Laboratorio de Química Analítica II. Abril 07 del 2017.
LA BALANZA ANALÍTICA Jocelyn Barrios Vasquez, Mayron Jiménez Pérez, David Segura Velandia. mayron.jimenez,
[email protected] Lic. Evert Mendoza Colina Msc. Universidad del Atlántico F acultad cultad de de Ing enierí a
Mediante la práctica de laboratorio es posible apreciar el punto final de una valoración ácido-base usando un indicador, este se halla con el propósito de hallar el punto de equivalencia de dos soluciones de hidróxido de sodio y ácido clorhídrico; y el porcentaje de ácido acético que se encuentra en el vinagre. Palabras claves: claves: Acido, Base y Concentración.
Introducción. Introducción. Una titulación ácido-base procede mediante una reacción de neutralización, en la que se hace reaccionar un ácido con una cantidad equivalente de base. Mediante la construcción de una curva de titulación se puede explicar fácilmente cómo se pueden detectar los puntos finales de estas titulaciones; el punto final indica que la reacción ha concluido. Una curva de titulación se construye graficando el pH de la solución en función del volumen de titulante agregado. El titulante es siempre un ácido fuerte o una base fuerte. El analito puede ser ya sea una base o ácido fuerte o una base o ácido débil. En el caso de un ácido fuerte contra una base fuerte, tanto el titulante como el analito están por completo ionizados. El punto de equivalencia es donde la reacción teóricamente se ha completado. Se desea determinar cuándo se llega al punto de equivalencia. El punto en el que se observa que la reacción es completa se llama punto final. Se elige una medición tal que el punto final coincida con el punto de equivalencia, o esté muy cercano a éste. La manera más obvia de determinar el punto final es medir el pH en puntos diferentes de la titulación y
hacer una gráfica de éste contra mililitros de titulante. Por lo regular resulta más conveniente agregar un indicador a la solución y detectar visualmente un cambio de color. Un indicador para una titulación ácidobase es un ácido débil o una base débil con una coloración muy pronunciada. El color de la forma ionizada es notablemente diferente al de la forma no ionizada. Una forma puede ser incolora, pero la otra debe tener color. Estas sustancias por lo regular están conformadas por sustancias altamente conjugadas que producen el color. La fenolftaleína es incolora en ácido y violeta rojiza en disolución ácida. En las titulaciones en las que una base se le agrega a un ácido suele usarse fenolftaleína como indicador [3]. El punto final se puede percibir cuando aparece por primera vez un color rosa pálido que persiste sin detener la agitación.
Las curvas de titulación ácido-base para titulaciones de ácido débil con base fuerte difieren de las titulaciones de ácido fuerte con base fuerte en tres aspectos dignos a tomar en cuenta:
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1. El pH inicial es más alto (menos ácido) que en la valoración de un ácido fuerte. (El ácido débil sólo está parcialmente ionizado). 2. El cambio de pH en la parte rápidamente ascendente de la curva cerca del punto de equivalencia es más pequeño en el caso del ácido débil que en el del ácido fuerte. 3. El pH en el punto de equivalencia es mayor que 7.00 en la titulación de ácido débil con base fuerte. Como es de esperar, el pH inicial de la disolución de ácido débil siempre es mayor que el de la disolución de ácido fuerte de la misma concentración. Adviértase asimismo que el cambio de pH cerca del punto de equivalencia se torna menos marcado conforme el ácido es más débil (es decir, a medida que Ka disminuye) Metodología. Resultados y discusión. Una titulación ácido-base procede mediante una reacción de neutralización, en la que se hace reaccionar un ácido con una cantidad equivalente de base.
Donde [] es la concentración de acido acético desconocida: [ ] =
[ ] =
[]
(0.1 ) ∗ (11.3 )
10 [ ] = 0.113
Parte 2 (2 mL Vinagre (CH 3COOH) + 3 gotas de fenolftaleína): Solución 2 Volumen de NaOH gastado: 10.2 mL La valoración de un ácido débil y una base fuerte como en la prueba N°2 (CH3COOH + NaOH), el pH en su punto de equivalencia es básico; por lo que la [H+] será menor que la de un ácido fuerte. Entonces la ionización del CH3COOH se ve afectada por el efecto de ión común (Sal que se forma por la reacción de neutralización). En el punto de equivalencia, la solución sólo tendrá acetato de sodio, que en medio acuoso se hidroliza según la ecuación: − ⇌ −
Parte 1: (10 mL Acido acético (HC 2H3O2) + 3 gotas de fenolftaleína) solución 1 Volumen de NaOH gastado: 11.3 mL En la titulación del ácido acético (ácido débil) se determinó que la cantidad de NaOH necesario para este procedimiento fue de 6.8mL. En este caso hay que tener en cuenta que esta es una titulación débil-fuerte (ácido débil y base fuerte). El cálculo de la concentración viene dado por [] = [ ]
Es decir, que en el punto de equivalencia la disolución será básica, y por tanto, para detectar el punto final de esta titulación se eligió un indicador que cambie de coloren un pH alto, como la fenolftaleína. De hecho, en una titulación de ácido débil con base fuerte el pH en el punto de equivalencia siempre está arriba de 7, porque el anión de la sal que se forma es una base débil.
