Uso de Indicadores de Escala de PH

 

PRACTICA Nº 09 USO DE INDICADORES Y ESCALA DE PH Y POH I.  OBJETIVO: 1.  determinar las coloraciones características de diversos indicadores en soluciones ácidos y básicos. 2.  Determinar el PH y el POH de diferentes soluciones mediante el uso de indicadores. 3.  Preparar una solución de PH conocido.

II.  FUNDAMENTO TEORICO. a)  INDICADORES O INDICADORES VISUALES DE PH Y POH   Son sustancias generalmente de origen orgánico que tiene la propiedad de adoptar una coloración característico frete aun acido y diferente coloración al efectuar frente a una  base. Existe una gran cantidad de iindicadores, ndicadores, siendo los más comunes el tornasol y la fenolftaleína viene impregnado impregnando.en una cinta de papel, conteniendo una ácido (cinta roja) El tornasol.- viene o una base (cinta azul); entonces estas cintas de papel son las que se utilizaran para determinar las características de las sustancias acidas y básicas. F eno nolf lfta tale leíí na na,,  de fórmula C20H14O4, es un compuesto químico que se obtiene por reacción del fenol (C6H5OH) y el anhídrido ftálico (C 8H4O3), en presencia de ácido sulfúrico. Cuando se utiliza como indicador para la determinación cualitativa y cuantitativa del pH en las volumetrías de neutralización se prepara disuelta en alcohol al 70%. El intervalo de viraje de la fenolftaleína, es decir, el intervalo de pH dentro del cual tiene lugar el cambio de color del indicador, no sufre variaciones entre 0 y 100 ºC y está comprendido entre 8,0 y 9,8. El cambio de color de este indicador está acompañado de un cambio de su estructura; su color en medio básico es rojo-violeta y en medio ácido es incoloro.

b)  ESCALAS DE pH y pOH.  A menudo conviene a expresar las concentraciones de los iones hidrogeno y oxidrilo en función de los valores de Ph Y Poh, especial mente cuando estas concentraciones son muy pequeñas. El pH y el OH son los logaritmos comunes de la inversa de la concentración molar de iones hidrogeno i oxidrilo, respectiva mente. PH = lo logg

1 = - lo log/H  g/H + /  /H   /H + /    

POH = log lo /OH  g OH  1 / log /OH /  - = - log  /

 

De donde: /H+/ = antilog (-Ph) /OH-/ = antilog (-pOH) /H+/ = Concentración molar de iones H+ /OH-/ concentración molar de iones OH. La concentración de ión hidrogeno desde [H+] = 1M, hasta que corresponda a una solución alcalina de [OH-] = 1M se expresa mediante el Ph por números racionales de 0 a 14, esta escala es importante para indicar las soluciones ácidos y básicos muy diluidos y soluciones neutras.  NEUTRO ÁCIDO

BASE

PH = 1

PH = 7

PH = 14

[H+]1(10º )10-1 10-2  10-3 10-410-5 10-6 10-7 10-8  10-9  10-10 10-11 10-1210-13 10-14  PH 1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13

14

POH 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 [OH ]10 10 10  10  10  10   10   10   10   10-5  10-4  10-3  10-2 10-1  1(10º)

0

c)  LA IONIZACIÓN DEL AGUA Y LA ESCALA DE PH: El agua puede comportarse como acido o como base; dependiendo con la sustancia con la que actúe (bronsted); al reaccionar consigo misma. Estableciendo un equilibrio dinámico en las soluciones acuosas. H2O

+

H3O+  + OH-

H2O

Si aplicamos el concepto de constante de equilibrio para esta ecuación; se tiene:

Ke = [H3O+] [OH-] [H2O]2 Considerando que el H2O es constante, tenemos:

Kw = [H3O+] [OH-] = Kw 

donde Kw: es el productor iónico del agua.

