6. DETERMINACION DE NaOH, NaHCO3, Na2CO3 O MEZCLAS POSIBLES EN UNA SOLUCION ALCALINA 6.1 OBJETIVOS - Aplicar los principios de las volumetrías de neutralización en la determinación de NaOH, NaHCO 3, Na2CO3o mezclas posibles en una solución alcalina. - Calcular el contenido de NaOH, NaHCO 3, o Na 2CO3 mezclas posibles en una solución alcalina. - Calcular el error absoluto y el error relativo de los resultados de las muestras alcalinas.
6.2 ASPECTOS TEORICOS .2.! Determ!a"#! $e NaOH, NaHCO 3, Na2CO3 % me&"'a( )%(*'e( e! m+e(tra( a'"a'!a(. "ediante volumetrías de neutralización se pueden cuanti#icar los componentes de una solución alcalina $ue conten%a NaOH, NaHCO3,y Na2CO3, solo o combinados. &olo pueden e'istir en cantidades apreciables de dos de los tres componentes, por cuanto el tercero se elimina por reacción entre ellos. (or lo anterior, una solución puede contener una mezcla de NaOH y Na 2CO3o de Na 2CO3y NaHCO3. No pueden e'istir en solución NaOH y NaHCO 3 por$ue reaccionan entre sí para dar Na 2CO3 se%)n la si%uiente reacción iónica* OH+ HCO 3 + + CO3 H2O /a cuanti#icación de estas sustancias se puede realizar mediante dos m0todos. 1l primer m0todo permite determinar la composición alcalina de la muestra mediante dos titulaciones* una, con un indicador de virae cido como el metil narana y la otra, con un indicador de virae bsico como la #enol#taleína. 1l se%undo m0todo cuanti#ica mezclas de NaOH y Na 2CO3 o de Na 2CO3 y NaHCO 3,adicionando 4aCl 2. 6.2.1.1 Determ!a"#! $e 'a "%m)%("#! a'"a'!a $e 'a m+e(tra me$a!te $%( tt+'a"%!e( /a composición de la solución se calcula a partir de dos vol)menes relativos de cido patrón necesarios para valorar vol)menes i%uales de muestra con dos indicadores, uno $ue vire en medio cido y otros $ue vire en medio bsico.
Relación entre VF y VM en la valoración de volúmenes iguales de muestra
Compuesto (s) en la muestra NaOH
VF = VM
Na2CO3
VF = ½ VM
NaHCO3
VF = 0; VM > 0
NaOH, Na2CO3
VF > ½ VM
Na2CO3, NaHCO3
VF < ½ VM
&i se llama 56 al volumen del cido necesario para el virae con #enol#taleína y 5" al volumen necesario para el virae con metil narana, la muestra contendr los si%uientes compuestos. /as reacciones iónicas $ue ocurren en la valoración de los componentes de la solución alcalina con HCl y los vol)menes relacionados con cada indicador, aparecen a co ntinuación* a. &i la muestra contiene NaOH OH+ H H2O 756 5"8 b. &i la muestra contiene contiene Na 2CO3 CO3 H HCO3 + 7568 HCO3 + + H Na2CO3 75" - 568 c. &i la muestra contiene NaHCO 3 HCO3 + + H H2CO3 75"8 d. &i la muestra contiene NaOH y Na 2CO3. OH+ H H2O CO3 H HCO 3 - 9 E' %'+me! -a(ta$% e! 'a( $%( rea""%!e( a!ter%re( "%rre()%!$e a VM V/ HCO3- 9 H H2CO3 75" - 568
e. &i la muestra contiene Na 2CO3 y NaHCO 3 CO3 H HCO3 - 9 75"8 HCO3 + H H2CO3 HCO3- 9 H H2CO3 1l volumen %astado en las dos reacciones anteriores corresponde a 5" - 56. /os resultados en muestras #ormadas por uno solo de los compuestos alcalinos son e'actos, pero para mezclas no, por$ue el punto #inal de la valoración de carbonatos en presencia de #enol#taleína es di#uso. &e pre#iere en este )ltimo caso, m0todos especí#icos para mezclas. .2.!.2 Determ!a"#! $e me&"'a( $e NaOH 0 Na 2CO3 "%! BaC' 2. &e :acen dos valoraciones; en una de ellas se determinan los milie$uivalentes totales usando un indicador de virae cido 75"8; para la otra valoración se separa el carbonato de la solución a%re%ando un e'ceso de 4aCl 2. 1l 4aCO 3 #ormado es una sal con solubilidad muy baa. /a cuanti#icación de los :idró'idos se :ace utilizando un indicador de virae bsico 7568. /as reacciones $ue ocurren son* Alcalinidad total* OH+ H H2O HCO3 + H H2CO3 1l volumen %astado en las dos reacciones corresponde a 5". Hidró'idos* CO3 + 4a 2 4aCO3< OH+ H H2O 75!8 .2.!.3 Determ!a"#! $e me&"'a( $e Na 2CO30 NaHCO3 "%! BaC' 2. &e :acen dos valoraciones; en una de ellas se determinan los milie$uivalentes totales usando un indicador de virae cido 75"8; para la otra valoración se a%re%a un e'ceso de lcali tipo para convertir el NaHCO 3 en Na2CO3 7528. (osteriormente se adiciona 4aCl2 para precipitar todo el Na2CO3 y se valora el NaHCO 3 por retroceso con cido tipo 7528. /as reacciones $ue ocurren son* Alcalinidad total* CO 3 2H H2CO3 HCO3 H H2CO3 4icarbonatos* HCO 3 + OH + CO 3 H2O CO3 4a2 4aCO3< OH+ H H2O 7528
6.3 ASPECTOS TEORICOS POR CONSULTAR - Calcule la solubilidad en m%= del 4aCO 3 - 1'pli$ue en $u0 consiste una valoración por retroceso. - >1n $u0 consiste un ensayo en blanco? > Con $u0 #in se realiza? - @escriba la preparación de !/ de 4aCl 2 al !B 7(=58.
