Balanza Analitica i

QUIMICA GENERAL – 1º Año de INGENIERIA QUIMICA - UTN - FRRo

Ing. A. Ettorre, Ing. A. Angeletti – TP Balanza Analítica – Marzo 2012 Pag.1

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL ROSARIO

Departamento de Ingeniería Química

CATEDRA DE QUIMICA GENERAL

BALANZA ANALÍTICA

Objetivo: Introducir al alumno en el uso de la balanza analítica.

Introducción

Posiblemente, la operación que con mayor frecuencia se realiza en un laboratorio

sea la de pesar sustancias.

La operación de pesar no presenta gran dificultad, pero debe realizarse tomando

algunas precauciones: prestar atención a lo que se hace y seguir una serie de

normas al operar la balanza para llegar al peso correcto del objeto o sustancia que

se pesa.

En más de una ocasión se ha echado a perder todo un trabajo analítico por un

error cometido en una pesada.

Diferencia entre masa y peso

Es importante comprender la diferencia entre masa y peso. La masa es una medida

constante (invariable) de la cantidad de materia en un cuerpo. El peso de un

objeto es la fuerza de atracción entre él y la tierra. El peso y la masa se relacionan

entre sí de manera sencilla por la expresión

P = m . g

donde P: es el peso del objeto, m: su masa y g: la aceleración de la gravedad.

como la atracción varía con la posición geográfica y con la altura, el peso

depende de donde sea determinado. Por ejemplo, el peso de un crisol será menor

en La Quiaca que en Rosario ya que la fuerza de atracción entre él y la tierra es

tanto menor cuanto mayor es la altitud. De manera semejante, el crisol pesará más

en Usuhaia que en La Plata, dado que la tierra está algo aplanada en los polos, la



fuerza de atracción aumenta apreciablemente con la latitud. Sin embargo, la masa

del crisol permanece constante independiente de la localidad en la que se mida.

En análisis químico lo que interesa es la determinación de masas, ya que no

deseamos que los resultados dependan de la localidad en la cual se realice el

experimento. Esto se consigue fácilmente comparando la masa desconocida de un

objeto con la masa conocida de otros objetos (masas estándares o pesas)

mediante el uso de una balanza.

Como la gravedad afecta por igual a la masa conocida y a la desconocida en un

lugar determinado, una igualdad en sus pesos indica una igualdad en sus masas.

En lo cotidiano, con frecuencia se pierde la distinción entre masa y peso, y al

proceso de comparación de masas se le denomina pesada. Además, al resultado

de la operación de pesada se lo denomina peso del objeto en cuestión.

Aunque en lo sucesivo los dos términos peso y masa se utilizan sinónimamente,

estrictamente hablando es su “masa” a la que nos referimos.

Por otro lado, por carecer de un mejor término usaremos el verbo “pesar” para

describir la operación de determinar la masa de un objeto.

La balanza

Existen diversos tipos de balanza que difieren en su aspecto, detalles de

construcción y en su resolución y sensibilidad, pero los principios básicos de su

funcionamiento son muy similares.

Llamamos resolución o sensibilidad de una balanza a la menor cantidad que es

capaz de apreciar y medir. Por ejemplo, decimos que una balanza tiene una

resolución de 1 mg cuando permite pesar 1 mg de cualquier sustancia o permite

apreciar diferencias de 1 mg.

Se fabrican balanzas con resoluciones comprendidas entre márgenes bastante

amplios, así en el laboratorio podemos encontrar balanzas con resoluciones que

oscilan entre el cg (0,01 g) y una milésima de mg (0,001 mg). Para la mayoría de las

necesidades del análisis cuantitativo basta una balanza cuya carga máxima sea de

100 – 200 g y de 0,1 mg de sensibilidad.

Balanza analítica

Es una balanza (monoplato automática) que permite hacer pesadas con gran

rapidez y exactitud, es muy utilizada en todos los laboratorios.



Fig. 1 - Esquema de balanza de brazos desiguales diseñada para pesadas por el método de sustitución (balanza Mettler o similares)

La balanza representa una palanca de primer grado con un apoyo central y dos

brazos opuestos de igual longitud. Es asimétrica, dado que posee un solo platillo (2)

suspendido del extremo frontal de la cruz.