El valor Kw se puede calcular mediante varios métodos experimentales, en los que se encuentra la conductividad, llamado a Kw = 1x10 -14 mol/l2 

[H3O+] [OH-] = Kw 0 1x10-14

 

 y podemos calcular  

[H+] = Kw / [OH-] o [H+] = 1x10-14 / [OH-] [OH-] = 1x10-14 / [H+] Cuando:  

[H+] = [OH-] 0 1x10-14,  la solución es neutral.

 

[H+] > [OH-], 

la solución es acida.

 

[H+] < [OH-], 

la solución es básica; por consiguiente podemos decir.

PH + POH = 14  

PH = 1x10-7 

 

POH = 1X10-7 

 

PH2O 0 7

La utilización del pH para indicar la acidez o bicadiz da una solución y esta mas definida en al industria, investigación; agricultura y la medicina, y metalurgia.

A.- Soluciones De Ácidos Y Ba Bases ses Débiles. Los ácidos y l as bases se distinguen por el grado en la que reaccionan con el agua, este tipo de soluciones se ionizan poco i los iones que se transforman y existen en equilibrio dinámico con el acido y la base. Definimos de la siguiente manera.

H+  + A-  y Ka = [H+] [A-] / [HA].

HA BOH

B+  + OH-  y Kb = [B+] [OH-] / [BOH]

HA: ácido débil cualquiera. BOH = uno base débil cualquiera Ka = constante de ionización de la base débil. Kb = constante de ionización de la base. [ ] = denota concentración molar.

B.- Indicadores Indicadores.. Las soluciones acuosas de muchos compuestos orgánicos tienen la particularidad de cambiar de color cuando varía el PH de una solució solución. n. Estos compuestos se denominan denominan indicadores visuales del PH. Como unasolución soluciónbá acida Como HIN IN enenuna básica. sica.

 

▼.-HIn

+ OH- 

▼.-HIn

= [H+] [In-]; [HIn] ▼.-PKa = -log (Ka).

In +H2O H+ + In

▼.-Ka

 

El color de la forma acida del indicador HIn es diferente del clor de la forma  básica In-. En un indicador muy bueno, el color del compuesto HIn consta fuertemente con el In-  y la tra transformación nsformación de HIn a In- es muy marcado a medida que baria el Ph

Para el anaranjado metilo Ka = 1x10 -14  y PKa = 3,8, la forma neutra neutra (rojo) y disociado (amarilla) del indicador i ndicador están presentes en concentraciones.   En la siguiente tabla se representa una lista de los indicadores comunes empleados para estimar el Ph de una solución.

Indicador Violeta de metileno Azul de timol Amarillo de metilo. Anaranjado de metilo.

Medio acido amarillo rojo rojo rojo

Medio básico violeta amarillo amarillo amarillo

Intermedio 0 1,2 2,9 3,1

PH 1,6 2,8 4,0 4,4

Rojo de bromo metilo. timol. Azul de Tornasol. Fenolftalina. Amarillo de glicerino.

rojo amarillo rojo incoloro amarillo

amarillo azul azul grosella rojo

4,8 6,0 5,5 8,2 10,1

6,2 8,0 8,2 10,0 12,0

- Ojo con un solo indicador no se pude determinar el verdadero PH, pero si se cumple una combinación de ellos es posible imitar PH a un intervalo muy estrecho. Ejemplo:   La solución hace que el tornasol enrojezca, PH 25,5   El azul de timol se vuelve amarillo ph 2,8.   El rojo metilo se vuelve rojo, PH 4,8 por consiguiente, el PH de la solución

  

se encuentra entre 2,8 y 4,8. este proceso solo nos da una aproximación.

