PREPARACIÓN DE UNA SOLUCIÓN PATRÓN ÁCIDO Y DETERMINACIÓN DE BICARBONATO Y CARBONATO DE SODIO EN UNA MUESTRA MEDIANTE UNA TITULACIÓN Bryan Andrés Velásquez Estrada UNIVERSIDAD DE PAMPLONA, LABORATORIO DE UIMI!A ANALISIS !UANTITATIVO, PAMPLONA, NORTE DE SANTANDER, !OLOMBIA, SEPTIEMBRE DE "#
%$RESUMEN Para la s&'u&ente (rá)t&)a se *&z+ un+s (r+)ed&&ent+s (ara )al)ular la )+n)entra)&-n de !ar.+nat+ en una uestra/ Esta (rue.a &n0+lu)r+ d+s t&tula)&+nes )+n 1!l, una de las )uales 2ue (+r retr+)es+/ En la (r&era t&tula)&-n se anal&z- una al3)u+ta ut&l&zand+ 0erde .r++)res+l )++ &nd&)ad+r y se *all- la al)al&n&dad t+tal de la uestra/ Para la se'unda t&tula)&-n, (+r retr+)es+ se trat- la uestra )+n e4)es+ de NaO1 y s+lu)&-n de Ba!l ", usand+ 2en+l2tale3na )++ &nd&)ad+r (ara *allar la )+n)entra)&-n de .&)ar.+nat+/ Ut&l&zand+ l+s resultad+s +.ten&d+s se )al)ul- la )+n)entra)&-n de .&)ar.+nat+ +r&'&nal de la uestra anal&zada/ ABSTRACT 5+r t*e ne4t (ra)t&)e (r+)edures 6as d+ne t+ )al)ulate t*e )+n)entrat&+n +2 )ar.+nate &n a sa(le/ T*&s test &n0+l0ed t6+ standard&ze 6&t* 1!l, +ne +2 6*&)* 6as re)+&l/ In t*e 2&rst t&trat&+n, an al&qu+t 6as analyzed us&n' .r++)res+l 'reen as an &nd&)at+r and t*e t+tal al7al&n&ty +2 t*e sa(le 6as 2+und/ 5+r t*e se)+nd se)+nd standard standard&ze &ze,, .y re0ers re0ersee t*e sa(le sa(le 6as treate treatedd 6&t* 6&t* e4)ess e4)ess NaO1 NaO1 and Ba!l" Ba!l" s+lut s+lut&+n &+n us&n' us&n' (*en+l(*t*ale&n as an &nd&)at+r t+ 2&nd t*e )+n)entrat&+n +2 .&)ar.+nate/ Us&n' t*e results +.ta&ned t*e +r&'&nal .&)ar.+nate )+n)entrat&+n )+n)entrat&+n +2 t*e sa(le 6as )al)ulated/ )al)ulated/ PALABRAS CLAV CL AVES: ES: al)al&n&dad, )ar.+nat+, .&)ar.+nat+, t&tula)&-n (+r retr+)es+/
INTRODUCCIÓN V+luetr3a, luetr3a, ta.&én ta.&én llaada llaada 0al+ra)&0al+ra)&-nn qu3&)a, qu3&)a, ét+d+ qu3&)+ (ara ed&r )uánta )ant&dad de una d&s+lu)&-n se ne)es&ta (ara rea))&+nar e4a)taente )+n +tra +tra d&s+l d&s+lu)& u)&-n -n de )+n )+n)en )entra tra)&)&-nn y 0+ 0+lu luen en )+n+)&d+s/ Para ell+ se 0a a8ad&end+ '+ta a '+ta la d&s+ d&s+lu lu)& )&-n -n des) des)+n +n+) +)&d &daa + 9(r+ 9(r+.l .le ea: a: a la +tra +tra d&s+lu)&-n ;d&s+lu)&-n 0al+rada< desde un re)&(&ente )&l3ndr&)+ den+&nad+ .ureta, *asta que la rea))&-n 2&nal&za/ Se'=n el t&(+ de rea))&-n que se (r+duz)a, la 0+luetr3a será, (+r e>e(l+, 0+luetr3a á)&d+? .ase, de +4&da)&-n?redu))&-n +4&da)&-n?redu))&-n + de (re)&(&ta)&-n/ El 2&nal de la rea))&-n suele deter&narse a (art&r del )a.&+ de )+l+r de un &nd&)ad+r, )++ (a(el de t+rn t+rnas as+l +l + una una ez) ez)la la es(e es(e)& )&al al de &nd& &nd&)a )ad+ d+re ress den+&nada &nd&)ad+r un&0ersal/ S& se (re(ara una )ant&dad de á)&d+ + .ase )+n una )+n)entra)&-n )+n+)&da, se (uede ed&r )uánta )ant&dad de la +tra 1