Tiene, además, dos cuchillas: una central (8) y otra (4) en un extremo sustentando el

único platillo. También, en este extremo está todo el conjunto de pesas (3). Las

pesas de la balanza se encuentran ocultas colgadas de ganchos resistentes de

acero inoxidable, éstos a su vez, apoyados en varillas suspendidas de la cruz de la

balanza. En el extremo opuesto se encuentra un peso fijo y amortiguador neumático

(10) que equilibra el platillo y las pesas y amortigua las oscilaciones de la cruz, de

esta manera el brazo de la cruz llega rápidamente al punto de reposo.

La cruz está montada normalmente del frente hacia atrás en la caja de la balanza.

El área de las chapas (9) del amortiguador neumático, es igual al área del platillo y,

en consecuencia, los errores debido a la condensación de humedad de la balanza



son compensados.

Con el objeto de no dañar los filos de la cuchilla cuando la balanza no está

funcionando o mientras se colocan o retiran objetos del platillo se emplea una

perilla de tres posiciones (13)

• Posición central “0”: posición de arresto, detiene el platillo y el brazo de la

balanza, se utiliza cuando se colocan o retiran objetos del platillo o cuando

la balanza no se usa.

• Posición “1”: posición de lanzada o pesada completa, la balanza no está

retenida, deja en completa libertad el platillo pudiéndose realizar la lectura

completa del peso del objeto que se pesa.

• Posición media pesada o posición de semi arresto, se utiliza sólo para

comandar las perillas de las decenas y unidades de gramo, de esta manera

se puede predeterminar el peso del objeto que se pesa.

1. Freno del platillo. 2. Platillo. 3. Pesas.

4. Cuchilla terminal. 5. Estribo. 6. Pesa movible para ajuste de la sen-

sibilidad. 7. Pesa movible para ajuste inicial del

punto cero.

8. Cuchilla principal. 9. Contrapeso. 10. Amortiguador. 11. Escala óptica grabada. 12. Sistema de arresto.

13. Perilla de arresto.

Fig. 2 El sistema de pesada de esta balanza consiste en sustituir pesas de masas conocidas por el

objeto problema. Al colocar un objeto sobre el platillo se produce un desequilibrio de la cruz que se

restituye retirando las pesas que se encuentran en el mismo brazo que el platillo

mediante dos perillas ubicadas en el frente de la balanza. Las pesas que se retiran

se registran en un contador ubicado también en el frente de la balanza. El

restablecimiento del equilibrio requiere que la masa de las pesas separadas sea

igual a la masa del objeto que las reemplaza. De este modo, ésta balanza opera

bajo condiciones de carga constante y tiene la ventaja de poseer una verdadera

sensibilidad constante, pues para restablecer el equilibrio se retiran pesas en lugar



de agregarlas como en las balanzas de dos platos. El total de pesas retiradas indica

el peso del objeto hasta una aproximación de un gramo.

En realidad, el brazo no alcanza el equilibrio total, pero las pesas se retiran hasta

una aproximación de 1 gramo. El desequilibrio del brazo se registra óptica y

automáticamente en una escala iluminada con un rayo de luz. En esta escala se

leen los decigramos y centigramos. Finalmente, con un vernier o nonio se leen los

miligramos y décimas de miligramos, permitiendo la lectura del peso con una

aproximación de 0,1 mg.

Balanza Mettler H5

Fig. 3 a) vista frontal y lateral derecha

Fig. 3 b) vista frontal y lateral izquierda

Fig. 3 c) visor H G F

A

H D B C E

I



A: ajuste de las pesas de cambio 10 - 150 gramos B: ajuste de las pesas de cambio 1 - 9 gramos C: ajuste de punto “cero”

D: graduación de precisión del indicador digital E: perilla de retención, perilla de tres posiciones

� Medio: posición de arresto (posición “0”) � Frente: posición de semi arresto o media pesada (posición “1/2 w”) � Atrás: posición de lanzada o pesada completa (posición “1”)

F: nonio o vernier G: indicador óptico H: indicador de las pesas de cambio

I: platillo

Servicio

a) Puesta a cero de todos los elementos de mando

• Poner a cero el indicador de las pesas de cambio H con los botones A

y B estando la balanza retenida.