6. MATERIALES,REACTIVOS EUIPOS ..! Matera'e(. ! pipeta de !m/, ! bureta de 2D m/, 2 erlenmeyer de 2Dm/, ! probeta de !m/, ! pipeta de Dm/, ! embudo de vidrio. ..2 Rea"t%(. #enol#taleína al .!B en etanol, solución patrón de HCl, solución patrón de NaOH, narana de metilo al .!B,muestras alcalinas, 4aCl 2 al !B 7(=58. ..3 E4+)%(. (e:ac:ímetro.
6.5 PROCEDIMIENTO .D.! Determ!a"#! $e 'a "%m)%("#! $e 'a m+e(tra. @etermine el pH de la muestra. (osteriormente tome una alícuota de !m/ y deposítela en un erlenmeyer de 2Dm/; a%re%ue !m/ de a%ua destilada y 3 %otas de #enol#taleína; valore con el HCl patrón :asta el cambio de color de la solución de rosado a incoloro; reporte el volumen %astado 7568 y mida el pH de la solución restante. Adicione 3 %otas de metil narana y contin)e la titulación :asta el cambio de color de amarillo a roo; in#orme el volumen total 75"8, determine el pH de la solución resultante; realice la valoración por duplicado. En#or me los vol)menes como el promedio de dos valoraciones $ue no di#ieran en mas de .2m/. @etermine la composición alcalina de la muestra de acuerdo con la relación de los vol)menes 56 y 5". 1'prese los contenidos de la muestra en %=/ de compuesto. &i la muestra contiene mezclas, contin)e el procedimiento F.D.2 o el F.D.3.
.D.2 Determ!a"#! $e NaOH 0 Na 2CO3 "%! BaC'2. A partir del dato promedio de 5" determine los milie$uivalentes totales de la muestra. Grans#iera una alícuota de !m/ de la muestra a un erlenmeyer de 2Dm/, adicione D m/ de 4aCl 2 al !B y 2 %otas de #enol#taleína; valore el NaOH con el HCl patrón :asta $ue el color de la solución pase de rosa a incoloro. En#orme el resultado como el p romedio de las dos valoraciones. Anote el volumen 5!. 1'prese los contenidos de NaOH y Na 2CO3 en %ramos de compuesto por litro de muestra. .D.3 @eterminación de Na2CO30 NaHCO3 "%! BaC' 2. A partir del dato promedio de 5" determine los milie$uivalentes totales de la muestra. Grans#iera una alícuota de !m/ de la muestra a un erlenmeyer de 2Dm/; adicione 2Dm/ de NaOH patrón, Dm/ de 4aCl2 al !B y 2 %otas de #enol#taleína; valore el e'ceso de NaOH con el HCl patrón :asta $ue el color de la solución pase de rosa a incoloro. En#orme el resultado como el promedio de dos valoraciones. Anote el volumen 5!. 1'prese los contenidos de Na 2CO3 y NaHCO 3 en %ramos de compuesto por litro de muestra.
6.6 PREUNTAS CALCULOS - /lene las si%uientes tablas y determine la composición de la muestra e'presando los contenidos en %=/ 7adunte los clculos respectivos para cada determinación* tabla !,tabla 2 o tabla 3.8 TABLA DE DATOS Ta*'a 1. Determ!a"#! $e 'a "%m)%("#! a'"a'!a $e 'a m+e(tra.
