Determinación de OH-, CO3-2 y HCO3-, y mezclas compatibles

Universidad de Chile Facultad de Ciencias Departamento Departamento de Química Licenciatura en Ciencias, con mención en Química

Informe de Laboratorio N ° 3 “Determinación “Determinación de OH-, CO3 -2 y HCO- y Mezclas Compatibles.” Compatibles.”

Autores:

Álvaro Etcheverry Berríos Marcelo Campos Palma

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OBJETIVOS Los objetivos de esta sesión son: •

Titular volumétricamente una solución para determinar la concentración de las especies presentes, presentes, usando indicadores. indicadores.

•

Calcular los % de NaOH y Na2CO3.

•

Utilizar Utilizar las técnicas aprendidas aprendidas en esta sesión para la determinación determinación de la concentración concentración de una muestra problema.

•

Responder las preguntas a considerar

RESULTADOS 1. En primer lugar se tituló 10 mL de NaOH comercial (soda caustica) con HCl 0,1046 M. Cuando se observa el viraje de la Fenolftaleína (Rojo morado Incoloro), se usa Naranja de metilo, se prosigue la titulación hasta viraje (Naranja Rosado). Los volúmenes de HCl 0,1046 M utilizados fueron: Volumen utilizado Volumen utilizado con Volumen con fenolftaleína naranja de metilo total A B 11.9 0.4 12.3 11.5 12 0.4 12.4 11.6 12.1 0.3 12.4 11.8

Los porcentajes de NaOH fueron: Concentraci ón de Moles de NaOH real NaOH % NaOH 0.12 0.06 93.25 0.12 0.06 94.06 0.12 0.06 95.68

Los porcentajes de NaHCO3 fueron: Concentraci ón de Moles de

0.4 0.4 0.3





2. En segundo lugar se tituló 25 mL de una solución de Na 2CO3*10H2O con HCl 0,098 M y 0.1046 M. Cuando se observa el viraje de la Fenolftaleína (Rosado Incoloro), se usa Naranja de metilo, se prosigue la titulación hasta viraje (Naranja Rosado). Los volúmenes de HCl 0,1046 M utilizados fueron: Volumen utilizado fenolftaleína

Volumen utilizado naranja de metilo 11.8 12.3 12.6

Volumen total A B 12 23.8 11.8 12.6 24.9 12.3 12.8 25.4 12.6

0.2 0.3 0.2

Los porcentajes de Na2CO3 fueron: Concentraci ón de % de Na2CO3 Moles de Na2CO3 Na2CO3 0.0494 0.0246856 74.762 0.0515 0.0257316 77.930 0.0494 0.024696 74.794

Los porcentajes de NaHCO3 fueron: Concentraci ón de % de NaHCO3 Moles de NaHCO3 NaHCO3 0.0008368 0.0004 1.004 0.0012552 0.0006 1.506 0.0008368 0.0004 1.004

3. En tercer lugar se tituló 10 mL de una solución de CO3-2 + HCO3-2 con HCl 0,098 M. Cuando se observa el viraje de la Fenolftaleína (Rosado Incoloro), se usa Naranja de metilo, se prosigue la titulación hasta viraje (Naranja Rosado). Los volúmenes de HCl 0,098 M utilizados fueron:





6.5

10.9

17.4

6.5

4.4

Las concentraciones de HCO3- y CO3-2 fueron: Concentraci Concentraci ón de ón de Na2CO3 NaHCO3 0.0259 0.0197 0.0243 0.0188 0.0255 0.0184

4. En cuarto lugar se tituló 10 mL de una muestra problema. Cuando se observa el viraje de la Fenolftaleína (Rosado Incoloro), se usa Naranja de metilo, se prosigue la titulación hasta viraje (Naranja Rosado). Muestra Nº2, autor Marcelo Campos. Muestra problema 2 Volumen usado Concentraci Concentració fenolftaleina ón HCl n OH2.3 0.098 0.02254 2.2 0.098 0.02156 Promedio 0.02205

