DETERMINACIÓN DE ÁCIDO CÍTRICO Y ÁCIDO ASCÓRBICO EN MUESTRAS DE POLVO POLVO PARA HACER JUGOS Volumetr! Volumetr! "e #eutr!l$%!&$'# ( o)$"!&$'# re"u&&$'# re"u&&$ '#
L!*or!tor$o "e +um$&! A#!lt$&! Jue,e-. /0.11 2 3.11 45m5 NRC. 36710
A#! M$le#! S!l!%!r Gr!#!"! ID. 111/87303 C!rl$#! P!ol! A#9ulo C!r"e#!- ID. 111/77//: Jo-;
0>6 Lu$- D!,$" Mo#terro%! Arr$et! ID. 111 N$l-o# D!,$" M$r!#"!
/?36
Pro@e-or!. Ol9! I-!*el E&e,err( Ur$*e
UNIVERSIDAD PONTI
/5/5 OBJETIVO GENERAL •
Realizar por medio de volumetría de neutralización neutralización y oxidación-reducción oxidación-reducción la determinación de ácido cítrico y ácido ascórbico en muestras de polvo para hacer jugos.
/50 OBJETIVOS ESPECÍ
•
•
Determinar el contenido total de ácidos en la muestra por medio de una titulación por neutralización neutralización con Na! como reactivo titulante. t itulante. Realizar una titulación redox utilizando "# $ como reactivo titulante y almidón como indicador% para determinar la cantidad de ácido ascórbico en una muestra de polvo para hacer jugos. Determ Determin inar ar la cantid cantidad ad de ácido ácido cítric cítrico o en la muest muestra ra parti partiend endo o de los result resultad ados os de concentración de ácidos totales y ácido ascórbico.
05 MA MARC RCO O TEÓR TEÓRIC ICO O &os m'todos volum'tricos de análisis se basan en la medición exacta del volumen de una soluci solución ón de compos composici ición ón conoci conocida da (reac (reactiv tivo o titul titulant ante e o soluci solución ón estánd estándar) ar) necesa necesario rio para para reaccionar cuantitativamente y de modo selectivo con la especie problema o analito. *uelen dividirse seg+n el tipo de reacción ,uímica en ,ue se basan y el tipo de objeto ,ue analizan% en volume volumetrí trías as de neutra neutraliz lizaci ación% ón% de ormac ormación ión de comple complejos jos%% de oxida oxidació ción-r n-redu educci cción ón y de precipitación precipitación /0% donde para cada una de ellas existen re,uerimientos re,uerimientos dierentes relacionados con el indicador y el proceso en general. 1lgunos de estos m'todos% por ejemplo% una combinación de un análisis volum'trico por neutralización con otro por oxidación-reducción sirven para cuantiicar el ácido cítrico y ácido ascórbico contenido en muestras de polvo para hacer jugos. 2l ácido cítrico es un ácido orgánico% de órmula 3 4!56 muy com+n y recuente en la naturaleza% el cual se puede encontrar como producto del metabolismo de la mayoría de los organismos% en el ciclo de "rebs y ormando parte de rutas% especialmente de los cítricos% a las ,ue coniere su característica acidez. 2ste ácido utilizado como saborizante o creador de aroma% regulador del p! y antiox antioxida idante nte se obtie obtiene% ne% para para aplica aplicacio cione ness comerc comercial iales% es% de subpro subprodu ducto ctoss cítric cítricos os o por ermentación de hidratos de carbono 70. 8or otro lado% lado% el ácido ácido ascórb ascórbico ico 3 4!54% más conocido como vitamina 3 ,ue se presenta en orma de cristales incoloros o d'bilmente amarillentos de olor peculiar y sabor ácido. 2s muy soluble en agua y se re,uiere de orma directa o para conservar un coactor en el estado reducido en la hidroxilación de la prolina en la síntesis de colágeno% en la degradación de tirosina% en la síntesis de adrenalina% en la ormación de ácido biliar% como antioxidante hidrosoluble general% para incrementar de manera notable la absorción de hierro y como inhibidor de la ormación de nitrosaminas durante la digestión. *e encuentra generalmente en cítricos% patatas% vegetales y los tomates y aun,ue la mayor parte de los animales pueden sintetizarlo el ser humano no $0. 2
2n el caso de la titulación por neutralización% el contenido total de ácidos de la muestra se puede determinar por medio de las ecuaciones (/) y (7) al hacer reaccionar ambos ácidos (cítrico y ascórbico) con el Na! como reactivo titulante y enoltaleína como indicador. indicador. HOOC (OH ) C ( C H 2 COOH )2 + 3 NaOH → Na3 C 3 H 5 O ( COO )3+ 3 H 2 O
(/) C 6 H 8 O6+ NaOH → C 6 H 7 O 6 Na + H 2 O
(7)
2n cambio% para la determinación del ácido ascórbico +nicamente% se eect+a una titulación redox con "#$ como reactivo titulante y almidón como indicador como lo ilustra las ecuaciones ($)% (9) y (:) donde hay ,ue tener cuidado con el punto inal% pues esta titulación es muy sensible a+n a bajas concentraciones de ácido ascórbico 90.
