C UR SO B AS IC O LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL S E M E S T R E 2/2011
PRACTICA Nº 7 INDICADORES DE pH y CURVAS DE NEUTRALIZACIÓN 7.1. 7.1.
OBJE OBJETI TIV VO DE LA PRÁ PRÁCTIC CTICA. A.-La práctica tiene los sigientes o!"eti#os$ • • •
• • • • •
7.2 7.2.
Reali%ar e&peri'ental'ente na titlaci(n áci)o*!ase+ ,e)ir el potencial )e -i)rogeniones .pH/ por )i0erentes '1to)os Anali%ar el co'porta'iento )e in)ica)ores2 )eter'inan)o el ca'!io )e #ira"e en 'e)io áci)o !ásico y netro Deter'inar el rango )e #ira"e )e in in)ica)or ,ane"ar a)eca)a'ente el pH+'etro y cali!rar el 'is'o E0ectar cálclos )e pH Constrir cr#as )e netrali%aci(n Co'parar )atos e&peri'entales con los te(ricos en cr#as )e netrali%aci(n
FUNDAMENTO TEORICO ICO
7.2. 7.2.1. 1. TITU TITULA LACI CION ONES ES ÁCID ÁCIDO O
BASE BASE
Las solciones )e concentraci(n e&acta'ente conoci)a2 se )eno'inan solciones están)ar+ Se pe)en preparar solciones solciones están)ar )e algnas sstancias )isol#ien)o )isol#ien)o na 'estra ci)a)osa'ente ci)a)osa'ente pesa)a )e s(li)o en s0iciente aga para o!tener n #ol'en conoci)o )e solci(n+ Can)o las sstan sstancia ciass no pe pe)en )en pesars pesarsee con e&acti e&actit) t) y con con#en #enien iente' te'ent entee por3 por3ee reacci reacciona onann con la at'(s0era2 se preparan solciones )e las 'is'as y se proce)e a )eter'inar ss concentraciones por titlaci(n con na solci(n están)ar+ proces esoo en el cal cal n reac reacti ti#o #o )e la sol solci ci(n (n22 el tit titla lant nte2 e2 se a4a) a4a)ee La !"#a$!% !"#a$!%& &2 es el proc ci)a)osa'ente a la solci(n )e otro reacti#o y se )eter'ina el #ol'en )el titlante necesario para 3e la reacci(n se co'plete+
Va#'(a$!%& ' )*a&+a(!,a$!%& 2 es el proceso por el cál se )eter'ina la concentraci(n )e na solci solci(n (n 'i)ie 'i)ien)o n)o con e&acti e&actit) t) el #ol'e #ol'enn neces necesari arioo )e la 'is'a 'is'a para para reacci reacciona onarr con na canti)a) per0ecta'ente conoci)a )e n están)ar pri'ario+ La solci(n estan)ari%a)a reci!e el no'!re )e están)ar secn)ario y se e'plea para anali%ar pro!le'as+ Las propie)a)es )e las solciones están)ar pri'arios son$
No )e!en reaccionar o a!sor!er co'ponentes )e la at'(s0era2 co'o #apor )e aga2 o&5geno o )i(&i)o )e car!ono+ De!en tener alto porcenta"e )e pre%a+ De!en tener peso 'oleclar alto para 'ini'i%ar el e0ecto )e errores al pesar+ De!en ser sol!les en el )isol#ente )e inter1s+ No )e!en ser t(&icos+ t(&icos+
¿Cómo se sabe cuándo detener la titulación?
