1 y 2. Titulacion Acido Fuerte-base Fuerte y Acido Fuerte-base Debil.

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA NEUTRALIZACION ACIDO FUERTE-BASE FUERTE Y ACIDO FUERTE-BASE DEBIL Gómez Katherine, Muñoz Lilibeth, Oquendo Paulina, Vásquez María. Claudia Patricia Herrera Herrera. Grupo: AD6– Fecha de la experiencia: (20-Agosto-2014) Laboratorio de Química Inorgánica II… Universidad de la Costa, Barranquilla Resumen En esta experiencia de laboratorio se estudió la titulación el cual es una técnica de laboratorio que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo desconocido, la cual se clasifica según el tipo de objeto a analizar como lo es la titulación de ácido-base que se basan en la reacción de neutralización, quien a su vez se clasifica en neutralización acido fuerte-base fuerte y acido fuerte-base débil que fueron las correspondientes a este laboratorio. Luego se tomaron unos reactivos en el primer procedimiento fueron NaOH y HCl con un indicador orgánico el cual paso de violeta a verde, y en el segundo procedimiento fueron NH3 y HCl con fenolftaleína que tuvo un cambio de rosado a incoloro.

Qualifications, pink, colorless, green, violet, technology, neutralization, strong acid, strong base, weak base. 1. Introducción La naturaleza de las sustancias es uno de los temas más estudiados por la química, ya que de acuerdo a ésta, están determinados los tipos de reacciones que se presentan según los reactivos en un proceso. Como todos sabemos los ácidos tienen un sabor agrio, y colorean de rojo el tornasol y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Las bases tienen sabor amargo, y colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Cuando se combina una disolución acuosa de un ácido con otra de una base, tiene lugar una reacción de neutralización. Esta reacción es en la que generalmente se forma agua y sal.

Palabras claves Titulación, técnica, neutralización, acido fuerte, base fuerte, base débil, rosado, incoloro, verde, violeta.

Las propiedades de los ácidos y de las bases nos permiten reconocerlos, es decir, si tenemos una disolución cuya naturaleza es desconocida, podemos comprobar experimentalmente si se trata de una disolución ácida o básica.

Abstract In this experience of laboratory there studied the qualifications which is a laboratory technology that is in use for determining the unknown concentration of an unknown reagent, which qualifies according to the type of object to analyzing as it to be the qualifications of acid - base that are based on the reaction of neutralization, who in turn qualifies in neutralization acid strong fort - base and acid weak fort - base that they were the correspondents to this laboratory. Then a few reagents took in the first procedure were NaOH and HCl with an organic indicator which I happen from violet to green, and in the second procedure they were NH3 and HCl with fenolftaleína that had a change of pink to colorlessly.

2. Fundamentos Teóricos 2.1 Titulación. Es un método de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también como análisis volumétrico. Un reactivo llamado “valorante” o “titulador”, de volumen y concentración conocida (una solución estándar o solución patrón) se utiliza para que reaccione con una solución del analito, de concentración desconocida. Utilizando una bureta calibrada para añadir el valorante es

Key words

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA posible determinar la cantidad exacta que se ha consumido cuando se alcanza el punto final.

representarse como variable independiente el volumen añadido de disolución estándar, titulante o patrón, mientras la variable dependiente es la concentración del analito en la etapa correspondiente de valoración (en una valoración ácido-base es generalmente el pH de la disolución, que cambia según la composición de las dos disoluciones). En el caso de las valoraciones ácido-base, las curvas de valoración reflejan la fuerza del ácido y de las bases correspondientes.

2.1.1 El punto final: es el punto en el que finaliza la valoración, y se determina mediante el uso de un indicador. 2.1.2 El punto de equivalencia: Se produce durante una valoración química cuando el número de moles de valorante añadido es igual al número de moles de analito, algún múltiplo del mismo (como en los ácidos polípticos).

Por ejemplo, en una valoración de ácido fuerte con una base débil, la curva de valoración será relativamente lisa, aunque muy escarpado para puntos cerca el punto de equivalencia de la valoración. En este caso, pequeños cambios en el volumen del valorante producen cambios grandes del pH cerca del punto de equivalencia. En este caso, una amplia gama de indicadores sería apropiada (por ejemplo el tornasol, la fenolftaleína o el azul de bromotimol).