+¿ → 3 I + 3 H O −¿ + 6 H ¿ −¿ + 5 I ¿ 2
2
($)
¿
IO3
−¿ ¿
+ ¿ + C 6 H 8 O 6 + 2 I
¿
(9)
C 6 H 8 O 6+ I 2 → 2 H
I 2 + almidón→complejo ( I 2−almidón ) violeta− azul
MATERIAL MATERIAL VOLUMTRICO; VOLUMTRICO; 2l material de laboratorio ,ue se utiliza para la medida de los vol+menes de los lí,uidos está constituido por buretas% erlenmeyers% matraces aorados y pipetas. INDICADORES. *ustancias ,ue participan en la reacción de valoración originando un cambio brusco perceptible en el punto inal de la misma (color% turbidez% precipitado% etc.) 3ompuestos coloreados coloreados cuyo cambio de color se
•
>cido-?ase; 2s un ácido o base d'bil d'bil ,ue presenta presenta dierente color color la orma protonada protonada y disociada% depende del p! en el punto de e,uivalencia. @xido-Reducción; @xido-Reducción; 1nte el primer exceso de titulante se oxida% o reduce seg+n el caso% y presenta distinta coloración en ambos estados debido a un dierencial de potencial.
3
(:)
35 PROCEDIMIE PROCEDIMIENTO NTO Y DATOS DATOS EPERIMENT EPERIMENTAL ALES ES 7:A ml de solución de Na! A.:A N a partir del reactivo solido
8reparar
*olución de Na! preparada inicialmente
&lenar la ?ureta
3alcular
3olocar
1notar
Normalidad de la solución de Na!
1lícuota de /A ml de la solución de la muestra del jugo en un 2rlenmeyer% adicionar agua
&ectura inicial de la bureta
1lícuota de :A 3olocar en un ml de la solución de la muestra 2rlenmeyer del jugo
A./AAB gr de phtalato acido de potasio% 34!9 (3!) 3")
pesar
titular solución
De phtalato acido de potasio hasta obtener un color rosa pálido
1l docente un ?eaEer de 5A ml. &impio y seco para pesar la
entregar
adicionar
&ectura inal de la bureta
anotar
3uantitativamente a un matraz de 7:A ml &a .
transerir
/A gotas del indicador azul de thymol adicionar
titular
adicionar
Cotas de enoltaleína
*olución de Na! estandarizada llenar la bureta
1lícuota del jugo jugo hasta obtener un color azul pálido permanente
: ml de !3l 4F% /.A/A$ gr de "# y $ ml de solución de almidón
4
llenar
&ectura bureta inal de la bureta
&lenar bureta
3on solución estándar de "# $ A.AA7 F
1notar
&ectura inicial de la bureta
titular
1lícuota del jugo jugo hasta obtener un color violeta pálido
1notar
&ectura inal de la bureta
T!*l! T!*l! /5 Determ$#!&$'# "e &$"o &tr$&o ( &$"o !-&'r*$&o e# mue-tr!- "e 4ol,o 4!r! !&er =u9o-5
Volume# Volume# 9!-t!"o "e N!OH Norm!l$"!" "el N!OH
/7./ ml A.A:4B N
8ara calcular la normalidad real del Na! se hallaron los me, de phtalato ácido de potasio usados en la titulación% de la siguiente manera; 0.1405 g FHK 204,22
g FHK
×
1000 mmol 1 mol
×
1 meq FHK 1 mmol
=0.688 meq FHK
mol FHK
3omo se asume ,ue el punto de e,uivalencia de la titulación estuvo cerca del punto de e,uilibrio% decimos ,ue; meq FHK =meq NaOH
1sí la normalidad normalidad del Na! es; es; 5
0.688 meq FHK 12.1 ml
=0.0569 N
8ara la titulación de la muestra de jugo con Na! y para hallar la cantidad de ácidos totales en la muestra% se presentan los resultados a continuación en la tabla $; T!*l! T!*l! 35 T$tul!&$'# "el Ju9o &o# N!OH 4!r! "eterm$#!r &$"o- tot!le-
Volume# Volume# 9!-t!"o "e N!OH N!OH ue re!&&$o#!