d&s+lu)&-n se ne)es&ta (ara )+(letar la rea))&-n de neutra neu tral&z l&za)& a)&-n, -n, y a (art&r (art&r de ell+ ell+ deter deter&na &narr la )+n)entra)&-n de d&)*a d&s+lu)&-n/ Para deter&nar )uánt+ &+n )l+rur+ *ay en una d&s+lu)&-n se e(lea una d&s+lu)&-n de n&trat+ de (lata de )+n)entra)&-n )+n+)&da/ !uand+ la rea))&-n se )+(leta se 2+ra )l+rur+ )l+rur+ de (lata &ns+lu.le &ns+lu.le,, que a(are)e en el 2+nd+ 2+nd+ ;$< del l3qu&d+ )++ un (re)&(&tad+ .lan)+/ Med&ante 0+luetr3as de neutral&za)&-n se (ueden )uan )uant& t&2& 2&)a )arr l+s l+s )+( )+(+n +nen ente tess de una una s+lu s+lu)& )&-n -n al)al&na que )+nten'a NaO1 ;*&dr-4&d+ de s+d&+<, Na1!O@ ;.&)a .&)ar. r.++nat nat+ de s+d&+ +d&+<<, y Na "!O@ ;)ar.+nat+ de s+d&+<, + una ez)la de t+d+s/ En la ez)la s+l+ (ueden e4&st&r en )ant&dades a(re)&a.les d+s de l+s tres )+(+nentes, de.&d+ a que el ter)er+ se el&&na (+r rea))&-n entre ell+s/ P+r l+ anter&+r, una s+lu)&-n (uede )+ntener una ez)la de NaO1 y Na"!O@ de Na"!O@ yNa1!O@/ N+ (ueden e4&st&r en
s+lu)&-n NaO1 y Na1!O @ (+rque rea))&+nan entre s3 (ara dar Na"!O@, se'=n la s&'u&ente rea))&-n &-n&)a
V5 G VB
O1? 1!O@? C !O@ 1"O
Se le llaa V5 al 0+luen del á)&d+ ne)esar&+ (ara el 0&ra>e )+n 2en+l2tale3na y VB al 0+luen ne)esar&+ (ara el 0&ra>e )+n 0erde .r++)res+l/
La )uant&2&)a)&-n de estas sustan)&as se (uede real&zar ed&ante d+s ét+d+s/ El (r&er ét+d+ (er&te deter&nar la )+(+s&)&-n al)al&na de la uestra ed&ante d+s t&tula)&+nes una, )+n un &nd&)ad+r de 0&ra>e á)&d+ )++ el 0erde .r++)res+l y la +tra, )+n un &nd&)ad+r de 0&ra>e .ás&)+ )++ la 2en+l2tale3na/ El se'und+ ét+d+ )uant&2&)a ez)las de NaO1 y Na"!O@ + d e N a"!O@ y Na1!O@, ad&)&+nand+ Ba!l"/ ;"<
V5 H VB
Las rea))&+nes &-n&)as que +)urren en la 0al+ra)&-n de l+s )+(+nentes de la s+lu)&-n al)al&na )+n 1!l y l+s 0+l=enes rela)&+nad+s )+n )ada &nd&)ad+r, a(are)en a )+nt&nua)&-n a/ S& la uestra )+nt&ene NaO1 O1? 1 C 1"O ;V5 VB< ./ S& la uestra )+nt&ene Na "!O@
Durante la (rá)t&)a de la.+rat+r&+ se real&z- el (r&er ét+d+ d+nde la )+(+s&)&-n de la s+lu)&-n se )al)ula a (art&r de d+s 0+l=enes relat&0+s de á)&d+ (atr-n ne)esar&+s (ara 0al+rar 0+l=enes &'uales de uestra )+n d+s &nd&)ad+res, un+ que 0&re en ed&+ á)&d+ y +tr+s que 0&re en ed&+ .ás&)+/ !+(uest+ ;s< en la uestra
!O@ 1 C 1!O@ ? ;V5< 1!O@? 1 C Na"!O@ ;VB ? V5< )/ S& la uestra )+nt&ene Na1!O@ 1!O@? 1 C 1"!O@ ;VB< d/ S& la uestra )+nt&ene NaO1 y Na "!O@/
Rela)&-n entre V5 y VB en la 0al+ra)&-n de 0+l=enes &'uales de uestra
O1? 1 C 1"O
NaO1
!O@ 1 C 1!O@ ?
