Hallazgo El volumen de un tubo de ensayo o tubo de RMN es un cálculo químico común, tanto en el laboratorio por razones prácticas como en el aula para aprender a convertir unidades y informar cifras significativas. Aquí hay tres formas de encontrar el volumen.
Calcular la densidad usando el volumen de un cilindro
Un tubo de ensayo típico tiene un fondo redondeado, pero los tubos de RMN y ciertos otros tubos de ensayo tienen un fondo plano, por lo que el volumen contenido en ellos es un cilindro. Puede obtener una medida de volumen razonablemente precisa midiendo el diámetro interno del tubo y la altura del líquido.
- La mejor manera de medir el diámetro de un tubo de ensayo es medir la distancia más amplia entre el vidrio interior o las superficies de plástico. Si mide completamente de borde a borde, incluirá el tubo de ensayo en sus mediciones, lo cual no es correcto.
- Mida el volumen de la muestra desde donde comienza en el fondo del tubo hasta la base del menisco (para líquidos) o la capa superior de la muestra. No mida el tubo de ensayo desde la parte inferior de la base hasta donde termina.
Utilizar el fórmula para el volumen de un cilindro para realizar el cálculo:
V = πr2h
donde V es volumen, π es pi (aproximadamente 3.14 o 3.14159), r es el radio del cilindro yh es la altura de la muestra
El diámetro (que midió) es el doble del radio (o el radio es la mitad del diámetro), por lo que la ecuación puede reescribirse:
V = π (1/2 d)2h
donde d es diámetro
Ejemplo de cálculo de volumen
Digamos que mide un tubo de RMN y encuentra que el diámetro es de 18.1 mm y la altura es de 3.24 cm. Calcule el volumen. Informe su respuesta al 0.1 ml más cercano.
Primero, querrás convertir las unidades para que sean iguales. ¡Use cm como sus unidades, porque un centímetro cúbico es un mililitro! Esto le ahorrará problemas cuando llegue el momento de informar su volumen.
Hay 10 mm en 1 cm, por lo que para convertir 18,1 mm en cm:
diámetro = (18,1 mm) x (1 cm / 10 mm) [observe cómo mm cancela]
diámetro = 1.81 cm
Ahora, inserte los valores en la ecuación de volumen:
V = π (1/2 d)2h
V = (3.14) (1.81 cm / 2)2(3,12 cm)
V = 8.024 cm3 [de la calculadora]
Porque hay 1 ml en 1 centímetro cúbico:
V = 8.024 ml
Pero esto es precisión poco realista, dadas sus medidas. Si informa el valor al 0.1 ml más cercano, la respuesta es:
V = 8.0 ml
Encuentre el volumen de un tubo de ensayo usando densidad
Si conoce la composición del contenido del tubo de ensayo, puede buscar su densidad para encontrar el volumen. Recuerde, la densidad es igual a la masa por unidad de volumen.
Obtenga la masa del tubo de ensayo vacío.
Obtenga la masa del tubo de ensayo más la muestra.
La masa de la muestra es:
masa = (masa del tubo de ensayo lleno) - (masa del tubo de ensayo vacío)
Ahora, usa la densidad de la muestra para encontrar su volumen. Asegúrese de que las unidades de densidad sean las mismas que las de la masa y el volumen que desea informar. Es posible que necesite convertir unidades.
densidad = (masa de muestra) / (volumen de muestra)
Reorganizando la ecuación:
Volumen = Densidad x Masa
Esperar error en este cálculo de sus mediciones de masa y de cualquier diferencia entre la densidad informada y la densidad real. Esto generalmente sucede si su muestra no es pura o la temperatura es diferente de la utilizada para la medición de densidad.
Encontrar el volumen de un tubo de ensayo usando un cilindro graduado
Observe que un tubo de ensayo normal tiene un fondo redondeado. Esto significa que usar la fórmula para el volumen de un cilindro producirá un error en su cálculo. Además, es difícil tratar de medir el diámetro interno del tubo. La mejor manera de encontrar el volumen del tubo de ensayo es transferir el líquido a un cilindro graduado limpio para tomar una lectura. Tenga en cuenta que también habrá algún error en esta medición. Se puede dejar un pequeño volumen de líquido en el tubo de ensayo durante la transferencia al cilindro graduado. Es casi seguro que parte de la muestra permanecerá en el cilindro graduado cuando la transfiera nuevamente al tubo de ensayo. Toma esto en cuenta.
Combinando fórmulas para obtener volumen
Otro método más para obtener el volumen de un tubo de ensayo redondeado es combinar el volumen de un cilindro con la mitad del volumen de la esfera (el hemisferio que es el fondo redondeado). Tenga en cuenta que el grosor del vidrio en el fondo del tubo puede ser diferente al de las paredes, por lo que hay un error inherente en este cálculo.