6ara esto se agregan nas cantas gotas )e solci(n )e in)ica)or a la solci(n 3e se #a a titlar+
La concentraci(n )e iones -i)r(geno en las solciones acosas se e&presan con#encional'ente en t1r'inos )e pH .potencial )e -i)rogeniones/+ 7.2.2. O
As5 el pH se )e0ine co'o el logarit'o negati#o )e la concentraci(n )e iones -i)r(geno$ +
pH
= −
log H
pOH
= −
log OH
De si'ilar 0or'a el pOH es$ −
La relaci(n entre pH y pOH es$ pH
+
pOH
=
78
El pH #ar5a entre 9 y 78+ Can)o el pH )e las solciones es 'enor a :2 son solciones áci)as2 can)o el pH es 'ayor a :2 las solciones son !ásicas y si el pH es igal a : son solciones netras+ Con 0recencia es necesario 'e)ir el pH para esta!lecer el gra)o )e aci)e% o !asici)a) )e na solci(n+
F!. .1. E*$a#a +) 3a#'()* +) )& a#"&a* *"*a&$!a* 7.2.4. INDICADORES
Los in)ica)ores son áci)os o !ases orgánicas )1!iles2 cyas 'ol1clas no )isocia)as en la solci(n poseen na coloraci(n y ss iones tienen otra coloraci(n+ La 0enol0taleina2 por e"e'plo2 se co'porta co'o n áci)o )1!il .HIn/ 3e pe)e )isociarse )e la 0or'a sigiente$ HIn ; H
I&- 5 5
6I&$'#'(' C'#'( 1
6R'*a+' C'#'( 2
El in)ica)or no ca'!ia )e color en 0nci(n a cal3ier #ariaci(n )e pH sola'ente en n cierto inter#alo )e #alores )e pH2 lla'a)o rango )e #ira"e+ Este rango se pe)e )eter'inar )e #arias 'aneras+ =rá0ica'ente 'e)iante na cr#a )e netrali%aci(n2 en la cál se representan #alores )e pH #s+ V .'ililitros/ a4a)i)os )e na solci(n netrali%ante+
F!. .2. E*$a#a +) $'#'()* )& )# a)# !&+!$a+'( 7.2.8. MEDICI9N DEL
El pH se pe)e 'e)ir )e tres 0or'as$ Con el papel ni#ersal 3e contiene na 'e%cla )e in)ica)ores Con solciones )e in)ica)ores Con n potenci('etro El papel in)ica)or es na 'e%cla )e in)ica)ores 3e per'iten )eter'inar el pH )e na solci(n+ En la 0igra >+< se 'estra la escala )e color para este papel in)ica)or con el pH correspon)iente+ Si se e'plea solciones )e in)ica)ores áci)os o !ases )1!iles 3e presentan )i0erente color seg?n el pH en 3e se encentran2 ta'!i1n ay)an en la 'e)i)a )el pH pero solo apro&i'a)a'ente+ Sin e'!argo el #alor )el pH se pe)e 'e)ir en 0or'a precisa 'e)iante n pH*'etro2 n instr'ento 3e 'i)e la )i0erencia )e potencial entre )os electro)os2 n electro)o )e re0erencia .general'ente )e plata@clorro )e plata/ y n electro)o )e #i)rio 3e es sensi!le al i(n -i)r(geno+
F!. .4. -:)(' 7.2.;. CURVAS DE NEUTRALI
El pH en el pnto )e e3i#alencia )e na reacci(n )e netrali%aci(n es )i0erente seg?n la 0ortale%a )el áci)o y@o la !ase 3e se netrali%a+ Este pnto )e e3i#alencia se )eter'ina 'e)iante n in)ica)or a)eca)o+
Las reacciones )e netrali%aci(n )e n =$!+' >")() .HCl/ y na Ba*) >")() NaOH tienen el pnto )e e3i#alencia en n pH : ya 3e to)os los iones -i)ronio -an si)o netrali%a)os por los iones -i)ro&ilo2 para )ar H")() y na ?a*) +@?!#+ El cati(n )e la !ase s0re na -i)r(lisis pro)ci1n)ose iones -i)ronio2 por lo 3e el pH es B :+ Can)o la netrali%aci(n se pro)ce entre na ?a*) >")() y n =$!+' +@?!#+ El ani(n )el áci)o s0re na -i)r(lisis pro)ci1n)ose iones -i)r(&i)o2 por lo 3e el pH es :+ Can)o la netrali%aci(n se pro)ce entre na ?a*) +@?!# y n =$!+' +@?!#+ El ani(n )el áci)o s0re na -i)r(lisis al igal 3e el cati(n )e la !ase2 por lo 3e el pH es B : si es 'ás )1!il la !ase y es : si es 'ás )1!il el áci)o+
7.4.