Na"!O@
El 0+luen 'astad+ en las d+s rea))&+nes anter&+res )+rres(+nde a VB J V5
Na1!O@ NaO1, Na"!O@ Na"!O@, Na1!O@ V5 VB V5 VB V5 #F VB G # 2
1!O@? 1 C 1"!O@ ;VB ? V5< e/ S& la uestra )+nt&ene Na"!O@ y Na1!O@ !O@ 1 C 1!O@ ? ;VB< 1!O@? 1 C 1"!O@ 1!O@? 1 C 1"!O@
El 0+luen 'astad+ en las d+s rea))&+nes anter&+res )+rres(+nde a VB ?V5/
(r+du)t+ deter&nad+ se )al)ule al n=er+ de +les de )ualqu&er +tr+/
L+s resultad+s en uestras 2+radas (+r un+ s+l+ de l+s )+(uest+s al)al&n+s s+n e4a)t+s, (er+ (ara ez)las n+, (+rque el (unt+ 2&nal de la 0al+ra)&-n de )ar.+nat+s en (resen)&a de 2en+l2tale3na es d&2us+/ Se (re2&ere en este =lt&+ )as+, ét+d+s es(e)32&)+s (ara ez)las/ ;K<
!ál)ul+s asa a asa
La estequ&+etr&a es el estud&+ )uant&tat&0+ ;las rela)&+nes de asa< de rea)t&0+s y (r+du)t+s en una rea))&-n qu3&)a/
INTERPRETACIÓN MOLAR: Es una &nter(reta)&-n de una e)ua)&-n .asánd+se en el n=er+ de A0+'adr+ de (art3)ulas + +les desustan)&a, d+nde las )ant&dades +lares de rea)t&0+s y (r+du)t+s de.en )+rres(+nder a l+s )+e2&)&entes/ El )+e2&)&ente al 2rente de una 2-rula, &nd&)a el n=er+ de +les de )ada sustan)&a, en ausen)&a de un )+e2&)&ente, se su(+ne que este es $Se (uede e4(resar la rela)&-n entre d+s es(e)&es )ualqu&era en la 2+ra de una rela)&-n +lar, e(leand+ l+s )+e2&)&entes de la e)ua)&-n .alan)eada, se a(l&)an s-l+ a la rea))&-n es(e)32&)a y se (ueden ut&l&zar )++ 2a)t+res de )+n0ers&-n que rela)&+nen el n=er+ de +les de una es(e)&e en la rea))&-n )+n el n=er+ de +les de +tras es(e)&es, est+ es, s& )+n+)e+s el n=er+ de +les de una es(e)&e, (+de+s dedu)&r el n=er+ de +les )ualqu&era de las +tras es(e)&es que &nter0&enen en la rea))&-n a tra0és del 2a)t+r que es la rela)&-n +lar/ Las rela)&+nes +lares s&r0en )++ 2a)t+res un&tar&+s en l+s )ál)ul+s estequ&+étr&)+s/
La )+n0ers&-n asa a asa de una es(e)&e deter&nada a n=er+ de +les + n=er+ de +les a asa s&e(re 0a a)+(a8ada del e(le+ de la asa +lar/ L+s n=er+s de +les de rea)t&0+s y (r+du)t+s están rela)&+nad+s (+r las rela)&+nes +lares que se +.t&enen de la e)ua)&-n .alan)eada/ La rela)&-n entre una asa deter&nada de rea)t&0+ + (r+du)t+ y la asa )+rres(+nd&ente de +tr+ rea)t&0+ + (r+du)t+ se deter&na )+.&nand+ l+s )ál)ul+s asa a +l y +l a asa/ !uand+ ne)es&ta+s )+n+)er la asa de una sustan)&a que se ut&l&za + que se (r+du)e en una rea))&-n, (r&er+ de.e+s )al)ular la )ant&dad en +lesF l+s +les se )+n0&erten a asa/ Para est+, es ne)esar&+ e(lear la .ase +lar (ara este t&(+ de )ál)ul+s estequ&+étr&)+s/ ;<