Pueden usarse muchos métodos para indicar el punto final de una reacción: a menudo se usan indicadores visuales (cambian de color). En una titulación o valoración ácido-base simple, puede usarse un indicador de pH, como la fenolftaleína, que es normalmente incolora pero adquiere color rosa cuando el pH es igual o mayor que 8,2. Otro ejemplo es el naranja de metilo, de color rojo en medio ácido y amarillo en disoluciones básicas.

Por otro lado, si uno de los componentes de una valoración ácido-base es un ácido débil o una base débil, y el otro es un ácido fuerte o una base fuerte, la curva de valoración es claramente irregular cerca del punto de equivalencia (y el pH no cambia "tanto" con la adición de pequeños volúmenes de valorante). Como ejemplo, la curva de valoración del ácido oxálico (un ácido débil) con hidróxido de sodio (una base fuerte) se ha representado en la imagen anterior. Aquí, el punto de equivalencia ocurre a un pH entre 8 y 10, y así el analito es básico en el punto de equivalencia (con más precisión, el ion hidróxido experimenta una reacción de hidrólisis en el agua produciendo iones hidróxido).

Debido a la naturaleza logarítmica de la curva de pH, las transiciones en el punto final son muy rápidas; y entonces, una simple gota puede cambiar el pH de modo muy significativo y provocar un cambio de color en el indicador. Hay una ligera diferencia entre el cambio de color del indicador y el punto de equivalencia de la titulación o valoración. Este error se denomina error del indicador. Por este motivo es aconsejable efectuar determinaciones en blanco con el indicador y restarle el resultado al volumen gastado en la valoración. Las valoraciones se clasifican por el tipo de objeto a analizar:

Un indicador como la fenolftaleína sería apropiado para esta valoración en particular. La curva de valoración correspondiente a una valoración de una base débil con un ácido fuerte se comporta de modo análogo, obteniéndose una disolución ácida en el punto de equivalencia. En este caso, indicadores como el naranja de metilo o el azul de bromotimol se utilizan habitualmente. Por otro lado, las valoraciones ácido-base en las que los componentes son una base y un ácido débil, son de naturaleza bastante

2.2.1 Titulación ácido-base: basadas en la reacción de neutralización entre el analito y una disolución de ácido o base que sirve de referencia. Para determinar el punto final, usan un indicador de pH, un pH-metro, o un medidor de conductancia. 2.2 Curvas de titulación. Las titulaciones se representan mediante curvas de titulación, en las que suele

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA irregular. Debido a la naturaleza de tales valoraciones, no hay ningún indicador químico apropiado, y por ello a menudo se utiliza el pHmetro.

un matraz Erlenmeyer previamente lavado con agua destilada antes de la adición. La solución en el matraz es a menudo una solución estándar; cuya concentración es exactamente conocida. La solución en la bureta es la solución cuya concentración debe ser determinada por la valoración. El indicador usado para la valoración ácidobase a menudo depende de la naturaleza de los componentes como se ha descrito en la sección anterior. Los indicadores más comunes, sus colores, y el rango de pH del cambio de color se muestran en la tabla N° Cuando se requieren resultados más exactos, o cuando los componentes de la valoración son un ácido y una base débil, se utiliza un pHmetro o un medidor de conductancia.

2.2.1 Curva de titulación acido fuertebase fuerte

Color en Indicador

medio ácido

Violeta de

2.2.1 Curva de titulación acido fuertebase débil

metilo

Azul de bromofenol

Naranja de metilo

Rojo de metilo

Rango de cambio de color

Color en medio básico

Amarillo 0.0 - 1.6 Violeta

Amarillo 3.0 - 4.6 Azul

Rojo

3.1 - 4.4 Amarillo

Rojo

4.4 - 6.2 Amarillo

Rojo

5.0 - 8.0 Azul

2.3 Titulación ácido-base. Tornasol

Estas valoraciones están basadas en la reacción de neutralización que ocurre entre un ácido y una base, cuando se mezclan en solución. El ácido (o la base) se añade a una bureta previamente lavada con el mismo ácido (o base) antes de esta adicción. La base (o el ácido) se añade a

Azul de bromotimol

3

Amarillo 6.0 - 7.6 Azul

UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA 2.4.1 Reacción de neutralización acido fuerte-base fuerte: El anión del ácido sufre una hidrólisis produciéndose aniones hidróxido, por lo que el pH es > 7.

