MEZCLAS DE ÁCIDOS Y BASES CONJUGADOS Parte I. Estudio de la relación de concentraciones entre un ácido y su base conjugada. Capacidad Amortiguadora. PROBLEMA 1 De las disoluciones que prepararás a continuación, ¿tendrán todas el mismo valor de pH? ¿Tendrán ¿Tendrán el mismo comportamiento comportamiento cuando cuando se les adiciona una pequeña cantidad de ácido o base fuerte?
Hipótesis: _________________________ ______________________________________ __________________________ _________________________ _________________________ ________________ ___ _________________________ ______________________________________ __________________________ _________________________ _________________________ ________________ ___ _________________________ ______________________________________ __________________________ _________________________ _________________________ ________________ ___ ___
ACTIVIDAD EXPERIMENTAL MATERIALES Y REACTIVOS MATERIALES Tres matraces volumétricos de 100 mL Tres pipetas Pasteur de plástico Una Un a pip pipe eta vo volum lumétrica ica de de 10 10 mL mL Una pipeta volumétrica de 1 mL Tres pipetas volumétricas de 25 mL Un potenciómetro/electrodo combinado de vidrio Una pinza para bureta Dos buretas de 25 mL Seis Seis vaso vasos s de de pr precip ecipit ita ados dos de de 50 50 mL mL Cuatro vasos de precipitados de 100 mL Una propipeta
Dos buretas de 10 mL Tres barras de agitación Una piseta Cuatro va vasos de de pr precipit ipita ados dos de de 20 20 mL Un agitador magnético Dos probetas de 50 mL
REACTIVOS Disoluciones buffer pH= 4 y pH = 7 HCl 0.5M NaOH 0.5M 0.5M Acido acético 0.5M Acetato de Sodio 0.5M
¡¡ALERTA!! •
• •
El ácido ácido acét acétic ico o al ser ser inhal inhalad ado o produc produce e serio serios s daño daños s a la nariz nariz,, gargan garganta ta y pulmone pulmones. s. Su ingestión ingestión puede provoc provocar ar perforac perforación ión de esófag esófago. o. Al contacto contacto con la piel produce produce quemadu quemaduras ras,, irritació irritación n y coloración roja. El ácido clorhídrico es altamente corrosivo y tóxico. El hidró hidróxid xido o de sodio sodio produc produce e quem quemad adura uras s seve severa ras, s, mané manéja jalo lo con con
•
precaución. El acetato de sodio produce leves irritaciones al contacto con la piel y los ojos, por inhalación origina ligera irritación, por ingestión trastornos gastrointestinales.
Evita el contacto de estos reactivos con la piel, pero si esto llega a ocurrir, lava el sitio afectado con abundante agua fría y avisa inmediatamente a tu profesor. 1.- Prepara una serie de disoluciones que contengan diferentes volúmenes de ácido acético y acetato de sodio 0.5M, de acuerdo a lo indicado en la Tabla 1; Vierte estos reactivos en un matraz volumétrico de 100 mL y lleva a la marca de aforo con agua destilada. Agita cada disolución para homogenizarla. Utiliza buretas de 10 y 25 mL para medir los reactivos señalados en el párrafo anterior.
Tabla 1. Preparación de soluciones reguladoras de pH. Disolució n
1
2
3
4
5
6
7
Vol ácido acético 0.5M (mL) Vol acetato 0.5M (mL) pH leído
19
18
15
10
5
2
1
1
2
5
10
15
18
19
|HA| |A-|
Relación |A-|/|HA| HA= ácido acético A- = acetato
¿Cuál es el volumen y la concentración analítica de cada una de las disoluciones reguladoras de pH preparadas? 2.- Mide el pH de cada disolución con un potenciómetro previamente estandarizado de acuerdo a las instrucciones dadas por tu profesor. Anota en tu bitácora el valor de pH medido.
Nota: es importante enjuagar perfectamente el electrodo de vidrio antes y después de cada lectura para evitar contaminar las disoluciones y alterar el valor de la medición. 3.- En un vaso de precipitados de 50 mL, transfiere con una pipeta volumétrica, 25 mL de la disolución 1, introduce una barra magnética y un electrodo combinado de vidrio. 4.- Llena una bureta de 10 mL con una disolución de HCl 0.5M, previamente enjuagada con un poco de la misma disolución, que se desecha. Verifica que no existan burbujas de aire retenidas en el cuerpo de la bureta o en la punta, y ajusta el menisco. 5.- Por medio de la bureta, adiciona 0.25mL del HCl 0.5M dentro del vaso de precipitados que contiene la disolución 1, agita, mide el pH y registra los datos en tu bitácora. 6.- Repite la operación indicada en el inciso anterior tres veces más a fin de tener un volumen total agregado igual a 1.0 mL. Mide el pH después de cada adición de HCl. 7.- Realiza el procedimiento marcado en los incisos tres a seis con cada una de las disoluciones preparadas. 8.- Realiza el mismo procedimiento empleando 25 mL de agua destilada. Registra el pH inicial del agua.