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Cuando la titulación con la base comenzó, se necesitó de aproximadamente 16.7 mL de titulante para que la solución cambiara cualitativamente su coloración, estableciéndose así el punto de equivalencia deseado. El cálculo de la concentración viene dado por [] = [ ]
Donde [] es la concentración de Vinagre (CH3COOH) desconocida: [ ] =
[ ] =
[]
(0.1 ) ∗ (16.7 )
2 [ ] = 0.835
Parte 3 (10 mL Amoniaco (NH3) + 3 gotas de Naranja de metilo): Solución 3 Volumen de HCl gastado: 10.6 mL En general, una solución amortiguadora contiene una par ácido-base conjugado, como – − o – . Estos componente reaccionan con cualquier ión hidrógeno o hidróxido que entre en la solución. Por ejemplo, si el amortiguador contiene y , cualquier ión hidrógeno que entre en la solución consumirá por la reacción con el ion acetato: + − ⟶
Y cualquier ion hidróxido reaccionará con las moléculas de ácido acético: − ⟶ −
Las reacciones de neutralización es una reacción entre un ácido y una base, generalmente en las reacciones acuosas ácido-base se forma agua y una sal, como se comprobó en las pruebas anteriores, donde a través de mezclas de ácidos y base se calculó el pH inicial, Punto de equivalencia y el punto final {6} Como las soluciones acuosas son buenas conductoras debido a la presencia de iones positivos y negativos a estos compuestos se les llama electrolitos. Los compuestos iónicos que se disocian completamente se conocen como electrolitos fuertes [6] Los ácidos y bases varían en su extensión de ionización con que un protón puede ser cedido por un ácido y aceptado por una base, lo que determina el pH en el punto de equivalencia; durante la titulación el pH de la mezcla reaccionante va cambiando, así el punto final, punto en el que la titulación o adición de reactivos se suspende, debe coincidir con el punto de equivalencia [7[ La sal formada no modifica el pH cuando es proveniente de ácidos y bases fuertes, puesto que cuando hay bases o ácidos débiles, esto cambia según la sal que se forma, varía el pH en el punto de equivalencia. Esto es por la hidrólisis. Puede ser básica o ácida . El cálculo de la concentración viene dado por [ ] = [ ]
Donde [] es la concentración de amoniaco (NH3) desconocida: [ ] =
[]
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[ ] =
(0.1 ) ∗ (10.6 )
=
10 [ ] = 0.106
2.
3.
4.
Christian, G. (2009). Química analítica. En G. Christian, Química analítica (págs. 266-267). Mc Graw Hills. Harris, D. (2007). En D. Harris, Analisis químico cuantitativo (págs. 225-226). Reverté S.A. CLAVIJO D.A, fundamentos química analítica. Equilibrio iónico y análisis químico Universidad nacional de Colombia sede Bogotá. Colección de textos. pag851, 857. BURBANO L.MARIA C. “Análisis químico cualitativo prácticas de laboratorio”
BURBANO L.MARIA C. “Análisis químico cualitativo prácticas de laboratorio”
Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias, Departamento de Química 2006. Pag.47 Pag33-33-47, Pag.45-46. 6. Domínguez ReBoiras, Miguel Ángel; “Química, la ciencia básica”; Thomson
Ediciones Paraninfo, S.A.; 2006; página 175. 7. 8.
Ritter, Howard; Química”; Editorial página 175. Ritter, Howard; Química”; Editorial
→ . = × .
. = 0.1424. .
Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias, Departamento de Química 2006. Pag.47 5.
. =
Bibliografia. 1.
“Introducción a la Reverté, S.A.; 1965; “Introducción a la Reverté, S.A.; 1965;
página 176-177
9. http://es.swewe.net/word_show.htm/? 1591886_1&acido_de_clorhidrico Cuestionario.
8. Para calcular el porcentaje del peso en volumen del ácido acético en el vinagre se debe calcular primero la masa del ácido acético que se encuentra en la muestra, esto se hace de la siguiente forma:
0.003
. = 0.0004272. . =
#
=
60 1
= 60.
= 60. ,(0.0004272. ) = 0.025632 %
=
%
=
0.025632 17.5
= 0.1464%
100
