INDICADORES DE pH y CURVAS DE NEUTRALIZACIÓN

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 sigientes o!"eti#os$ • • •

• • • • •

7.2 7.2.

Reali%ar e&peri'ental'ente na titlaci(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 netro Deter'inar el rango )e #ira"e )e in in)ica)or  ,ane"ar a)eca)a'ente el pH+'etro y cali!rar el 'is'o E0ectar cálclos )e pH Constrir cr#as )e netrali%aci(n Co'parar )atos e&peri'entales con los te(ricos en cr#as )e netrali%aci(n

FUNDAMENTO TEORICO ICO

7.2. 7.2.1. 1. TITU TITULA LACI CION ONES ES ÁCID ÁCIDO O

BASE BASE

Las solciones )e concentraci(n e&acta'ente conoci)a2 se )eno'inan solciones están)ar+ Se  pe)en preparar solciones solciones están)ar )e algnas sstancias )isol#ien)o )isol#ien)o na 'estra ci)a)osa'ente ci)a)osa'ente  pesa)a )e s(li)o en s0iciente aga para o!tener n #ol'en conoci)o )e solci(n+ Can)o las sstan sstancia ciass no pe pe)en )en pesars pesarsee con e&acti e&actit) t) y con con#en #enien iente' te'ent entee por3 por3ee reacci reacciona onann con la at'(s0era2 se preparan solciones )e las 'is'as y se proce)e a )eter'inar ss concentraciones por  titlaci(n con na solci(n están)ar+ proces esoo en el cal cal n reac reacti ti#o #o )e la sol solci ci(n (n22 el tit titla lant nte2 e2 se a4a) a4a)ee La !"#a$!% !"#a$!%& &2 es el proc ci)a)osa'ente a la solci(n )e otro reacti#o y se )eter'ina el #ol'en )el titlante necesario para 3e la reacci(n se co'plete+

Va#'(a$!%& ' )*a&+a(!,a$!%& 2 es el proceso  por el cál se )eter'ina la concentraci(n )e na solci solci(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 solci(n estan)ari%a)a reci!e el no'!re )e están)ar secn)ario y se e'plea para anali%ar pro!le'as+ Las propie)a)es )e las solciones están)ar pri'arios son$     

 No )e!en reaccionar o a!sor!er co'ponentes )e la at'(s0era2 co'o #apor )e aga2 o&5geno o )i(&i)o )e car!ono+ De!en tener alto porcenta"e )e pre%a+ De!en tener peso 'oleclar 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 cantas gotas )e solci(n )e in)ica)or a la solci(n 3e se #a a titlar+

La concentraci(n )e iones -i)r(geno en las solciones acosas 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+ Can)o el pH )e las solciones es 'enor a :2 son solciones áci)as2 can)o el pH es 'ayor a :2 las solciones son !ásicas y si el pH es igal a : son solciones netras+ Con 0recencia es necesario 'e)ir el pH para esta!lecer el gra)o )e aci)e% o !asici)a) )e na solci(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 cyas 'ol1clas no )isocia)as en la solci(n poseen na coloraci(n y ss iones tienen otra coloraci(n+ La 0enol0taleina2 por  e"e'plo2 se co'porta co'o n áci)o )1!il .HIn/ 3e pe)e )isociarse )e la 0or'a sigiente$ HIn ; H
I&- 5 5

6I&$'#'(' C'#'( 1

6R'*a+' C'#'( 2

El in)ica)or no ca'!ia )e color en 0nci(n a cal3ier #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 pe)e )eter'inar  )e #arias 'aneras+ =rá0ica'ente 'e)iante na cr#a )e netrali%aci(n2 en la cál se representan #alores )e pH #s+ V .'ililitros/ a4a)i)os )e na solci(n netrali%ante+

F!. .2. E*$a#a +) $'#'()* )& )# a)# !&+!$a+'( 7.2.8. MEDICI9N DEL 

El pH se pe)e 'e)ir )e tres 0or'as$  Con el papel ni#ersal 3e contiene na 'e%cla )e in)ica)ores  Con solciones )e in)ica)ores  Con n potenci('etro El papel in)ica)or es na 'e%cla )e in)ica)ores 3e per'iten )eter'inar el pH )e na solci(n+ En la 0igra >+< se 'estra la escala )e color para este papel in)ica)or con el pH correspon)iente+ Si se e'plea solciones )e in)ica)ores áci)os o !ases )1!iles 3e presentan )i0erente color  seg?n el pH en 3e se encentran2 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 pe)e 'e)ir en 0or'a precisa 'e)iante n pH*'etro2 n instr'ento 3e 'i)e la )i0erencia )e potencial entre )os electro)os2 n electro)o )e re0erencia .general'ente )e plata@clorro )e plata/ y n electro)o )e #i)rio 3e es sensi!le al i(n -i)r(geno+