4.$A ml A.$:5 me, A.$:5 mmol
8ara calcular el contenido total de ácidos en el jugo se partió de suponer ,ue el punto inal de la titulación es cuando todos los ácidos de la muestra se han neutralizado con el Na!% así se asume ,ue; NaOH NaOH NaOH meq ¿ totales ¿= meq ¿ acidocitrico ¿ + meq ¿ acido ascórbico ascórbico ¿
(4)
2ntonces% partiendo de la concentración del Na! utilizado y del volumen gastado% se calculan los me, de Na! ,ue reaccionan con ambos ácidos% donde el actor 2 del Na! es /% entonces se tiene ,ue; NaOH 0.0569 meq NaOH 1 ml
× 6.3 ml NaOH =0.358 meq NaOH = 0.358 mmol ¿ totales ¿
&uego% se calculó la cantidad de ácido ascórbico en la muestra de jugo partiendo de los datos obtenidos por la titulación con "# $% los resultados obtenidos se muestran a continuación en la tabla 9; T!*l! ?5 T$tul!&$'# "el Ju9o &o# IO 3 4!r! "eterm$#!r &$"o !-&'r*$&o
Volume# Volume# 9!-t!"o "e IO3 Co#te#$"o "e &$"o !-&'r*$&o e# l! !l&uot!
A.54 ml −3 5.16 × 10
mmol
2l contenido de ácido ascórbico en la alícuota se calculó hallando la cantidad de yodo ,ue reacciona con el ácido ascórbico seg+n la ecuación ($); 0.86 ml KIO 3 ×
0.002 mmol KIO3
ml KIO 3
×
3 mmol I 2 1 mmol KIO3
=5.16 × 10− mmol I 3
2
*e hallaron las cantidades totales de cada ácido para la alícuota de /Aml y se reportaron los datos en la tabla : ,ue se presenta a continuación; continuación;
T!*l! T!*l! >5 Co#te#$"o "e &$"o- e# l!- !l&uot!- "e mue-tr!
Al&uot! "e /1ml Co#te#$"o "e &$"o !-&'r*$&o 6
−3
1.03 × 10
mmol
Co#te#$"o "e &$"o &tr$&o
0.119 mmol
*eg+n la ecuación (9)% el yodo es el reactivo límite en la reacción con el ácido ascórbico con una relación molar / a / se puede decir ,ue; −3
mmol I 2 =mmolácidoascórbico = 5.16 × 10 mmolácidoascórbico
1 partir de los datos reportados en las tablas /% $ y 9 se calcula la concentración de cada uno de los ácidos en la muestra de jugo. 8ara ello% teniendo las milimoles de ácido ascórbico en :Aml de solución% se hallan las milimoles del ácido para la alícuota de /Aml; 10 ml −3 5.16 × 10 mmol ácidoascórbico × 50 ml
=1.03 × 10− mmolácidoascórbico ácidoascórbico 3
Dichas milimoles de ácido ascórbico son las mismas ,ue reaccionaron con el Na! en la titulación de ácidos totales% de esta manera seg+n la ecuación (7)% como la reacción es / a / se muestra ,ue;
−3
1.03 × 10
NaOH −3 mmol ácidoascórbico = 1.03 × 10 mmol ¿ ácidoascórbico ¿
1sí seg+n la ecuación (4) planteada anteriormente se pueden hallar las milimoles de Na! ,ue reaccionaron con el ácido cítrico y con la relación molar% hallar las milimoles del ácido presentes en la alícuota; NaOH NaOH NaOH −3 ácido ascórbic ascórbico o ¿= 0.357 mmol¿ acido acido citrico citrico ¿ 0.358 mmol ¿ totales ¿ −1.03 × 10 mmol¿ ácido
haciendo la relación molar de la ecuación (/);
acido citrico citrico ¿ × 0.357 mmol ¿ acido
NaOH NaOH 1 mmol acidocitrico 3 mmol ¿ acidocitrico
¿=0.119 mmolacidocitrico
3on los datos obtenidos y reportados en la tabla :% se presentan continuación los resultados inales del análisis en la tabla 4; T!*l! T!*l! 65 Co#&e#tr!&$'# "e &$"o !-&'r*$&o ( &$"o &$"o &tr$&o e# mue-tr! "e =u9o e# 4ol,o
Pe-o "el &$"o !-&'r*$&o Pe-o "el &$"o &tr$&o
−3 1.81 × 10
g
A.A775 g
8ara hallar la concentración de cada uno de los ácidos se encontró% convirtiendo las milimoles a gramos% a continuación% se ilustra el cálculo;
7
−3
−3
1.03 × 10
mmol ácidoascórbico ×
0.119 mmol acidocitrico ×
176.12 × 10
gr ácido ascórbico ascórbico
1 mmol ácido ascórbico ascórbico
−3 192.12 × 10 gr ácido ácido citrico citrico
1 mmol ácidocitrico
−3
=1.81 × 10
g ácidoascórbico
=0.0228 g ácidocitrico