• Poner a cero el nonio o vernier estando la balanza retenida.

• Soltar la retención de la balanza (palanca de retención hacia atrás) y

con el botón C situar el punto cero (hacer coincidir el trazo de cero de

la escala óptica con la marca de cero del nonio o vernier).

• Retener la balanza (palanca de retención en posición central).

b) Determinación del peso

• Poner el objeto a pesar en el platillo y cerrar las ventanas laterales.

• Para la preselección del peso, semi arrestar la balanza. Perilla de

retención en media pesada.

• Girar la perilla A (para pesos de 10 g) hasta que la escala desaparezca

del visor, acto seguido retroceder una posición.

• Repetir esta operación con la perilla B (para pesas de 1 g).

• Retener la balanza y soltar lentamente la retención, perilla de

retención volcada totalmente hacia atrás de la balanza (posición de

lanzada o pesada completa).

• Girar la perilla D que comanda el nonio hasta que una de sus divisiones

coincida con los cg de la escala óptica.

• Leer el resultado. Retener la balanza. Retirar el objeto del platillo. Poner

todos los elementos de mando a cero.

Ejemplo: la pesada que se registra es 129,3550 g

1 div = 10 mg



Fig. 4 el peso registrado se lee del siguiente modo: ciento veintinueve gramos,

trescientos cincuenta y cinco miligramos 0 décimas de miligramo.

Balanza Mettler H10

Fig. 5 a) Vista frontal y derecha

Fig. 5 b) Visor

H G F

A: ajuste de las pesas de cambio 10 - 150 gramos B: ajuste de las pesas de cambio 1 - 9 gramos

C: ajuste de la compensación óptica de tara D: ajuste de punto “cero” E: graduación de precisión del indicador digital F: orientación para la dosificación

G: indicador óptico H: indicador de las pesas de cambio I: perilla de retención, perilla de tres posiciones

1 div = 0,5 mg

B

C D

A

I

E



• Centro: posición de arresto (posición “0”)

• Derecha: posición de semiarresto o media pesada (posición “1/2 w”)

• Izquierda: posición de lanzada o pesada completa (posición “1”)

Servicio

a) Puesta a cero de todos los elementos de mando

• Girar el compensador óptico de tara C en el sentido contrario de las

agujas del reloj hasta el tope, estando la balanza retenida

• Poner a cero el indicador de las pesas de cambio H con los botones A

y B, estando la balanza retenida.

• Poner a cero el indicador digital E, estando la balanza retenida.

• Soltar la retención de la balanza (palanca de retención en posición

“1”) y con el botón D situar el puntero cero (hacer coincidir el trazo de

cero de la escala óptica con la marca de índice en la placa de vidrio

opaco)

• Retener la balanza (palanca de retención “ 0”)

b) Determinación del peso

• Poner el objeto a pesar en el platillo y cerrar las ventanas laterales.

• Para la preselección del peso, semi arrestar la balanza. Perilla de

retención en media pesada.

• Girar el botón para el ajuste de peso A y observar las flechas en la

orientación para la dosificación F. al cambio de sentido de la flecha

girar hacia atrás una graduación el botón para el ajuste de peso. Si el

sentido de la flecha no cambia, dejar el botón en esta posición.

• Repetir esta operación con el botón para el ajuste de peso D.

Retener la balanza (posición “0”) y soltar lentamente la retención de la

balanza (posición 1). Cuando la balanza no está retenida, el botón

para el ajuste de peso A está bloqueado automáticamente para

evitar toda operación errónea.

• Girar la graduación de precisión del indicador digital (micrómetro) E,

cuando la escala está inmóvil, hasta que el trazo inmediato inferior se

encuentra exactamente en la rendija de luz de la horquilla índice.

• Leer el resultado.

• Retener la balanza.

• Retirar el objeto del platillo.



• Poner todos los elementos de mando a cero.

c) Compensación de tara

• Colocar el recipiente de tara y semi retener la balanza (posición “1/2

w”)

• Determinación del peso de tara con los botones A y B de la misma

manera que para la determinación del peso

• Soltar la retención de la balanza (posición “1”) y dejar oscilar la escala.

• Retrasar la escala a cero girando el botón de compensación de tara

C.