Información requerida
E!"#$ %
E!"#$ &
Identificación de la muesta V!lumen de la muesta "H de la muesta V!lumen c!n fen!lftale#na VF $m%& "H de la s!lución esultante N!malidad del HCl "atón 'elación ente VF ( VM C!m"uest!s alcalin!s en la muesta )*% de cada un! de l!s c!m"uest!s "esentes Ta*'a 2. Determ!a"#! $e NaOH 0 Na 2CO3 "%! BaC' 2.
Información requerida
E!"#$ %
E!"#$ &
V!lumen de muesta $m%& C!nsum! de HCl V+ $m%& VM "!medi! $m%& N!malidad de HCl "atón )*% NaOH )*% Na2CO3 Ta*'a 3. Determ!a"#! $e Na 2CO3 0 NaHCO3 "%! BaC' 2
Información requerida V!lumen de muesta $m%& V!lumen de NaOH adici!nad!
E!"#$ % E!"#$ &
VM "!medi! $m%& N!malidad del HCl "atón N!malidad del NaOH "atón )*% Na2CO3 )*% NaHCO3 C!nsum! de HCl "! el eces! de NaOH V+ $ m%& Editor' Fisicanet
-
CARACTERÍSTICAS DE LA REACCIONES. Si mezclamos una solución de un ácido y una de una base, se da una reacción de neutralización . Los !oduc"os de la !eacción no "ienen nin#una de las !oiedades ca!ac"e!$s"icas de la solución de ácido ni de la de base. %o! e&emlo, cuando se mezcla ácido clo!'$d!ico con una solución de 'id!ó(ido de sodio, ocu!!e la si#uien"e !eacción) *Cl +ac - NaO* +ac / NaCl +ac - *0O +l +ácido +base +sal +a#ua A#ua y sal de mesa, NaCl, son los !oduc"os de la !eacción. %o! analo#$a con es"a !eacción, el "1!mino sal se usa a'o!a a!a !e2e!i!se a cual3uie! comues"o iónico cuyo ca"ión !o4iene de una base +o! e&emlo, Na- de NaO* y cuyo anión !o4iene de un ácido +o! e&emlo, Cl de *Cl. En #ene!al, una !eacción de neu"!alización en"!e un ácido y un 'id!ó(ido me"álico !oduce a#ua y una sal. %ues"o 3ue *Cl, NaO* y NaCl son elec"!óli"os 2ue!"es solubles, la ecuación iónica comle"a co!!esondien"e es ) *-+ac - Cl+ac - Na-+ac - O*+ac / *0O +l - Na-+ac - Cl+ac %o! "an"o, la ecuación iónica ne"a es) *-+ac - O*+ac / *0O+l La ecuación iónica ne"a !esume la ca!ac"e!$s"ica 2undamen"al de la reacción de neutralización en"!e cual3uie! ácido 2ue!"e y cual3uie! base 2ue!"e. Iones *-+ac y O*+ac se combinan a!a 2o!ma! *0O.
Los carbonatos y bicarbonatos reaccionan con ácidos para formar CO2 gaseoso.
La !eacción de CO50 o *CO5 con un ácido !oduce !ime!o ácido ca!bónico +*0CO5. %o! e&emlo, cuando se a#!e#a ácido clo!'$d!ico al bica!bona"o de sodio, ocu!!e la !eacción si#uien"e) *Cl +ac - Na*CO5 +ac / NaCl +ac - *0CO5 +ac El ácido ca!bónico es ines"able6 si es"á !esen"e en solución en su7cien"e concen"!ación, se descomone a!a 2o!ma! CO0, 3ue escaa de la solución como #as. *0CO5 +ac / *0O +l - CO0 +# La descomosición de *0CO5 !oduce bu!bu&as de CO0 #aseoso, como se mues"!a en la 7#u!a 0.5. La !eacción "o"al se !esume en las ecuaciones si#uien"es) Ecuación molecula!) *Cl+ac - Na*CO5 +ac / NaCl+ac - *0O+l - CO0 +# Ecuación iónica ne"a) *- +ac - *CO58 +ac / *0O +l - CO0 +# Tan"o Na*CO5 como Na0CO5 se usan como neu"!alizado!es de ácido en de!!ames de ácidos. La sal bica!bona"o o ca!bona"o se a#!e#a 'as"a 3ue cesa la e2e!4escencia causada o! la 2o!mación de CO0 +#. A 4eces se u"iliza bica!bona"o de sodio como an"iácido a!a calma! el males"a! es"omacal. En es"e caso, el *CO5 !eacciona con el ácido es"omacal a!a 2o!ma! CO0+#. La e2e!4escencia 3ue se !oduce cuando se onen en a#ua "able"as de 94asal: se debe a la !eacción de bica!bona"o de sodio con ácido c$"!ico.