METODOLOGIA Materiales, eqi!"s e i#s$"s: Balanza anal3t&)a V&dr&+ rel+> ;@< Es(átula Var&lla de a'&ta)&-n y 2ras)+ la0ad+r P&(eta 0+luétr&)a de " L ;"< P&(eta 'raduada de L Pr+.eta de $## L Pr+.eta de " L S+(+rte un&0ersal P&nza Bureta de # L Bureta de " L A'&tad+r a'nét&)+ Bal-n a2+rad+ de $## L ;"< Ma'net+ Erleneyer de $" L ;%< Bal+nes a2+rad+s de $### ;"< Vas+s de $## L • • • • • • • • • • •
!ál)ul+s asa a +l
• •
S& se )+n+)e la 2-rula de una rea))&-n, 2á)&lente (uede deter&narse la asa +lar de tal es(e)&e que se (uede usar a su 0ez (ara )+n0ert&r el n=er+ de 'ra+s a n=er+ de +les + 0&)e0ersa, (+r l+ que estas trans2+ra)&+nes se (ueden )+.&nar )+n las rela)&+nes +lares de anera que un rea)t&0+ + 3
• • • • •
Bal-n a2+rad+ de "# L Rea%ti&"s: Na!l NaO1 5en+l2tale3na Verde .r++)res+l 5talat+ a)&d+ de (+tas&+ Na"!O@ Ba!l" "!O@ Na1!O@ PROCEDIMIENTO 'Cl Patr(# La s+lu)&-n que )+nten3a $ ' Na "!O@ y $ ' Na1!O@ que se a2+r+ en un .al-n de "# L la (re(ar+ el )+(a8er+ Ale>andr+/ Se t+- " L de d&)*a s+lu)&-n y se estandar&z+ )+n 1!l ya (re(arad+ de la (rá)t&)a anter&+r, ten&end+ )++ &nd&)ad+r Verde .r++)res+l/ NaO' Patr(#) La s+lu)&+n de Ba!l " la real&z+ la )+(a8era Danna en la que (es- ",#"# 'r de Ba!l " y el a2+r+ en $## L )+n a'ua dest&lada/ Se ad&)&+n+ " L de la s+lu)&-n de la uestra (r+.lea en un Erleneyer de "# L, lue'+ se a're'- " L de la s+lu)&-n de Ba!l" )+n $ L de la s+lu)&-n (atr-n de NaO1 a #,$ M/ Se'u&daente se *&z+ una t&tula)&-n en retr+)es+ )+n 1!l )++ (atr-n y 2en+l2tale3na )++ &nd&)ad+r/ ANALISIS Y RESULTADOS 'Cl Patr(#) Se ut&l&z- 0erde .r++)res+l )++ &nd&)ad+r/ Se (es- $,###$ ' de Na "!O@ y $,##"@ ' de Na1!O @ el 0+luen 'astad+ de 1!l 2ue "," L/ Para la +lar&dad de Na"!O@/
2 molHCl
•
• •
0,037 M N a 2 C O3∗0,025 mL
1 mol N a2 C O3
1 L de soluc
∗
0,1 mol HCl
Para la +lar&dad de Na1!O @ N aH C O 3+ HCl → H 2 C O 3 + NaCl
• •
O3∗1 mol NaHCO 3
1,0023 g NaHC
•
