baja posible, y corresponde al punto en el que las
moléculas y los atomos de un sistema tienen la mínima
energía térmica posible.
- Kelvin (sistema
internacional): se representa por la letra K y no lleva ningún
símbolo 'º' de grado. Fue creada por William Thomson,
sobre la base de grados Celsius, estableciendo así el punto cero en el
cero absoluto (-273,15 ºC) y conservando la misma dimensión para
los grados. Esta fue establecida en el sistema internacional de unidades en
1954.
- Relativas por que se comparan con un proceso fisicoquímico establecido
quesiempre se produce a la misma temperatura.
- Grados Celsius (sistema internacional):
o también denominado grado centígrado, se representa con el
símbolo ºC. Esta unidad de medida se define escogiendo el punto de
congelación del agua a 0º y el punto de ebullición del agua
a 100º , ambas medidas a una atmósfera de presión, y
dividiendo la escala en 100 partes iguales en las que cada una corresponde a 1
grado. Esta escala la propuso Anders Celsius en 1742, un físico y
astrónomo sueco.
- Grados Fahrenheit (sistema
internacional): este toma las divisiones entre los puntos de congelación
y evaporación de disoluciones de cloruro amónico. Así que
la propuesta de Gabriel Fahrenheit en 1724, establece el cero y el cien en las
temperaturas de congelación y evaporación del cloruro
amónico en agua. Este utilizo un termómetro de mercurio en el que
introduce una mezcla de hielo triturado con cloruro amónico a partes
iguales. Esta disolución salina concentrada daba la temperatura
mas baja posible en el laboratorio, por aquella época. A
continuación realizaba otra mezcla de hielo triturado y agua pura, que
determina el punto 30 ºF, que después fija en 32 ºF (punto de
fusión del hielo) y posteriormente expone el termometro al vapor de agua
hirviendo y obtiene el punto 212 ºF (punto de ebullición del agua).
La diferencia entre los dos puntos es de 180 ºF, que dividida en 180
partes iguales determina el gradoFahrenheit.
Aquí dispone de una tabla de conversión para las unidades
de temperatura.
Sin embargo existen otras fuerzas intermoleculares que actúan
sobre distintas moléculas o iones y que hacen que éstos se
atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las
propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, el estado
de agregación, el punto de fusión y de ebullición, la
solubilidad, la tensión superficial, la densidad, etc.
Por lo general son fuerzas débiles pero, al ser muy numerosas, su
contribución es importante. La figura inferior resume los diversos tipos
de fuerzas intermoleculares. Pincha en los recuadros para saber mas
sobre ellas.
Las fuerzas intermoleculares se definen como el conjunto de fuerzas
atractivas y repulsivas que se producen entre las moléculas como
consecuencia de la polaridad que poseen las moléculas.
Cuando dos o mas atomos se unen mediante un enlace químico
forman una molécula, los electrones que conforman la nueva
molécula recorren y se concentran en la zona del atomo con mayor
electronegatividad, definimos la electronegatividad como la propiedad que
tienen los atomos en atraer electrones. La concentración de los
electrones en una zona definida de la molécula crea una carga negativa,
mientras que la ausencia de los electrones crea una carga positiva.
Denominamos dipolos a las moléculas que disponen de zonas cargadas
negativamente ypositivamente debido a la electronegatividad y
concentración de los electrones en las moléculas.
Podemos asimilar el funcionamiento de un dipolo a un iman con su polo
positivo y su polo negativo, de tal forma que si acercamos otro iman el
polo positivo atraera al polo negativo y viceversa, dando como resultado
una unión.
Las fuerzas intermoleculares que actúan entre las moléculas se
clasifican en :
1. Dipolos permanentes
2. Dipolos inducidos
3. Dipolos dispersos.
4. Puentes de hidrógeno
Dentro de los 4 grupos descritos anteriormente, las fuerzas mas
relevantes son las 3 primeras, también conocidas como fuerzas de Van der
Waals.
Dipolos permanentes
Este tipo de unión se produce cuando ambas moléculas disponen de
cargas positivas y negativas, es decir son moléculas que polares o que
tienen polaridad, atrayéndose electrostaticamente y formando la
unión.
Dipolos inducidos
Este tipo de unión se produce cuando una molécula no polar
redistribuye la concentración de los electrones (tiene la posibilidad de
polarizarse) al acercarse una molécula polar, de tal forma que se crea
una unión entre ambas moléculas.
En este caso la molécula polar induce la creación de la
molécula apolar en una molécula polar.
Dipolos dispersos
Este último caso la unión se produce entre moléculas no
polares pero que pueden polarizarse, y cuando esto último ocurren se
atraen mutuamente creando la unión molecular.
La unión que secrea en este tipo de dipolos tiene una intensidad muy
débil y una vida muy corta
Las energías de unión generadas por las fuerzas intermoleculares
son mas reducidas que las energías generadas en los enlaces
químicos, pero existen en mayor número que los otros, por lo que
a nivel global implican un papel muy importante.
Van der Waals ------ 0,1 a 10 Kj/mol
Enlace Covalente ------ 250 – 400 Kj/mol.
En la siguiente tabla se encuentra una comparativa entre las propiedades de las
fuerzas intermoleculares y los enlaces químicos:
Fuerzas intermoleculares:
1. Son muy dependientes de la temperatura, un aumento de temperatura produce un
decremento de las fuerzas intermoleculares.
2. Son mas débiles que los enlaces químicos, del orden de 100
veces menor
3. La distancia de unión es a nivel de micras
4. Las uniones no estan direccionadas.
Enlaces Quimicos:
1. No son tan dependientes de la temperatura
2. Son mas fuertes que las fuerzas intermoleculares
3. La distancia de unión es muy pequeña, a nivel de Amstrongs
4. Las uniones estan direccionados.
Con todo esto, dentro de un material adhesivo como es un polímero, nos
encontramos con uniones químicas entre atomos que forman
moléculas y fuerzas intermoleculares entre las propias moléculas
de los polímeros. El conjunto de estos enlaces, uniones y fuerzas son
las responsables de las propiedades adhesivas y cohesivas de los pegamentos,
adhesivos y sellantes.