• Con el botón D situar exactamente el punto cero.

• Retener la balanza (posición “0”)

La capacidad de pesada ha sido reducida del valor tarado.

d) Dosificaciones

La orientación para la dosificación con división de escala de 0,1 gramo

permite una lectura de peso aproximado aún con la escala en movimiento.

Poco antes de llegar al peso deseado se puede leer el valor de la pesada en

el indicador óptico G.

En caso de utilizar pesas de cambio, éstas deben ser reguladas antes de

soltar la retención de la balanza. (Regular el botón para el ajuste de peso B al

valor gramo inmediato inferior para que de este modo todo el alcance

óptico quede a disposición para la dosificación).

Material utilizado para pesar

Una sustancia a pesar no debe colocarse directamente sobre el platillo, debe

colocarse un recipiente sobre el platillo limpio y en él colocar la sustancia a pesar.

Lo mejor, siempre que sea posible, es pesar en el recipiente en el que luego se va a

trabajar. Los recipientes más utilizados son:

• Vidrio reloj: es útil para pesar pequeñas cantidades de sustancia que no

absorban humedad, es decir, que no sean higroscópicas.

• Pesafiltros: al disponer de una tapa permite pesar sustancias higroscópicas, es

útil sobre todo cuando se trabaja con una balanza capaz de apreciar

cantidades muy pequeñas.

• También se utilizan vasos de precipitados, erlenmeyers, placas de Petri,

cápsulas de porcelana, etc.



Fig. 6. Material de laboratorio usado para pesar

• Los sólidos se transfieren de un recipiente a otro por medio de una

cucharita o de una espátula (vienen en diferentes medidas).

Métodos para pesar una sustancia

1. Pesada de sólidos

Para pesar una porción de sustancia sólida, podemos utilizar dos procedimientos:

pesada directa o pesada por diferencia

Pesada directa: este método de pesada es adecuado cuando la muestra no se

altera al exponerse al aire y se quiere tener un peso exacto y predeterminado de la

misma.

En este método se obtiene primero el peso del recipiente vacío y seco al cual se va

a transferir la sustancia y luego se agrega ésta poco a poco hasta obtener el peso

requerido. Se procede de la siguiente manera: supongamos que deseamos pesar

0,25 g de cloruro de bario. En primer lugar hay que tarar el recipiente donde se va a

pesar la sustancia (pesafiltro, vidrio de reloj, etc.) sea, por ejemplo, su masa de 25,6

g. Una vez fijada la balanza se suma a la masa del recipiente la de la sustancia que

se desea pesar, en este caso será: 25,6 + 0,25 = 25,85 g.

Mediante una cuchara o espátula se van colocando porciones de sustancia hasta

alcanzar el peso deseado en forma exacta. Esta operación la realizamos en pesada

completa.

Si por cualquier circunstancia se excede el peso deseado, se arresta la balanza, se

retira una porción de sustancia, que debe permanecer en la cuchara, se dispara la

balanza, y si el peso es inferior al deseado se va agregando de a poco sustancia de



la cuchara hasta obtener el peso correcto, el resto de sustancia que queda en la

cuchara no se devuelve al frasco sino que se desecha para evitar la contaminación

de la misma.

Puede ocurrir también, que haya una tolerancia en más o en menos en la cantidad

de sustancia a pesar (por ejemplo, +/- 0,5 %), en este caso, se debe proceder a

realizar un ajuste de peso por defecto o por exceso según no se haya alcanzado o

se haya excedido el mismo respectivamente.

Las sustancias que son higroscópicas, eflorescentes o volátiles no pueden pesarse

exactamente por este modo.

Pesada por diferencia: este método, caracterizado por su rapidez, es el que se

utiliza, en general, para pequeñas muestras que no necesitan tener un peso

predeterminado, pero sí interesa conocer con exactitud la cantidad pesada.

Muchas drogas se pesan por diferencia, para evitar que éstas estén expuestas a la

atmósfera por espacio de varios minutos, pues, por ejemplo, puede que la sustancia

sea higroscópica (absorba humedad del medio ambiente) o tenga tendencia a

combinarse con el CO2 del aire, tendencia a oxidarse con O2 del aire, etc. Si la

sustancia a pesar se ha secado en estufa, se la coloca en un pesafiltro mientras se

enfría y se coloca el conjunto en un desecador hasta el momento de efectuar la

pesada.