F!. .4. -:)(' 7.2.;. CURVAS DE NEUTRALI
El pH en el pnto )e e3i#alencia )e na reacci(n )e netrali%aci(n es )i0erente seg?n la 0ortale%a )el áci)o y@o la !ase 3e se netrali%a+ Este pnto )e e3i#alencia se )eter'ina 'e)iante n in)ica)or a)eca)o+

Las reacciones )e netrali%aci(n )e n =$!+' >")() .HCl/ y na Ba*) >")() NaOH tienen el pnto )e e3i#alencia en n pH  : ya 3e to)os los iones -i)ronio -an si)o netrali%a)os por los iones -i)ro&ilo2 para )ar H")() y na ?a*) +@?!#+ El cati(n )e la  !ase s0re na -i)r(lisis pro)ci1n)ose iones -i)ronio2 por lo 3e el pH es B :+ Can)o la netrali%aci(n se pro)ce entre na ?a*) >")() y n =$!+' +@?!#+ El ani(n )el áci)o s0re na -i)r(lisis pro)ci1n)ose iones -i)r(&i)o2 por lo 3e el pH es  :+ Can)o la netrali%aci(n se pro)ce entre na ?a*) +@?!# y n =$!+' +@?!#+ El ani(n )el áci)o s0re na -i)r(lisis al igal 3e el cati(n )e la !ase2 por lo 3e 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$ aga )estila)a2 aga )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 solciones anteriores+ •

•

B. CON INDICADORES UNIVERSALES

•

•

De ca)a no )e los t!os anteriores )i#i)ir en tres #ol?'enes las solciones tili%an)o otros t!os )e ensayo Al pri'er t!o agregar na gota )e naran"a )e 'etilo2 al segn)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 aga )estila)a y lego secar con el papel a!sor!ente Intro)cir el electro)o a la solci(n !00er pH  82 y 'o#er la perilla )e cali!raci(n a  pH igal a catro 6roce)er )e la 'is'a 'anera con la solci(n !00er pH  7< • •

•

•

B. CURVAS DE NEUTRALI
Cr#a )e titlaci(n )e NaOH con HCl 6ara la constrcci(n )e cr#as )e titlaci(n2 tili%are'os las solciones 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 solci(n estan)ari%a)a )e HCl .9+< N apro&i'a)a'ente/ y en n 'atra% erlen'eyer < 'l )e solci(n #alora)a )e NaOH .9+7 N apro&i'a)a'ente/ Deter'inar el pH inicial )e la solci(n )e NaOH y lego a4a)ir na gota )e 0enol0tale5na a esta solci(n .31 coloraci(n presentaF/+ Es i'portante en"agar el electro)o )el pH'etro con aga )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 solci(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 7G 7G <9G < 'l )e HCl+ Constrir 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 constrir la cr#a )e netrali%aci(n respecti#a+

•

En la 'is'a grá0ica so!reponer la cr#a te(rica2 para esto calclar el pH te(rico en ca)a  pnto+ Cr#a )e titlaci(n )e NaOH con CH COOH 6ara la constrcci(n )e cr#as )e titlaci(n2 tili%are'os las solciones 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 solci(n estan)ari%a)a )e CH COOH .9+7 N apro&i'a)a'ente/ y en n 'atra% erlen'eyer < 'l )e solci(n #alora)a )e NaOH .9+7 N apro&i'a)a'ente/

Deter'inar el pH inicial )e la solci(n )e NaOH y lego a4a)ir na gota )e 0enol0taleina a esta solci(n .31 coloraci(n presentaF/+ Es i'portante en"agar el electro)o )el pH'etro con aga )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 solci(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 7G <9G <8+G 9 y 89 'l )e CH COOH Constrir 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 constrir la cr#a )e netrali%aci(n respecti#a+ En la 'is'a grá0ica so!reponer la cr#a te(rica2 para esto calclar el pH te(rico en ca)a  pnto+  NOTA+* Es i'portante 3e en el in0or'e se )i!"e clara'ente las cr#as e&peri'ental y te(rica para ello tili%ar na escala apropia)a2 anali%ar y co'entar los reslta)os+

7.8.

MATERIALES 7+ Kreta )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+ Solci(n estan)ari%a)a )e HCl <+ Solci(n estan)ari%a)a )e NaOH + Solci(n )e a'on5aco 8+ Solci(n )e áci)o ac1tico + K00er pH  8 >+ K00er pH  7< :+ enol0tale5na + Naran"a )e ,etilo J+ Ro"o )e ,etilo 79+ Aga )estila)a

7..

BIBLIOORAFA+

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)cort Krace Qo#ano#ic-2 7J S-er'an Alan2 S-er'an S-aron2 Rssio00 Leonel2 Conceptos !ásicos )e 35'ica2 E) CECSA2 7JJJ

LON=O REDERIC2 5'ica general2 E)itorial ,c =raP Hill 7J:> ,ontecinos2 E)gar  ,ontecionos2 Qos12 5'ica general2 6rácticas )e la!oratorio+ La 6a% .7JJ/

A+ Al#are%2  "ra  Q+ Valen%ela 6racticas )e La!oratorio )e 5'ica =eneral2 La 6a% 7J: PPP+e-+es@!io'oleclas@p-@netra+-t'

7.7.