Muestra Nº22, autor Alvaro Etcheverry. Muestra problema 22 Volumen usado Concentraci Concentració fenolftaleina ón HCl n OH2.3 0.098 0.02254 2.2 0.1 0.022 Promedio 0.02227

En ambos casos no se observó cambio de coloración coloración con naranja de metilo, por más cantidad





PREGUNTAS A CONSIDERACION. ¿Qué sucedería si usa como indicador Fenolftaleína o Azul de Timol? Fenolftaleína, en pH ácido es incoloro (está protonado), en pH básico es rosado (está desprotonado). Con un rango de viraje entre 8,0 – 9,6. Azul de Timol, en pH ácido es amarillo amarillo (está protonado), en pH básico es azul (está desprotonado). desprotonado) . Con un rango de viraje entre 8,0 – 9,6. Ambos viran en el mismo rango, aunque el azul de timol dispone de dos intervalos de transición, es decir tiene 2 pK a. A efectos prácticos, la diferencia mas notoria es el color del indicador en la solución, cambios de coloración indican un punto en el cual hay un cambio en la estructura del indicador, entre ellos, la protonacion o desprotonacion. Si se agrega Azul de timol se podría identificar moleculas con otro pK a más. Mientras menos intervalo de error y mas intervalos de transición su uso es más universal y exacto. Estructuras: Naranja de metilo. metilo. (Se agrega agrega en esta sección, sección, es parte parte de la experiencia). experiencia).

Fenolftaleína. HO

O

O OH

CO2 O

-

-





Azul de timol.

¿A cuántos g de carbonato equivale 1 mL de HCl 0,1 N? Si se calienta la muestra, previamente, a 110ºC durante 2 horas. ¿Qué esperaría con respecto al % de Carbonato? El porcentaje de carbonato disminuye, ya que si la especie más estable es CO2,en un proceso endotérmico, se formará rápidamente, además su carácter de gas le permite deja la solución, desplazando el equilibrio, disminuyendo la cantidad del carbonato. Se cumple la reacción endotérmica siguiente: HCO3-2(ac) + calor  H2O(l) + CO2(g) H2O(l) + CO2(g)  HCO3-2(ac) + calor Si quieres usar Na2CO3 como patrón primario para estandarizar HCl. ¿Qué precauciones debería tomar?







H2O  H+ + OHSe toma en cuenta la presencia de OH- del agua. Y también de que el ion CO3-2 capta 2 moles en total de H+, son necesarios 2 equivalentes de HCl para obtener el producto H2CO3. Se puede conocer los pK a que existen teóricamente, y utilizar el indicador adecuado. Elegir alguno que tenga un intervalo de transición para el OH-, si es que es influyente, otro que tenga para el intervalo del primer pKa pKa y del segundo segundo pKa. pKa.

DISCUSIÓN Y CONCLUSIÓN Se pueden calcular los % de las especies presentes conociendo los volúmenes de titulado y tutilante utilizados, con la una concentración conocida. Mediante un indicador afín, que tenga un intervalo de transición, en el pH o pKa de la solución. Se puede identificar el punto de viraje. Como ya se vio en los prácticos anteriores, los indicadores cambian de color cuando se protonan o desprotonan, desprotonan, algunos pueden tener tener más de un un intervalo intervalo de transición. transición. Usando dos indicadores se pudo obtener la concentración de hasta tres componentes básicos.

BIBLIOGRAFÍA •

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HARRIS, D., Análisis químico cuantitativo, capítulo 12: Valoraciones ácido-base, páginas: 224-246, 3° Edición, 2003. SKOOGE, D., Fundamentos de Química analítica, capítulo 14: Principios de valoración ácido-base, páginas: 373-393, 8º edición, 2005.

Determinación de OH-, CO3-2 y HCO3-, y mezclas compatibles

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