 

III.  CLASIFICACI CLASIFICACIÓN ÓN DE LOS MATERIALES Y LOS REACTIVOS: Uso de materiales: 1.  Gradilla.- este material sirve únicamente de soporte a los tubos de ensayo, son de varios tipos de acuerdo al material utilizado, para su creación, puede ser de metal o de madera. 2.  Baso de precipitado.- este material es de reacción sirve mayor mente para hacer calentamiento a altas temperatura, en este caso nos sirve. Para mezclar los diferentes reactivos. 3.  Fiolas.- Estos materiales sonde reacción tiene una línea de embase, para embasar compuestos y así sacar datos mas exactos y mas precisos. 4.  Tubo de ensayo.- Son muy necesarios en los laboratorios, por que estos materiales son resistentes a altas temperaturas. 5.  Pipeta.- este material es de medido, sirve para igualar cantidades de líquidos mas  pequeños se utiliza chupando, chupando, y posterior mente tapando con el dedo, y luego sacar el dedo dedo para que el rea reactivo ctivo se base e. 6.  Pisetas.- Sirve para la conservación de líquidos especial mente de agua destilada.

Materiales. Tubo de ensayo (gradilla). de precipitado) Materiales de reacción.(vaso   Fiolas, tubos d ensayo,   Materiales de medición. (pipetas)   Materiales de conservac conservación.(pisetas). ión.(pisetas).   

REACTIVOS: NOMBRE Agua Hidróxido de sodio 0,15 M Ácido clorhídrico 0,15 M Ácido acético. Hidróxido de amonio Carbonato de sodio Orina Detergente

FORMULA H2O NaOH HCl CH3 - COOH NH4OH Na2CO3 

ESTADO Líquido Líquido Líquido Líquido Líquido Líquido Líquido Líquido

 

IV.  PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 4.1. COLORACIÓN CARACTERÍSTICA DE ALGUNOS INDICADORES: 1.  Tomar en tres tubos limpios y secos por separado las siguientes soluciones, al 1º tubo 2mL de HCl. HCl. 0,15 M, al 2º tubo 2mL. 2mL. de NaOH 0,15 N y el 3º tuvo 2mL De agua destilada.  2.  Agregar a cada uno de ellos 2 gotas de anaranjado de metilo, agitar.  3.  Anotar el color que ha dado la solución. 4.  Repetir el experimento empleado con otros indicadores como la fenoftalina y el rojo de metilo y otros que dispone en el laboratorio. Utilizando anaranjado de metilo. HCL + anaranjado de metilo = rojo; nos indica que es un acido. NaOH + anaranjado de metilo = amarillo; nos indica que es una base. Agua + anaranjado de metilo = amarillo claro nos indica que es neutro.

Utilizando fenolftaleína. HCL + fenolftaleína = no cambia de color NaOH + fenolftaleína = grosella. Agua + fenolftaleína = amarillo clarísimo.

 

  Utilizando rojo de metilo. HCL ++rojo grosella; lla; nos esesununa acido. NaOH rojode demetilo metilo==grose amarillo; nosindica i ndicaque indica quees base. Agua + rojo de metilo = amarillo claro nos indica que es neutro.

4.2. VIRAJE DEL COLOR DE LOS INDICADORES: 1.  Tomar un 1mL de la solución de NaOH 0,15 M o N en un tubo de ensayo limpio o seco; añadir dos gotas de fenolftaleina y luego agregar gota a gota de HCl de 0,15 M, hasta que se produzca el cambio de color del indicador. Anotar la cantidad de del ácido agregado aproximadamente. 2.  Una vez que se haya producido el cambio de color, añadir gota a gota NaOH 0,1 M hasta que vuelva a cambiar el color del indicador. Anotar la cantidad de la base

 

agregada. ¿es la misma cantidad de acido y base que se agrega o es diferente decir  por qué? 3.  Repetir el experimento empleado con otros indicadores, que el profesor les  proporciona. Y sacar su conc conclusión lusión como el experimento experimento anterior.