>5 ANÁL ANÁLISI ISIS S DE RESU RESUL LTADOS 2l análisis volum'trico por titulación utilizando indicadores% es relativamente eicaz ya ,ue permite obtener resultados ,ue dependen de la capacidad de la persona de observar ísicamente el cambio de color al agregar el exceso de gota del reactivo titulante% los errores obtenidos en este análisis serán por esta misma causa. 2l punto de e,uivalencia entre los milie,uivalentes del analito y los milie,uivalentes del reactivo titulante% es algo ,ue no se puede determinar experimentalmente% por esto es necesario realizar cálculos% pero gracias al indicador utilizado y al exceso de gota del reactivo titulante agregado% se puede determinar el punto inal de la reacción. 2s importante la elección del reactivo titulante a utilizar para titular la alícuota de solución a analizar% se debe tener presente ,ue 'ste reaccione con la alícuota% para analizar la cantidad de ácido ascórbico ue necesario adicionar "# $ gracias a ,ue 'ste no reacciona con el ácido cítrico. 2l Na! como estándar% debe ser un compuesto de elevada pureza ,ue servirá como material de reerencia en la valoración volum'trica. &a exactitud del m'todo depende sobre todo de las propiedades de este estándar. Debe cumplir con varios re,uisitos como el alto grado de pureza y ,ue se cuente con m'todos establecidos para conirmar esa pureza% debe tener estabilidad atmos'rica% ausencia de agua de hidratación para ,ue la composición del sólido no cambie con las variaciones de humedad% solubilidad razonable en el m'todo y masa molar razonablemente grande de modo ,ue se minimice el error relativo al pesar el estándar. 8or esto ue conveniente realizar la estandarización de la solución de Na! con phtalato ácido de potasio para determinar la concentración exacta de Na! al valorarla con una cantidad medida cuidadosamente de phtalato ácido de potasio. &os indicadores% enoltaleína% azul de thymol y el almidón% cumplen un actor importantes en las titulaciones realizadas% ya ,ue estos permiten visualizar el punto inal de una titulación. &a enoltaleína y el azul de thymol cumplen con la característica de presenta dierente color en la orma patronada y disociada% en cambio el almidón por ser en una reacción de oxidaciónreducción% ante el primer exceso de titulante% se oxida% o reduce seg+n el caso y presenta distinta coloración en ambos casos. 8
&a cantidad de ácidos presentes en una disolución acuosa es proporcional a la cantidad de reactivo valorante agregado en una valoración a la solución. 1 medida ,ue se agita la mezcla resultante y se va agregando pe,ue
1l estandarizar la solución del Na!% se logró obtener una muy buena concentración% concentración% A%A:4B N% respecto a la teórica necesaria para realizar el laboratorio% A%A:N esto se debe a una buena implementación en lo e,uipos utilizados en la práctica. &os ácidos presentes en la muestra de jugo en polvo% especíicamente ácido cítrico y ácido ascórbico son ácidos d'biles ,ue deben neutralizarse con bases uertes. 8or ello% ue necesario el uso de Na! considerada una base uerteH la cual act+a como agente titulante de estos dos ácidos hasta el punto justo de la reacción. 2ste reactivo cuenta con una constante de velocidad de reacción apropiada lo ,ue permite calcular adecuadamente los miligramos de los ácidos en la alícuota de jugo% es por ello% ,ue se puede airmar ,ue dichos resultados son coniables5 coniables5
•
•
Despu's de hacer la valoración o titulación se realizaron la b+s,ueda de los g del ácido ascórbico y cítrico los cuales arrojo 0.00181g y 0.0228g respectivamente respectivamente lo cual es lógico ya ,ue el ácido cítrico se encuentra en mayor proporción en los alimentos% especíicamente especíicamente en la muestra de polvos para hacer jugos. Iodos Iodos los valores obtenidos en la práctica son coniables% ya ,ue los e,uipos empleados a la hora de hacer las respectivas mediciones están calibrados y estandarizados. estandarizados. 85 RESPUE RESPUEST STA A A LAS PREG PREGUNT UNTA AS