PROCEDIMIENTO
7.4.1. DETERMINACI9N DE EN SOLUCIONES
A. CON PAPEL INDICADOR En cinco t!os )e ensayo #erter apro&i'a)a'ente 8 a 'l )e$ aga )estila)a2 aga )e gri0o2 -i)r(&i)o )e so)io2 a'on5aco2 áci)o ac1tico y áci)o clor-5)rico+ Con ay)a )e las #arillas )e papel pH2 )eter'inar el pH )e las solciones anteriores+ •
•
B. CON INDICADORES UNIVERSALES
•
•
De ca)a no )e los t!os anteriores )i#i)ir en tres #ol?'enes las solciones tili%an)o otros t!os )e ensayo Al pri'er t!o agregar na gota )e naran"a )e 'etilo2 al segn)o a4a)ir 0enol0tale5na y al tercer a4a)ir ro"o )e 'etilo+
7.4.2. CONSTRUCCION DE CURVA DE NEUTRALI
A. CALIBRACI9N DEL POTENCI9METRO Enc-0ar y encen)er el potenci('etro Con ay)a )e la piseta la#ar el electro)o con aga )estila)a y lego secar con el papel a!sor!ente Intro)cir el electro)o a la solci(n !00er pH 82 y 'o#er la perilla )e cali!raci(n a pH igal a catro 6roce)er )e la 'is'a 'anera con la solci(n !00er pH 7< • •
•
•
B. CURVAS DE NEUTRALI
Cr#a )e titlaci(n )e NaOH con HCl 6ara la constrcci(n )e cr#as )e titlaci(n2 tili%are'os las solciones estan)ari%a)as )e áci)o clor-5)rico e -i)r(&i)o )e so)io y co'o instr'ento )e 'e)ici(n n pH'etro+ Colocar en na !reta )e 9 'l la solci(n estan)ari%a)a )e HCl .9+< N apro&i'a)a'ente/ y en n 'atra% erlen'eyer < 'l )e solci(n #alora)a )e NaOH .9+7 N apro&i'a)a'ente/ Deter'inar el pH inicial )e la solci(n )e NaOH y lego a4a)ir na gota )e 0enol0tale5na a esta solci(n .31 coloraci(n presentaF/+ Es i'portante en"agar el electro)o )el pH'etro con aga )estila)a en ca)a 'e)ici(n y secar con n papel a!sor!ente+ A partir )e este 'o'ento ir agregan)o )e la !reta la solci(n )e HCl al 'atra% con NaOH2 #ol?'enes selecciona)os y )eter'inar el pH )e la 'e%cla+ A4a)ir$ 9G G G 79G 7<+G 7<+G 7<+:G 7G 7G <9G < 'l )e HCl+ Constrir na ta!la )e 'l agrega)os )e HCl y pH e&peri'entales o!teni)os+ Con los )atos )e la ta!la anterior constrir la cr#a )e netrali%aci(n respecti#a+
•
En la 'is'a grá0ica so!reponer la cr#a te(rica2 para esto calclar el pH te(rico en ca)a pnto+ Cr#a )e titlaci(n )e NaOH con CH COOH 6ara la constrcci(n )e cr#as )e titlaci(n2 tili%are'os las solciones estan)ari%a)as )e áci)o ac1tico e -i)r(&i)o )e so)io y co'o instr'ento )e 'e)ici(n n pH'etro+ Colocar en na !reta )e 9 'l la solci(n estan)ari%a)a )e CH COOH .9+7 N apro&i'a)a'ente/ y en n 'atra% erlen'eyer < 'l )e solci(n #alora)a )e NaOH .9+7 N apro&i'a)a'ente/
Deter'inar el pH inicial )e la solci(n )e NaOH y lego a4a)ir na gota )e 0enol0taleina a esta solci(n .31 coloraci(n presentaF/+ Es i'portante en"agar el electro)o )el pH'etro con aga )estila)a en ca)a 'e)ici(n y secar con n papel a!sor!ente+ A partir )e este 'o'ento ir agregan)o )e la !reta la solci(n )e CH COOH al 'atra% con NaOH2 #ol?'enes selecciona)os y )eter'inar el pH )e la 'e%cla+ A4a)ir$ 9G G 79G 7G <9G <8+G 9 y 89 'l )e CH COOH Constrir na ta!la )e 'l agrega)os )e HCl y pH e&peri'entales o!teni)os+ Con los )atos )e la ta!la anterior constrir la cr#a )e netrali%aci(n respecti#a+ En la 'is'a grá0ica so!reponer la cr#a te(rica2 para esto calclar el pH te(rico en ca)a pnto+ NOTA+* Es i'portante 3e en el in0or'e se )i!"e clara'ente las cr#as e&peri'ental y te(rica para ello tili%ar na escala apropia)a2 anali%ar y co'entar los reslta)os+
7.8.