NaOH + fenolftaleína = color violeta, al agregar HCl da color cristalino, pe pero ro aall agregar mas mas NaOH vuelve al color vvioleta. ioleta. ¿Por qué el cambio de color? El color violeta es de una sustancia sustancia básica pero al agregar agregar el HCl la sustancia se vuelve acida por ello toma el color cristalino que indica que es un acido y al agregar nuevamente el NaOH toma el color violeta

NaOH + anaranjado de metilo = amarillo, al agregar HCl da color violeta, pero al agregar más NaOH vuelve al color amarillo. ¿Por qué el cambio de color? El color amarillo es de una sustancia básica pero al agregar el HCl la sustancia se vuelve acida por ello toma el color violeta que indica que es un acido.

 

NaOH + rojo de metilo = amarillo claro, al agregar HCl da color violeta , pero al agregar más NaOH vuelve al color amarillo. ¿Por qué el cambio de color? El color amarillo es de una ssustancia ustancia básic básicaa pero al agreg agregar ar el HCl la sustancia se vuelve acida por ello toma el color violeta que indica que es un acido.

4.3. DETERMINACIÓN DE LA ESCALA DE PH Y DEL POH, DE ALGUNOS COMPUESTOS: 1.  Utilizando el papel indicador Universal (O - 14) determinar directamente, en forma aproximada el valor del pH y pOH. Colocar 1 a 2 mL de los compuestos.( Gaseosa,  jugo de limón, Orina, solución de detergente, solución de carbonato de sodio, Urea, fosfato de amonio, papaya, café, un licor, jabón, champú y oíros compuestos que  pueden traer. traer. 2.  Una pequeña tirita del indicador humedecer y de acuerdo al color, dar la lectura del  pH o pOH directamente directamente Carbonato de sodio: al poner el papel tornasol toma un color azul que en la escala de  pH es 12 nos indica que es una sustanc sustancia ia básica.

 

Acido clorhídrico: toma un color anaranjado que es el numero 2, es un acido. Detergente: toma un color azul verdoso que es el 8 es casi neutro. Orina: toma un color verde que es el color 5 es un acido.

4.4. PREPARACIÓN DE SOLUCIONES DE PH Y POH CONOCIDO: a.-  Efectuar los cálculos para preparar 100 ml. de una solución de HCl de pH 1.5 empleando HCl concentrad concentrado. o. - Mida el volumen de de HCL concentrado, concentrado, empleando una micro pipeta, agregar en un vaso de precipitado que que contiene 50 ml de agua agua destilada agitar y homogenizar homogenizar con la vageta trasvasar a la fiola limpia y seca de 100 ml proceda al enrace con agua destilada que contiene contiene la ppiceta iceta y homog homogenizar enizar y presentar aall profesor para para comprobar su su correcta preparación. - tomar 2 ml aproximadamente del acido preparado y comprobar el pH preparado empleando un papel indicador de eescala scala cromática o un peachimetro manual sacar sacar sus conclusiones respectivas.

Calculo De La Solución: HCl  H+ + Cl-  [H+] = 10-1.5 = -1.5 INV.log 0.0316 = 0.0316 mol/L HCl 0.0316 M

 

H+ + Cl-  0.0316 M

Mol HCl= 0.0316 mol/L x 0.1 L = 3.16 x 10-3 mol Calculo de masa n = m/Pm  m = n x Pm = 3.16 x 10-3 mol x 36.5 g/ mol masa = 0.115 g HCl

 