Fenolftaleína Incolora 8.3 - 10.0 Rosa

Amarillo de alizarina

Amarillo

10.1 12.0

2.4.2 Reacción de neutralización acido fuerte base débil: El catión de la base sufre una hidrólisis produciéndose cationes hidronio, por lo que el pH es < 7.

Rojo

2.4 Neutralización

2.5 Importancia de las reacciones de neutralización como técnicas de análisis.

La neutralización es la combinación de cationes hidrogeno y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua.

Este tipo de reacciones son especialmente útiles como técnicas de análisis cuantitativo en análisis volumétrico y se conocen como valoraciones ácido-base. En este caso se puede usar una disolución indicadora para conocer el punto en el que se ha alcanzado la neutralización completa. Algunos indicadores son la fenolftaleína (si las sustancias reaccionantes son ácido clorhídrico e hidróxido de sodio), azul de safranina, el azul de metileno, indicador orgánico entre otros.

Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción química que ocurre entre un ácido y una base produciendo una sal y agua. La palabra "sal" describe cualquier compuesto iónico cuyo catión provenga de una base (Na+ del NaOH) y cuyo anión provenga de un ácido (Cl- del HCl). Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Se les suele llamar de neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, estos neutralizan sus propiedades mutuamente. Se les conoce como también como reacción de doble sustitución o reacción de metátesis, esto es por que intercambian parejas de iones.

Existen también métodos electroquímicos para lograr este propósito como el uso de un pH-metro o la conductimétria. 2.6 Práctica de la neutralización. Las neutralizaciones se producen de "equivalente a equivalente". Un equivalente gramo es igual a la masa molar dividida la carga del ion por lo tanto M (molaridad)/carga del ion=N (normalidad). La fórmula que permite calcular volúmenes necesarios para neutralizar una sustancia es: N1 x V1= N2x V2.

Existen varios conceptos que proporcionan definiciones alternativas para los mecanismos de reacción involucrados en estas reacciones, y su aplicación en problemas en disolución relacionados con ellas. A pesar de las diferencias en las definiciones, su importancia se pone de manifiesto en los diferentes métodos de análisis, cuando se aplica a reacciones ácido-base de especies gaseosas o líquidas, o cuando el carácter ácido o básico puede ser algo menos evidente. El primero de estos conceptos científicos de ácidos y bases fue proporcionado por el químico francés Antoine Lavoisier, alrededor de 1776.

3. Desarrollo experimental Se comenzó esta experiencia de laboratorio interpretando el concepto de titulación, para que así se hiciera más fácil realizar la práctica. La experiencia se dividió en dos partes, la de neutralización acido fuerte-base fuerte y acido fuerte-base débil. Primera parte

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA En la neutralización acido fuerte-base fuerte se procedió a realizar los cálculos para la concentración del reactivo líquido concentrado y utilizando la relación de dilución, V1C1=V2C2,también se calculó el volumen de ácido concentrado que se debió tomar para diluirlo con agua destilada hasta 200ml y obtener la solución de HCl, se empleó una solución de NaOH, base fuerte soluble en agua, se pesó la cantidad de NaOH necesaria para preparar 200ml de una solución 0.1M, se disolvió en agua destilada y se llevó a un volumen final de 200ml en el matraz aforado.

4. Resultados y análisis Primera parte: ml PH 0 1,13 2 1,32 4 1,46 6 1,65 8 1,94 10 3,19 10,4 10,42 Punto final 12,4 11,58 14,4 11,79 Tabla N° 1 Acido fuerte-Base fuerte

Luego de tener los cálculos se realizó el montaje de la bureta, se llenó con ayuda de un beaker y un embudo, hasta tener 14 ml con solución de NaOH 0.1M, se tomó 10ml de la solución de HCl 0.1M se añadió en el erlenmeyer, y se le agrego 5 gotas de indicador orgánico. Segunda parte En la de ácido fuerte-base débil se procedió de una forma parecida se calculó la molaridad de las soluciones y se utilizó la relación de dilución, V1C1=V2C2 luego de haber calculado el volumen de cada solución se diluyo con agua destilada hasta 200ml en un matraz el cual fue rotulado.

Gráfica. Acido fuerte-Base fuerte

Se realizó el montaje de la bureta, la cual se llenó con ayuda del beaker y un embudo hasta 12 ml con solución de HCl 0.1M. Se tomo 20 ml de la solución de NH 3 0.1M, se añadió en el erlenmeyer, y se le agrego una gota de fenolftaleína.