Ensayos con NaOH. 9.- En un vaso de precipitados de 50 mL, transfiere 25 mL de la disolución 1, introduce una barra magnética y un electrodo combinado de vidrio. 10.- Por medio de la bureta, adiciona 0.25 mL de disolución de NaOH 0.5M dentro del vaso de precipitados que contiene la disolución 1 y agita, mide el pH de la disolución y registra los datos en tu bitácora. 11.- Repite la operación indicada en el inciso anterior tres veces más a fin de tener un volumen total agregado igual a 1 mL. Mide el pH después de cada adición de NaOH. 12.- Realiza el procedimiento marcado en los incisos nueve a once con cada una de las disoluciones preparadas. 13.- Realiza el mismo experimento empleando 25 mL de agua destilada. Registra el pH inicial del agua.
REGISTRO DE DATOS Tabla 2. Adiciones de NaOH y HCl 0.5 M a las muestras en estudio.
Disolució
Volumen
0
0.25
0.50
0.75
1.0
n1
agregad o (mL)
pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Disolució n2
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50
0.75
1.0
0.75
1.0
0.75
1.0
0.75
1.0
0.75
1.0
0.75
1.0
pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Disolució n3
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50 pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Disolució n4
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50 pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Disolució n5
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50 pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Disolució n6
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50 pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Disolució n7
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50 pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Agua
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50
0.75
1.0
pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M
CUESTIONARIO 1 a. Considerando los datos registrados en la tabla 2, traza en un mismo gráfico las curvas ∆pH = f(volumen agregado de HCl 0.5 M) para cada una de las disoluciones estudiadas, incluyendo al agua destilada. Elabora un gráfico similar para el ensayo con NaOH 0.5 M. Analiza estos resultados y concluye. b. Escribe el equilibrio ácido-base que tiene lugar en las disoluciones preparadas. c. Cuáles son las reacciones que ocurren cuando se agrega NaOH y cuando se agrega HCl a las disoluciones reguladoras estudiadas. Ejemplifica con una de las muestras analizadas. d. Elabora las tablas de variación de especies para el ejemplo de la pregunta anterior. Calcula la concentración de todas las especies al equilibrio e indica cómo se modifica la relación de concentraciones entre las especies A- y HA. e. ¿Coinciden las conclusiones derivadas de la experimentación con las hipótesis planteadas en un principio? Si hay diferencia ¿a qué se puede deber?
Parte II. Efecto de la dilución sobre el pH y la capacidad amortiguadora de una disolución preparada por la mezcla de un ácido y su base conjugada. PROBLEMA 2 ¿Habrá variación en el pH cuando se diluye una disolución constituida por la mezcla de un ácido y una base conjugados? ¿Tendrá el mismo
comportamiento cuando se le adiciona una pequeña cantidad de ácido o base fuerte?
Hipótesis: _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________ ___
Procedimiento: 1) Realiza una dilución 1:10 (toma una alícuota de 10 mL y lleva a 100 mL
con agua) y otra 1:100 (toma una alícuota de 1 mL y lleva a 100 mL con agua) de la disolución No. 4 preparada en la parte I. 2)
Mide y registra el valor de pH de las diluciones preparadas.
3) Toma una alícuota de 25 mL de la disolución diluída 1:10 y viértela en un
vaso de precipitados. Por medio de una bureta de 10 mL realiza cuatro adiciones de 0.25 mL cada una de HCl 0.5M, registrando el pH después de cada adición. Repite el procedimiento anterior para la disolución diluida 1:100. 4) Toma una alícuota de 25 mL de la disolución diluida 1:10 y viértela en un
vaso de precipitados. Por medio de una bureta de 10 mL realiza cuatro adiciones de 0.25 mL cada una de NaOH 0.5M, registrando el pH después de cada adición. Repite el procedimiento anterior para la disolución diluida 1:100.
Tabla 3. Estudio del efecto de dilución sobre el pH, en la muestra 4.
Dilución 1:10
Volumen agregad o (mL)
0
0.25
0.50
0.75
1.0
0.75
1.0
pH leído
HCl 0.5M NaOH 0.5M Dilución 1:100
Volumen agregad o (mL) HCl 0.5M NaOH 0.5M
CUESTIONARIO 2
0
0.25
0.50 pH leído
a) Compara y analiza los valores de pH obtenidos en las partes I y II y
concluye. b) En un mismo gráfico representa las curvas ∆pH = f(volumen agregado de
HCl 0.5 M) para la disolución No. 4, así como para sus diluciones (1:10 y 1:100). Elabora un gráfico similar para las adiciones de NaOH 0.5 M. ¿Qué te muestran las curvas obtenidas? c) ¿Coinciden las conclusiones derivadas de la experimentación con la
hipótesis planteada en un principio? Si hay diferencia, ¿a qué se puede deber? ¿Era correcta tu hipótesis? ¿Por qué? d) Define con tus propias palabras lo que es una disolución amortiguadora de
pH.