Densidad de HCl = 1.17 g/ml Densidad = m/ V x %

% peso = 37.25 %

 volumen

= masa/ densidad x %

Volumen = 0.115g/ 1.17 g/ml x 37.25/100 = 0.263 ml de HCl

b.- Efectuar los cálculos para preparar 100 mL. De una solución de NaOH de pH 11,5  - pasar la cantidad de hidróxido de sodio calculada en una luna de reloj o en un papel  preparando para pesar, pasar a un vaso de precipitado que contiene 50 ml de agua destilada agitar con una vageta de vidrio hasta disolver por completo el NaOH, trasvasar tr asvasar a la fiola limpia y seca de 100 ml proceda al enrace con agua destilada que contiene la  piceta y homogenizar homogenizar y prese presentar ntar al profesor para ccomprobar omprobar su co correcta rrecta preparación. - tomar 2 ml ap aproximadamente roximadamente del acido prepa preparado rado y com comprobar probar el pH preparado preparado empleando un papel indicador de eescala scala cromática o un peachimetro manual sacar sacar sus conclusiones respectivas.  No se realizo

Calculo De La Solución: Preparar: NaOH

 PH

= 11,5

V = 100mL ▼ Base fuerte:

Se disocia al 100%  NaOH

 

Na+ +OH

PH = 11, 5 ---------- [2,5]

M Pm = mxV

M= 40 x0, 00316L 0,1L M = 0,0126g NaOH

PH +POH = 14 11, 5 + POH = 4 POH = 2, 5 [0, 00316] 40g = 316x10-3  M =Pm 0, =00316

 

c.- Efectuar los cálcalos para preparar 100 mL. de una solución de ácido acético de pH 3 .5 - Mida el volumen de CH3COOH concentrado, concentrado, empleando un unaa micro pipeta, agregar en un vaso de precipitado que contiene contiene 50 ml de agua destilada agitar y homogenizar co conn la vageta travasar a la fiola limpia y seca de 100 ml proceda al enrace con agua destilada que contiene la piceta y homogeniza homogenizarr y presentar al profesor para conpro conprovar var su correcta  preparación. - tomar 2 ml aproximadamente del acido preparado y comprobar el pH preparado empleando un papel indicador de eescala scala cromática o un peachimetro manual sacar sus sus conclusiones respectivas

No se ralizo.

d.- Efectuar los cálculos para preparar 100 mL. de una solución de hidróxido de amonio de pH 10.5: - Mida el volumen de NH 4OH concentrado, concentrado, empleando una micro pipeta, pipeta, agregar en un vaso de precipitado que que contiene 50 ml de agua agua destilada agitar y homogenizar homogenizar con la vageta trasvasar a la fiola limpia y seca de 100 ml proceda al enrace con agua destilada que contiene contiene la ppiceta iceta y homog homogenizar enizar y presentar aall profesor para para comprobar su su correcta preparación. - tomar 2 ml aproximadamente del acido preparado y comprobar el pH preparado empleando un papel indicador de eescala scala cromática o un peachimetro manual sacar sacar sus conclusiones respectivas  NH4 OH;

PH=10,5

volumen = 100 ml

 pH + pOH = 14  pOH= 3.5 [OH] = -3.5 INV INV log = 3.16 x 10-4 mol /L  NH4 OH   NH4+ + OH X-3; 16X10-4 ……….3, 16X10-4  3, 16X10-4  Kb = 1, 78x10-5 

Formula: Kb = [NH4] [OH] [NH4 OH] Kb = 1.8 x 10-5 

1, 8 x 10-5 = 3, 16X10-4 [3, 16X10-4   NH4OH

.

 

 NH4OH = 5.55 x 10-3 mol / L n = 5.55 x 10 -3 x 0.1 = 5.55 x 10 -4 mol NH4OH masa = 5.55 x 10-4 mol x 3.5 g/mol = 0.0194 g NH 4OH volumen = masa/densidad x %  volumen = 0.7563 dencidad = 0.90 %peso = 28.5 % Masa = 35 g

 

V.  CONCLUSIONES: 1.  En esta práctica realizada pudimos comprender en una forma amena y detallada, la identificación de las coloraciones de las diferentes indicares en soluciones  básicos. 2.  También la determinación del PH y POH con el pechimetro en diferentes soluciones.