Segunda parte: ml PH 0 10,93 2 9,82 4 9,38 6 8,92 8 8,20 8,5 7,47 10,5 2,12 Punto final 12,5 1,88 14,5 1,71 16,5 1,59 Tabla N° 2 Acido fuerte-Base débil

Para ambos procedimientos, se midió el pH del ácido y se registró en una tabla como el primer valor de pH, después se comenzó a gotear la solución que se encontraba en la bureta sobre la solución que se encontraba en el erlenmeyer, se realizó lectura de pH cada 2 ml de NaOH para el primer procedimiento y NH3 para el segundo, y se procedió de esta forma hasta que se alcanzó el punto de equivalencia que se reconoció en el primer procedimiento por un cambio de color del indicador orgánico de violeta a verde, y en el segundo procedimiento cuando la fenolftaleína cambio de rosado a incoloro.

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS FACULTAD DE INGENIERÍA 2. Según la relación de neutralización, VaCa=VbCb, ¿qué cantidad de ácido debió consumirse, teóricamente, durante la titulación experimental? R/ Acido fuerte-Base fuerte. VaCa=VbCb Acido fuerte-Base débil.

Gráfica. débil.

Acido

fuerte-Base

VaCa=VbCb

En esta experiencia se obtuvo un cambio de color de violeta a verde en el procedimiento acido fuerte-base fuerte a los 10,4ml de HCl disueltos en NaOH y un cambio de color de rosado a incoloro en la práctica de ácido fuerte-base débil a los 10,5ml de HCl igualmente disueltos en este caso en NH3, dando un punto exacto de neutralización, es decir; donde el equivalente gramo del ácido era igual al de la base. Esto fue posible a que se añadió con sumo cuidado el HCl contenido en la bureta, a una buena apreciación de los volúmenes de la base y el ácido, y a un movimiento constante en círculo del erlenmeyer donde estaba contenido el NaOH y el NH3 para su respectivo procedimiento, y así saber cuan cerca de la neutralización se estaba. Como podemos apreciar estos volúmenes estuvieron muy aproximados por lo que el resultado de las neutralizaciones fue bastante parecido.

3. ¿Por qué se agrega el ácido a la base y no al revés? Sustente su respuesta. R/ Porque se produciría una reacción violenta y podría generarse una explosión o proyección del ácido, si se hiciera el proceso inverso. 5. Conclusiones Con esta experiencia se obtuvieron conocimientos sobre la titulación la cual es una técnica de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido, la cual por método volumétrico permite evaluar la concentración desconocida del HCl a través de la concentración ya conocida del NaOH para el primer procedimiento y de NH3 para el segundo, es decir, dado la cantidad de dicha base necesaria para reaccionar cuantitativamente con esa disolución ácida. El punto final de la titulación es llamado punto de equilibrio que puede conocerse gracias a los indicadores, los cuales pueden variar sus concentraciones físicas dependiendo del tipo de solución presente. El punto final de la titulación se puede determinar cualitativamente uniendo las soluciones de HCl con NaOH y HCl con NH 3 hasta producirse el color verse para la primera pareja de reactivos e incoloro para la segunda, en donde se encuentran cantidades iguales de equivalentes de ácido y base.

1. Comparar las curvas de la graficas realizadas con las que se encuentran en la literatura y mencionar 2 características o aspectos resultantes de la comparación. R/ -El pH de la solución cambia durante el transcurso de la misma, el pH se gráfica contra el volumen de base o ácido agregado, para acido fuerte-base fuerte el PH aumenta mientras que para acido fuerte-base débil disminuye. -La curva de ácido fuerte-base fuerte el PH sufre una brusca variación en el punto final y es exponencial, en la curva de ácido fuerte-base débil base es logarítmica.

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6. Bibliografía [1] Catherine Housecroft “Quimica Inorganica”. Editorial Pearson Prentice Ital 2da edición. Enero 2002. [2] A. Vogel, ed Kapeluz; “Química Analítica Cuantitativa”, 1974 Buenos Aires, 1978. [3] K. Whitten, R. Davis, M. Peck. McGraw Hill “Química General", 5ta. Edición, 1999. [4] “Handbook of Chemistry and Physics”, ed R. Weast, 1980, Florida.

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