MATERIALES 7+ Kreta )e 9 'l <+ ,atra% erlen'eyer )e < 'l + Soporte ni#ersal 8+ 6in%a porta !reta + =ra)illa >+ t!os )e ensayo :+ 6ipeta #ol'1trica )e < 'l + Vasos precipita)os )e <9 'l J+ pH*'etro 79+ Varillas )e papel pH 77+ Cepillo 7<+ 6iseta 7+ 6apel a!sor!ente
7.;.
REACTIVOS 7+ Solci(n estan)ari%a)a )e HCl <+ Solci(n estan)ari%a)a )e NaOH + Solci(n )e a'on5aco 8+ Solci(n )e áci)o ac1tico + K00er pH 8 >+ K00er pH 7< :+ enol0tale5na + Naran"a )e ,etilo J+ Ro"o )e ,etilo 79+ Aga )estila)a
7..
BIBLIOORAFA+
M-itten ennet2 5'ica =eneral2 E) ,ac=raP Hill2 7JJ< intto0 M+2 5'ica por E&peri'entos+ E) =ottinger* Ale'ania27J> =ol)P-ite Harol)2 Spiel'an Qo-n2 5'ica Uni#ersitaria2 Co'pen)os Uni#ersitarios Har)cort Krace Qo#ano#ic-2 7J S-er'an Alan2 S-er'an S-aron2 Rssio00 Leonel2 Conceptos !ásicos )e 35'ica2 E) CECSA2 7JJJ
LON=O REDERIC2 5'ica general2 E)itorial ,c =raP Hill 7J:> ,ontecinos2 E)gar ,ontecionos2 Qos12 5'ica general2 6rácticas )e la!oratorio+ La 6a% .7JJ/
A+ Al#are%2 "ra Q+ Valen%ela 6racticas )e La!oratorio )e 5'ica =eneral2 La 6a% 7J: PPP+e-+es@!io'oleclas@p-@netra+-t'
7.7.
CUESTIONAR1O.
Este cestionario )e!erá ser reselto por el al'no en s totali)a) co'o re3isito in)ispensa!le para ingresar al la!oratorio 7.7.1. De0inir los sigientes conceptos$ a/ áci)o2 !/ !ase2 c/ pH2 )/ pOH2 e/ solci(n
a'ortiga)ora2 0/ e0ecto )el i(n co'?n2 g/ -i)r(lisis2 -/ pro)cto )e sol!ili)a)2 i/ n?'ero e3i#alente gra'o2 "/ 'asa e3i#alente gra'o+ 7.7.2. Se4ale por lo 'enos )ie% in)ica)ores orgánicos con ss respecti#os inter#alos )e
pH y caracter5sticas+ 7.7.4. Di!"ar las cr#as )e netrali%aci(n )e a/ aci)o 0erte con !ase 0erte2 !/ aci)o
0erte con !ase )1!il2 c/ áci)o )1!il con !ase 0erte y )/ áci)o )1!il con !ase )1!il+ 7.7.8. Hallar el pH )e las sigientes )isolciones a/ áci)o sl0?rico 9+997 ,G !/ -i)r(&i)o
)e calcio 9+97 ,+ 7.7.;. La constante )e ioni%aci(n )e áci)o 0lor-5)rico es >+79*8+ Deter'inar el gra)o )e
ioni%aci(n y el pH )e na )isolci(n a/ 7 , y !/ 9+9997 , 7.7.. El aci)o car!(nico es in áci)o )ipr(tico 3e se ioni%a en )os etapas+ Calclar a/ el
pH )e na )isolci(n 9+7 , )e áci)o car!(nico2 y !/ las concentraciones )e los iones !icar!onato y car!onato en )ic-a solci(n+ 7.7.7. La anilina C>H NH<2 tiene carácter !ásico2 pes se ne con protones para 0or'ar el