VI.  RECOMENDACIONES:  -  Es recomendable que al momento de chupar el reactivo con la pipeta se debe tener mucho cuidado, por que talvez lo chupas muy fuerte hasta que llegue a tu  boca y cause cause alguna m molestia. olestia. -  Es recomendable llevar siempre el guardapolvo para este tipo de pruebas

VII.  CUESTIONARIO: 1.- que es un acido y una base. Hacer la ddiferencia iferencia que existe, entre entre ácidos y bases arrehnius, bronsted –  lowry  lowry y Lewis. Dar ejemplos específicos para poder entender cada uno de ellos. 2.- Graficar la tabla de los principales indicadores, dando a conocer, el viraje del color y el valor del pH y pOH.

NDICADOR  

MEDIO ACIDO 

Violeta de metilo Azul de timol Amarillo de metileno. Amarillo de metileno. Rojo de metileno. Azul de bromo timol. Tornasol. Fenolftaleina. Amarillo de glicerino.

amarillo Rojo Rojo Rojo rojo amarillo rojo incoloro amarillo

MEDIO BÁSICO  violeta amarillo amarillo amarillo amarillo azul azul grosella rojo

INTERVALO  PH  0 1,2 2,9 3,0 4,8 6,0 5,5 8,2 10,1

1,6 2,8 4,0 4,4 6,2 8,0 8,2 10,0 12,0

3.- Hallar el pH de las siguientes compuestos: Sangre, orina, café, vino, cerveza, cerveza, jugo de limón, de naranja, coca cola, urea, fosfato de amonio, , nitrato de amonio, piridina, leche, amoniaco, ozono y de la lluvia acida. El pH de la sangre es de: 7,38 y 7,42 si el pH baja7, 0 la persona entra en coma acidótico. si el pH se eleva por encima de 7,5 (el mismo que el de una solución que contiene una parte de sosa cáustica por 50 millones de partes de agua), el individuo entra en una alcalosis tetánica y es probable que fallezca El pH de la orina.- pH de la orina orina por lo común ligeramente ácido por la presencia presencia de ácido úrico y es de 6,0 y esta entre (Nº 5) en el indicador universal

 

El pH del café.- Es de 5,0. El pH del vino.- es de 3.5, El pH del jugo del limón.- Su pH es de 2,3. El ph de naranja.- su pH es de1, 0. El pH de la leche.- su pH es de 6,6. El pH de la amoniaco domestico. Es de. 11.9.

4.- calcular el pH de una solución: a.- de KOH si se disuelve 0.75 gramos en 250 ml de solución.  b.- de NH4 NO3 si se disuelve 3.50 gramos en 250 ml de solución. c.- de NaOH si se disuelve 7.5 gramos en 7.50 ml de solución d.- de D.D.T. si disuelve 250 gramos de un galon USA.

5.- Porqueagrícola. es importante estudiar losminino indicadores, y las escalas pH yque pOH la ingeniería Mencionar como 10 aplicaciones más de usuales se en tiene en la ingeniería agrícola. - 

Es importante porque sin los indicadores no podemos reconocer que tipo de sustancia es y podemos hacer un mal uso de ellos.

-  Mediante los indicadores nosotros podemos identificar identificar el tipo de suelo (si en ese suelo existe algunos elementos tóxicos o elementos favorables como el abono). -  Otro ejemplo cabe mencionar el reconocimiento de los elementos del agua ya que la carrera va mayormente en el estudio de recursos hídricos, y así podemos diferenciar el tipo de agua. -  También mediante los indicadores podemos estudiar los elementos que se encuentran en las plantas (sumo de las frutas). -  Para hallar el pH del suelo y saber que plantas pueden crecer en ellas. -  Para saber si el agua es apta o no para el riego.

VIII.  BIBLIOGRAFÍA:   Ing Salome salcedo coa. Pag 211-218.   Ing robert Álvarez rivera. Pag 77-82.   Ing Angol Egas Sáenz. 55- 64.   www.wiquipedia.com