/5 J=u' dierencia hay entre el punto inal y el punto de e,uivalencia de una titulaciónK R. R. &a principal dierencia ,ue existe entre el punto inal y el punto de e,uivalencia de una titulación es ,ue el primero es un punto experimental ,ue se determina mediante un cambio ísico visible asociado a la condición de e,uivalencia y ,ue el segundo es un punto teórico ,ue no puede determinarse experimentalmente experimentalmente :0. 2l punto de e,uivalencia se alcanza cuando ha reaccionado todo el analito y es el momento en el cual se cumple ,ue los milie,uivalentes del reactivo titulante adicionado son exactamente iguales 9
a los milie,uivalentes del analito presente en la alícuota de la muestra. 2n cambio% si el indicador es el adecuado% al inalizar la titulación se cumplirá ,ue; el volumen del reactivo titulante necesario para alcanzar el punto inal es aproximadamente igual al volumen del reactivo titulante necesario para alcanzar el punto de e,uivalencia de la titulación 40 05 J3uáles son los criterios para elegir el indicador más adecuado para la titulaciónK R. 2l R. 2l indicador más adecuado para la titulación es a,uel cuyo p"a sea casi igual al p! en el punto de e,uivalencia% es decir a,uel ,ue vire o cambie de color cuando hay cambio de p! en el punto de e,uivalencia.60 Dependiendo del tipo de titulación ,ue se va a realizar% el indicador puede ser un indicador de p!% un p!-metro o un medidor de conductancia para valoraciones ácido-base% un potenciómetro o un indicador redox en valoraciones de oxidación reducción y un agente ,uelante 2DI1 o indicadores especializados en ormar complejos más d'biles con el analito en valoraciones de complexometría. 50 35 35 J=u' J=u' es una titulación por retrocesoK J3uándo es conveniente realizarlaK R. Lna R. Lna retro valoración o tituación por retroceso% es una t'cnica de análisis volum'trico ,ue consiste en a5 >5 J3ómo J3ómo unciona unciona un indicador ácido-baseK R. &os R. &os indicadores indicadores ácido-base son pigmentos muy coloreados cuyo color es sensible al p! de la disolución. !ay muchos indicadores ácido-base dierentes% cada uno de los cuales vira de color a dierente p! /$0.
:5 BIB BIBLIO LIOGRA GRA<ÍA <ÍA •
•
•
Mo"er#!% 2ditorial Revert'% pp $64. /0 Q.. 8#3"2R#NC% +um$&! A#!lt$&! Mo"er#!% Al$me#t!r$o-% Crupo Fundi70 N. 3L?2R% 1. FN2RR2R S. G#&&1&I1% A"$t$,o- Al$me#t!r$o-% 8rensa% 7AA7% pp /A9-/A: $0 G#RC#N#1 F2&% F2&% @*31R 3L1F1IT# 3L1F1IT#%% B$oum$&! "e lo- Pro&e-o- Met!*'l$&o-% Met!*'l$&o-% 2ditorial Revert'% 7AA4% pp$$:-$$4 10
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
90 SLRN1& 3!2F#31& 2DL31I#N. Gol.5/. U/A. ctober 7AA9. :0 R#1V 31?R2R1% N2*IR% N3!2T ?1I1N2R% 1.*1NT F2D2&% +um$&! A#!lt$&! B-$&!% viedo y Lniversidad de Galladolid% pp B/ B0 Diccionarios Diccionarios xord-3omplutense% xord-3omplutense% +um$&!% +um$&!% pp :$/ /A0 Retro,!lor!&$'# o t$tul!&$'# retro&e-o5http;WWes.cyclopae retro&e-o5http;WWes.cyclopaedia.netWXiEiWRe dia.netWXiEiWRetrovaloraciP3 trovaloraciP3$P?$nYoY $P?$nYoYIitulaci Iitulaci P3$P?$nYporYretrocesoZ P3$P?$nYporYretroceso Zconsulta; viernes% 9 de Faro 7A/40
4or
// //0 R#1V R#1V 31?R 31?R2R 2R1% 1% N.% N.% &G1R2T 31&G%S. &.% B$oum$&! #utr$&$o#!l ( met!*'l$&! "el *o,$#o e# el tr'4$&o% tr'4$&o% 2ditorial Lniversidad de 1ntio,uia% 7AA5% pp 76 /$0 F1RI[N2T >&G1R2T% R.H RDR[CL2T LNI1% F. S.H *>N3!2T F1RI[N% &L#*. +um$&!. u# 4ro(e&to "e l! Amer$&!# Cem$&!l So&$et(% So&$et(% 2ditorial Revert'% 7AA6% pp 977
11
