EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE Juan Antonio Mendoza Luna, Jhonnathan Luiggi Herrera Aldave*
RESUMEN En este trabajo se ha preparado soluciones ácidas y básicas, se estandarizó una solución de NaOH con un patrón primario por el método de titulación y se determinó la cantidad de ácido acético presente en el vinagre. En nuestro primer experimento preparamos una solución de NaOH 0.1N; en un vaso de 150 mL colocamos 0.4 g de NaOH sólido y agregamos 10 mL de agua destilada, vertimos la solución en una fiola de 100 mL y aforamos con agua destilada. Para el segundo experimento estandarizamos el NaOH como un patrón primario; en un matraz de 250 mL con 50 mL de agua disolvemos 0.2 g de patrón primario hidrogeno ftalato potásico, agregamos 2 ó 3 gotas de fenolftaleína y valoramos con el NaOH 0.1 M hasta que el primer tinte rosado pálido persista más de 30 segundos. Para el tercer experimento determinamos el contenido de ácido acético presente en el vinagre; en un fiola de 50 mL agregamos 1 mL de vinagre y aforamos con agua destilada, de la solución preparada anteriormente tomamos una alícuota de 10 mL y vertimos en un matraz de 250 mL. Agregamos 20 mL de agua destilada y 2 gotas de fenolftaleína y titulamos con NaOH estandarizado hasta que el primer tinte rosado pálido persista más de 30 segundos. Finalmente se determinó la masa de CH3COOH contenida en 1 mL de -2 vinagre, obteniéndose un valor de 3,92x10 g/mL y un porcentaje en volumen (%v)=3,74%, siendo este un valor muy próximo al real (4%) para la concentración de ácido acético en el vinagre.
Palabras claves: Ácidos, bases, titulación, estandarización.
INTRODUCCION Las ideas sobre los ácidos y bases están presentes de forma habitual en la vida ordinaria, por lo cual se propusieron teorías acido-base, como la teoría de Arrhenius el cual propuso + que cuando un ácido se disuelve en agua se forman iones H como uno de los productos y cuando una base se disuelve en agua se forman iones OH como uno de los productos. La teoría de Bronsted-Lowry, quienes propusieron de forma independiente una nueva teoría acido-base. En esta teoría, un ácido es un dador de protones y una base es un aceptor de protones.
La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en solución. Una solución de concentración conocida, llamada solución valorada, se agrega con una bureta a la solución que se analiza. En el caso ideal, la adición se detiene cuando se ha agregado la cantidad de reactivo determinada en función de un cambio de coloración en Universidad Nacional de Ingeniería, Rímac, Av. Túpac Amaru 210 Perú Correspondencia: Correspondencia :
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el caso de utilizar un indicador interno, y especificada por la siguiente ecuación de la titulación. NA VA = NB VB A este punto se le llama punto de equivalencia. En términos generales la reacción entre cantidades equivalentes de ácidos y bases se llama neutralización o reacción de neutralización, la característica de una reacción de neutralización es siempre la combinación de hidrogeniones que proceden del ácido, con hidroxiliones procedentes de la base para dar moléculas de agua sin disociar, con liberación de energía calorífica como calor de neutralización y formación de una sal. En la preparación de la solución de NaOH 0,1N se realizó los siguientes cálculos para la elaboración: N(NaOH)=#Eq-g(NaOH)/VSolución Vsolución=100 mL Mientras que en la estandarización de NaON con el patrón primario de biftalato se obtuvo mediante los siguientes cálculos: Masa(KC8H5O4) x 1mol(KC8H5O4) x 1mol(NaOH) = V(NaOH gastado) M(KC8H5O4) 1mol(KC8H5O4)
N(NaOH)
N(NaOH) = 0,0932N Y para determinar el contenido de ácido acético presente en el vinage nos basamos en la siguiente reacción química: -
+
CH3COOH(ac)+NaOH(ac) → CH3COO Na
(ac)
+ H2O(l)
Y los cálculos fueron los siguientes: -3
N(NaOH) = 17,5mL x 0,0932mol(NaOH) = 1,63 x 10 mol NaOH 1000 mL
Luego la concentración molar fue: -3
1,63x10 mol(CH3COOH) x 100 mL x 1000 mL = 0,652 M 25 mL 10 mL Vinagre 1L Esto quiere decir que la masa en gramos de ácido acético por unidad de volumen (mL) fue de Universidad Nacional de Ingeniería, Rímac, Av. Túpac Amaru 210 Perú Correspondencia:
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0,648mol(CH3COOH) -------------------------------- 1000 mL de Vinagre X ------------------------------ 1 mL de Vinagre -3
X= 0,652x10 moles CH3COOH -3
Y sabiendo que m(CH3COOH) = n x M(CH3COOH) tenemos que la densidad = 39,2 x 10 g/mL Haciendo uso de la densidad del vinagre se calculó la composición porcentual (v/v) (%v)(CH3COOH) =
Masa (CH3COOH) x 100 Densidad(CH3COOH) X 100mL (CH3C00H)
(%v)(CH3COOH) = 3,74% %Error = (4,00 – 3,74) x 100 = 6,5% 4,00
PARTE EXPERIMENTAL El presente trabajo de laboratorio tiene por finalidad establecer un equilibrio acido-base, para estudiar cuantitativamente las reacciones de neutralización (llamadas así a las reacciones entre un ácido y una base se utiliza la técnica llamada “titulación”, que en otros términos es el procedimiento analítico que permite medir la cantidad necesaria de una solución para que reaccione exactamente con el contenido de otra.