En este método, primero se coloca una cantidad suficiente de sustancia (cantidad

estimada) en un pesafiltro de vidrio y se lo tapa. A continuación, se pesa el conjunto

con la máxima aproximación de la balanza (o sea, con la mínima división).

Se retira el pesafiltros de la balanza tomándolo con los dedos secos y limpios (o

mejor con guante sintético limpio y seco) y se lo destapa directamente encima del

recipiente al cual se va a transferir la muestra.

La tapa se sostiene con la mano izquierda y el frasco con la derecha, se vierte

cuidadosamente la cantidad de muestra que se considere conveniente, inclinando

levemente el pesafiltro y rotándolo. Se mantiene el pesafiltro sobre el recipiente

mientras se vuelve a la posición vertical. Al colocar la tapa se debe cuidar de no

perder partículas de polvo. Se vuelve a pesar el pesafiltro y, por diferencia con el

peso tomado anteriormente se obtiene el peso de la sustancia tomada.

Como dijimos, este método de pesada no es adecuado para pesar exactamente

una cantidad pre-determinada de muestra. Así, por ejemplo, para efectuar una

determinada operación necesitaremos alrededor de 2 gramos de cierta sustancia,

pero no afectará el resultado del trabajo la presencia de +/- 0,2 g (10%) de dicha



sustancia, por lo tanto, será aceptable pesar una cantidad de sustancia que esté

entre 1,8000 y 2,2000 g.

Operativamente se procede como sigue: pesamos un pesafiltro en el que hemos

colocado una cierta cantidad de la sustancia que se desea pesar, obteniendo un

valor de 21,9550 g; sacamos una cierta cantidad (estimando lo que necesitamos

usar); pesamos de nuevo, obteniendo un valor de 20,1090 g; la diferencia entre

ambos pesos será la masa de sustancia retirada.

Masa total (recipiente más sustancia) . . . . . . . . . . 21,9550 g

Masa después de retirar la sustancia . . . . . . . . . . . 20,1090 g

Masa de la sustancia retirada . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,8460 g

Por lo tanto, hemos pesado 1,8460 g valor que está dentro de los límites de nuestras

necesidades. Para ello hemos tenido que disparar sólo dos veces la balanza.

Si la sustancia es higroscópica, eflorescente o volátil no es conveniente pesar varias

porciones provenientes del mismo pesafiltro.

2. Pesada de líquidos

En general, las muestras líquidas pueden medirse mejor por volumen que por peso.

No es conveniente pesar líquidos, especialmente, si éstos son corrosivos y/o volátiles.

En el primer caso, para que no ataquen químicamente las superficies de la balanza;

en el segundo, porque los líquidos muy volátiles evaporan mientras los estamos

pesando, provocando errores en las determinaciones.

En caso de ser indispensable pesar un líquido, lo mejor es evitar el uso de recipientes

abiertos. Pueden pesarse líquidos en recipientes especiales que tienen salida en

pico con una llave o en recipientes que poseen tapa con un buen ajuste, como por

ejemplo, los picnómetros.

El método más conveniente consiste en pesar el recipiente vacío con su

correspondiente tapón; introducir luego la muestra líquida a pesar mediante pipeta

o tubo de vidrio; finalmente pesar el recipiente con su contenido. Por diferencia, se

determina el peso de la muestra líquida. Si la muestra es muy volátil o corrosiva, se

debe encerrar en una ampolla de vidrio tarada antes de la pesada.

Reglas para el uso de la balanza

En general, es más ventajoso evitar errores, que tratar de corregirlos una vez

cometidos. Como ayuda conviene repasar la siguiente lista de precauciones que

deben tenerse en cuenta:



1. La balanza debe colocarse en un local adecuado, una habitación separada del

local del laboratorio para protegerla de los vapores y gases corrosivos. Es

conveniente que la temperatura de la habitación pueda mantenerse lo más

constante posible. La balanza no debe estar cerca de ventanas ni de

calefactores, no debe exponerse a los rayos del sol ni de corrientes de aire.