i(n anilinio C>H NH;2 sien)o s constante )e ioni%aci(n )e 8+9 79 *79+ Hallar el gra)o )e -i)r(lisis y el pH )e na )isolci(n 9+9< , )e clor-i)rato )e anilina C>H NHCl+ 7.7.. Hallar el pH )e na )isolci(n 3e reslta )e 'e%clar$ a/ 'l )e a'on5aco 9+7 ,
con < 'l )e áci)o clor-5)rico 9+97 ,G !/ >< 'l )e áci)o 0lor-5)rico 9+7 , con :
'l )e a'on5aco 9+7 ,+ Si se a4a)e nas gotas )e 0enol0tale5na a las )isolciones anteriores Cál será s coloraci(nF 7.7.. La constante )e ioni%aci(n )el áci)o 0(r'ico y )el a'on5aco son 7+:79*8 y
7+::79 * respecti#a'ente+ Hallar el gra)o )e -i)r(lisis y el pH )e na )isolci(n )e 0or'iato )e a'onio+ 7.7.10. Se )ispone )e na )isolci(n estan)ari%a)a )e áci)o ac1tico 9+9J , y otra
)isolci(n #alora)a )e -i)r(&i)o )e so)io 9+79J ,+ a/ Reali%ar la cr#a )e titlaci(n can)o se a4a)en$ 9'lG <9 'lG 799 'l y 779 'l )e )isolci(n )e -i)r(&i)o )e so)io a 799 'l )e )isolci(n )e áci)o ac1ticoG !/ cantos 'l )e -i)r(&i)o )e so)io se )e!en a4a)ir para 3e la solci(n resltante está -i)roli%a)o por co'pleto+ :+:+77+ 1 signi0ica pH y cal s tili)a)F :+:+7<+ 6or 31 se )eno'ina cr#a )e netrali%aci(nF :+:+7+Cál la tili)a) )e na cr#a )e netrali%aci(nF :+:+78+1 es n in)ica)or )e pH2 cal s tili)a) y )e 3e tipos e&istenF :+:+7+ 1 pasos se )e!e segir para reali%ar na cr#a )e netrali%aci(nF :+:+7>+ De'ostrar 3e el pH )el aga es :
PRACTICA Nº 7 INDICADORES DE pH y CURVAS DE NEUTRALIZACIÓN 7.. DATOS REGISTRADOS DE LA PRÁCTICA Registre los )atos )e la práctica en los sigientes ca)ros$ 7..1. DETERMINACI9N DE EN SOLUCIONES
A. CON PAPEL INDICADOR SOLUCI9N
B. CON INDICADORES UNIVERSALES COLOR
SOLUCIÓN
NARANQA DE ,ETILO ACIDO
BASICO
ENOLTALEINA
ROQO DE ,ETILO
ACIDO
ACIDO
BASICO
BASICO
COLOR SOLUCIÓN
NARANQA DE ,ETILO
ENOLTALEINA
ROQO DE ,ETILO
7..2. CONSTRUCCION DE CURVA DE NEUTRALI
B. CURVAS DE NEUTRALI
7+ <+ + 8+ +
=ra0icar la cr#a e&peri'ental )e pH #s+ 'l a4a)i)os )e áci)o+ Calclar el pH te(rico )e la solci(n estan)ari%a)a )e NaOH inicial+ Reali%ar el cálclo )e pH2 )esp1s )e a4a)ir ca)a #ol'en in)ica)o )e HCl+ Con los cálclos anteriores ela!orar la ta!la )e pH y 'l a4a)i)os )e áci)o+ So!reponer a la cr#a e&peri'ental la cr#a te(rica )e pH #s+ V.'l/ a4a)i)os )e áci)o+ >+ Anali%ar y co'parar a'!as cr#as+
relleno