Materiales: Los instrumentos usados fueron -Un vaso de 150 mL -Una fiola de 100 mL -Una fiola de 50 mL -Un matraz de 250 mL -Una bureta de 25 mL Y las sustancias que se utilizaron fueron hidróxido de sodio, hidrógeno ftalato potásico, fenolftaleína y vinagre. El experimento fue separado en 4 pasos:
Preparación de una solución de NaOH 0,1 N Se pesó 0,4g de NaOH en un vaso de 150mL para luego agregarle 10 mL de agua destilada para poder disolverlo. Dicha disolución lo vertimos en una fiola de 100mL y finalmente aforamos dicha fiola con agua destilada, para luego homogenizarla.
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Preparación de una solución de HCl 0,1 N Se preparó una solución de HCl 0,1N midiendo 0.8mL de HCl de normalidad 12 para luego se vertido en una fiola de 100mL y aforarlo, al final de tuvo que homogenizar. Teniendo en cuenta que el HCl 12N es un ácido que desprende vapores muy tóxicos debido a ser muy concentrado se trabajó en la campana extractora de gases.
Estandarización de NaOH con KHP Se disolvió aproximadamente 0.2g de hidrógeno ftalato potásico (KHP) con 50mL de agua destilada en un matraz de 250mL, luego se calentó para hacer que la disolución sea más eficaz. Añadimos al matraz tres gotas de indicador fenolftaleína para luego valorar con el NaOH 0.1M hasta que el primer tinte rosado pálido persista más de 30 segundos, Luego se determinó la concentración efectiva del NaOH siendo esta 0,0932N
Determinación del contenido de ácido acético presente en el vinagre Se midió 1mL de vinagre con una pipeta (volumétrica o graduada) y se llenó una fiola de 50mL con dicho vinagre para luego aforarla con agua destilada. Se tomó 10mL de la solución preparada y se vertió en un matraz de 250mL, se agregó 20mL de agua destilada y dos gotas de fenolftaleína. Titulamos con NaOH estandarizado hasta que el primer tinte rosado pálido persista más de 30 segundos. Luego calculamos el contenido en gramos del -3 ácido acético por cada mL de vinagre siendo esta 0,652 x 10 moles de CH3COOH.Y haciendo uso de la densidad comprobamos la composición porcentual que fue 3,74%.
RESULTADOS Y DISCUSION Para la estandarización del NaOH se utilizó biftalato de potasio que es un patrón primerio o referente para el NaOH, este NaOH presenta un carácter fuertemente higroscópico, que hace que sea difícil pasarlo seco sin que absorba humedad. Inicialmente se definió estandarizar 0,1M de la base, pero al realizar los cálculos se registró una concentración promedio de 0,0932M esto debido a que el punto final de la titulación del biftalato no fue cercana al punto de equivalencia. El análisis volumétrico se realizó a temperatura ambiente, registrando un valor constante de 25°C durante el experimento
Tabla 1: Preparación de una solución de NaOH 0,1N Sustancia
Masa (g)
Volumen (mL)
NaOH
0,4
-
Agua
-
100
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Tabla 2: Preparación de una solución de HCl 0,1N Sustancia
Volumen (mL)
Concentración (N)
HCl
0,8
12
Agua
100
-
Tabla 3: Estandarización de NaOH con un patrón primario Sustancia
Masa (g)
Volumen (mL)
Concentracion (M)
KHP
0,2
-
-
Agua
-
50
-
NaOH
-
10,8
0,1
Fenolftaleína
-
3 gotas
-
Tabla 4: Determinación del contenido de ácido acético en el vinagre Sustancia
Volumen (mL)
Concentración (M)
Vinagre
1
-
Agua
70
-
NaOH
-
0,1
Fenolftaleína
2 gotas
-
CONCLUSIONES Gracias a este laboratorio se pudo mejorar la comprensión sobre el equilibrio ácido-base, realizando los experimentos expuestos anteriormente y familiarizándonos con las fórmulas que se aplican en este tema. A pesar que durante la estandarización del NaOH se obtuvo un -3 valor de 0,0932M menor al valor teórico 0,1M la concentración de vinagre fue de 39,2x10 Universidad Nacional de Ingeniería, Rímac, Av. Túpac Amaru 210 Perú Correspondencia:
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g/mL con un porcentaje en volumen de 3,74%. Muy cercano al valor real de 4%. Esto de debió a factores como la imprecisión a la hora de realizar las mediciones y sobretodo a que un compuesto era higroscópico y vario en cierto margen nuestros cálculos. A pesar de estos problemas se trató de hacer el experimento lo más exacto posible y ello se reflejo en un porcentaje de error pequeño.
BIBLIOGRAFIA 1. Ralph H. Petrucci, William S. Harwood, F. Geoffrey Herring. QUIMICA GENERAL. Octava edición.Pearson educación, S.A., Madrid 2003. Página 665-701 2. Chang, Raymond (2010). Química décima edición. México. Mc Graw-Hill/ interamericana editores, SAC 3. Química la Ciencia central, Decima Edición2009. Cap. 16 Equilibrio acido – base (pp. 666-668). 4.
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http://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/quimica/reacciones-acido-base/
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