2. El cuarto de la balanza debe mantenerse lo más limpio y pulcro posible. Todo

movimiento dentro del cuarto de balanza debe hacerse teniendo en cuenta los

peligros que supone hacer vibrar la balanza en funcionamiento. La balanza

debe colocarse sobre una mesa firme, protegida cuando sea necesario, con un

medio absorbente de vibraciones, por ejemplo, una plancha de goma que se

coloca entre la mesa y la balanza.

3. Las partes móviles de la balanza nunca deben tocarse con los dedos. Las pesas

se manejan con los controles incorporados en la balanza. De preferencia, los

objetos se manejarán con pinzas, guantes sintéticos, tenazas apropiadas o

paños sin pelusas.

4. La acumulación de polvo en el platillo o en cualquier parte del interior de la caja

puede quitarse mediante un cepillo seco de pelo de la mejor calidad. No usar

líquidos.

5. La balanza debe estar a nivel. Este ajuste se efectúa mediante los tornillos de

nivelación que la misma posee (patas de la balanza). Periódicamente, se debe

verificar el nivel y registrar el control.

6. Cuando la balanza no está en funcionamiento debe mantenerse “retenida”

para proteger las cuchillas y los planos de ágata. Las puertas de la caja deben

permanecer cerradas, abriéndose sólo para introducir o retirar objetos.

7. En el platillo sólo deben colocarse directamente objetos de vidrio o metal. Los

materiales particulados de cualquier tipo, los objetos húmedos y productos

químicos en general no deben colocarse directamente sobre el platillo; se

pesarán en recipientes adecuados: pesafiltros, vidrio de reloj, cápsulas y crisoles

de porcelana, vidrio o metal, etc. Siempre que sea posible es preferible pesar en

el mismo recipiente en el que se va a trabajar a continuación para evitar

pérdidas de sustancia en el trasvase.

8. El punto de reposo inicial de la balanza (puesta a cero) debe comprobarse

frecuentemente a fin de lograr máxima exactitud en el trabajo, preferentemente

antes y después de cada pesada.

9. Nunca debe ponerse en la balanza una carga mayor a la de su capacidad.

Averiguar cuál es la carga máxima de la balanza antes de usarla.



10. Antes de colocar un objeto sobre el platillo, la balanza debe estar “retenida”. El

objeto debe quedar centrado en el platillo con el fin de que el soporte del

platillo cuelgue verticalmente. Cuando se realiza el ajuste final del peso deben

cerrarse las puertas de la caja de la balanza.

11. Los objetos a pesar deben estar en equilibrio térmico con la balanza. Los que

hayan sido previamente calentados o enfriados, deben quedar cierto tiempo

expuestos al ambiente donde está la balanza hasta que alcancen su misma

temperatura antes de efectuar la pesada. Las corrientes de aire producidas por

convección originadas por diferencias en las temperaturas pueden provocar

errores en la pesada. El tiempo requerido varía con el tamaño, material, etc. del

objeto, pero como regla general, son suficientes 30-40 min de espera.

12. Cuando se termina de pesar no debe quedar nada sobre el platillo. Si se

derramó alguna sustancia sobre éste o sobre el piso de la caja de la balanza, se

debe limpiar sin demoras.

Preguntas

1) ¿Dónde es mayor la masa de cierto cuerpo, en la ciudad de Formosa o en Bahía

Blanca? ¿Por qué?

2) ¿dónde es mayor el peso de cierto objeto, en la ciudad de Mar del Plata o en la

cima del Aconcagua? Justifique la respuesta.

3) ¿Qué es un dinamómetro?

4) ¿Qué se entiende por la frase “la balanza está arrestada”? ¿es lo mismo que decir “la

balanza está retenida?

5) Indique qué sucede en la balanza cuando se halla en posición de “media pesada” o

“semiarresto”?

6) Indique cómo procedería para pesar una sustancia higroscópica.

7) Indique la sensibilidad de la balanza Mettler H5 y la de la balanza Mettler H10?

8) Explique someramente en qué consiste el método de pesada directa.

9) ¿Cuándo es conveniente usar el método de pesada por diferencia?

10) ¿por qué cree Ud. que no deben tocarse las partes móviles de la balanza con los

dedos?

11) Mencione tres características que debe reunir la sala de balanza.

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