CUESTIONAR1O.  

Este cestionario )e!erá ser reselto por el al'no en s totali)a) co'o re3isito in)ispensa!le para ingresar al la!oratorio 7.7.1. De0inir los sigientes conceptos$ a/ áci)o2 !/ !ase2 c/ pH2 )/ pOH2 e/ solci(n

a'ortiga)ora2 0/ e0ecto )el i(n co'?n2 g/ -i)r(lisis2 -/ pro)cto )e sol!ili)a)2 i/ n?'ero e3i#alente gra'o2 "/ 'asa e3i#alente gra'o+ 7.7.2. Se4ale por lo 'enos )ie% in)ica)ores orgánicos con ss respecti#os inter#alos )e

 pH y caracter5sticas+ 7.7.4. Di!"ar las cr#as )e netrali%aci(n )e a/ aci)o 0erte con !ase 0erte2 !/ aci)o

0erte con !ase )1!il2 c/ áci)o )1!il con !ase 0erte y )/ áci)o )1!il con !ase )1!il+ 7.7.8. Hallar el pH )e las sigientes )isolciones a/ áci)o sl0?rico 9+997 ,G !/ -i)r(&i)o

)e calcio 9+97 ,+ 7.7.;. La constante )e ioni%aci(n )e áci)o 0lor-5)rico es >+79*8+ Deter'inar el gra)o )e

ioni%aci(n y el pH )e na )isolci(n a/ 7 , y !/ 9+9997 , 7.7.. El aci)o car!(nico es in áci)o )ipr(tico 3e se ioni%a en )os etapas+ Calclar a/ el

 pH )e na )isolci(n 9+7 , )e áci)o car!(nico2 y !/ las concentraciones )e los iones !icar!onato y car!onato en )ic-a solci(n+ 7.7.7. La anilina C>H NH<2 tiene carácter !ásico2 pes 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 )isolci(n 9+9< , )e clor-i)rato )e anilina C>H NHCl+ 7.7.. Hallar el pH )e na )isolci(n 3e reslta )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 0lor-5)rico 9+7 , con :

'l )e a'on5aco 9+7 ,+ Si se a4a)e nas gotas )e 0enol0tale5na a las )isolciones anteriores Cál 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 )isolci(n )e 0or'iato )e a'onio+ 7.7.10. Se )ispone )e na )isolci(n estan)ari%a)a )e áci)o ac1tico 9+9J , y otra

)isolci(n #alora)a )e -i)r(&i)o )e so)io 9+79J ,+ a/ Reali%ar la cr#a )e titlaci(n can)o se a4a)en$ 9'lG <9 'lG 799 'l y 779 'l )e )isolci(n )e -i)r(&i)o )e so)io a 799 'l )e )isolci(n )e áci)o ac1ticoG !/ cantos 'l )e -i)r(&i)o )e so)io se )e!en a4a)ir para 3e la solci(n resltante está -i)roli%a)o  por co'pleto+ :+:+77+ 1 signi0ica pH y cal s tili)a)F :+:+7<+ 6or 31 se )eno'ina cr#a )e netrali%aci(nF :+:+7+Cál la tili)a) )e na cr#a )e netrali%aci(nF :+:+78+1 es n in)ica)or )e pH2 cal s tili)a) y )e 3e tipos e&istenF :+:+7+ 1 pasos se )e!e segir para reali%ar na cr#a )e netrali%aci(nF :+:+7>+ De'ostrar 3e el pH )el aga 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 sigientes ca)ros$ 7..1. DETERMINACI9N DE  EN SOLUCIONES

A. CON PAPEL INDICADOR  SOLUCI9N



B. CON INDICADORES UNIVERSALES COLOR 

SOLUCIÓN

 NARANQA DE ,ETILO ACIDO

BASICO

ENOLTALEINA

ROQO DE ,ETILO

ACIDO

ACIDO

BASICO

BASICO

COLOR  SOLUCIÓN

 NARANQA DE ,ETILO

ENOLTALEINA

ROQO DE ,ETILO

7..2. CONSTRUCCION DE CURVA DE NEUTRALI
B. CURVAS DE NEUTRALI
7+ <+ + 8+ +

=ra0icar la cr#a e&peri'ental )e pH #s+ 'l a4a)i)os )e áci)o+ Calclar el pH te(rico )e la solci(n estan)ari%a)a )e NaOH inicial+ Reali%ar el cálclo )e pH2 )esp1s )e a4a)ir ca)a #ol'en in)ica)o )e HCl+ Con los cálclos anteriores ela!orar la ta!la )e pH y 'l a4a)i)os )e áci)o+ So!reponer a la cr#a e&peri'ental la cr#a te(rica )e pH #s+ V.'l/ a4a)i)os )e áci)o+ >+ Anali%ar y co'parar a'!as cr#as+

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