0,25 mL
• •
84 g de NaHC O 3
1 molHCL
Para el 0+luen de 1!l
0,1 mol HCl
−
3
−
3
,K@K 10 $,$@" 10
+les Na"!O@ +les Na1!O@
se +.tu0+ ",$@%%$#?@ +les de !O @:: Para la t&tula)&-n de la uestra que )+nten3a Na"!O@ y Na1!O@ se 'ast- "," L de 1!l/ Te-r&)aente se ten3an que 'astar @# L de 1!l (er+ este se a(r+4&- a d&)*+ 0+luen/ Pud+ *a.er s&d+ (+r la )+n)entra)&-n de 1!l ya que (+d3a estar ás )+n)entrada que *&z+ que rea))&+nara ás )+n la uestra + (+r la ala d&lu)&-n de la uestra de .&)ar.+nat+ y )ar.+nat+/ NaO' Patr(# * titla%i(# !"r retr"%es") Para la s+lu)&-n de Ba!l " 0,1 molBaC l 2 1 l desolucion
0,1
∗
L∗208,23 gBaCl2 1 mol BaC l 2
=
2,08 gdeBaCl 2
Al a8ad&r la s+lu)&-n de Na"!O@ y Na1!O@ as Ba!l" y NaO1 en e4)es+ en un Erleneyer/ Dand+ )++ resultad+ Ba!O@ (re)&(&tad+/ Para la ad&)&-n de NaO1 en e4)es+ en " L de la s+lu)&-n (r+.lea ' '
Para sa.er )uánt+ se ne)es&ta de NaO1 (ara +.tener !O@ =
3∗1 molOH
0,037 M N a2
1 molHCO 3 3
−
1,1932∗10
moles HCO
1 mol NaOH
∗
1 molOH
Para la deter&na)&-n del e4)es+ de NaO1 4
1 L desoluc
∗
Para " L de la uestra/
'
O3∗1 mol N a2 C O3
0,25 mL
0,047 M NaHC O3∗0,025 mL
1 mol NaHCO 3
HC O 3 + O H → C O 3 + H 2 O
N a2 C O 3+ 2 HCl → H 2 C O3 + N a2 Cl
106 g de N a2 C O 3
0,047 M de NaHC
Para el 0+luen de 1!l
•
1,0001 gN a2 C
=
1 L
∗
0,1 molNaOH
NaOH + HCl→ NaCl + H 2 O Nmoles HClf = NmolesOH − Nmoles OH exceso NmolesOH añadidos =
Nmoles HClf =
0,1 molesOH 1 L de solucion
0,1 moles HCl 1 Lde solucion
∗
0,02 L de s
∗
0,0039 L de soluci
Nmol 0 Hañ a d idos = NRxn+ NmolesOHexc eso
Se des(e>a NR4n NRxn= Nmol 0 Hañ adidos− Nmoles OHexc eso 3
−
NRxn=2∗10
−
−
3,9∗10
4
=
3
−
1,61∗10
moles exc
CONCLUSIONES P+r ed&+ de t&tula)&-n en retr+)es+ se (ud+ +.ser0ar la el&&na)&-n de +les, (ara 'enerar !O @/ A tra0és de la t&tula)&-n en retr+)es+ se (uede deter&nar la )ant&dad de Na "!O@ en una s+lu)&-n/
5
Ta.&én l+'ra+s +.ser0ar e4(er&entalente una rea))&-n re0ers&.le d+nde al rea))&+nar l+s rea)t&0+s y dar deter&nad+s (r+du)t+s, ést+s 0+l0&er+n a rea))&+nar entre s3 (ara dar las sustan)&as +r&'&nalesF est+ a tra0és de una t&tula)&-n á)&d+?.ase, (ara l+'rar +.ser0ar e>+r la rea))&-n/ BIBLIOGRA+IA $/ !*an', Ray+nd y !+lle'e, Q&ll&as/ u3&)a/ ;a ed/
