UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA
ACIDIMETRÍA 1a PARTE ESTANDARIZACIÓN ESTANDARIZACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE HCl 0,1 M TITULACIÓN DE BASE FUERTE CON UN ÁCIDO FUERTE TITULACIÓN DE UNA BASE DÉBIL CON UN ÁCIDO FUERTE DETERMINACIÓN DE NaOH Y Na2CO3 EN MEZCLA
INFORME PRESENTADO POR: DANIELA SANTOYO ALEMÁN SARA NATALIA MOYA BETANCOURT
AL PROFESOR: GUSTAVO ADOLFO OSPINA GÓMEZ EN EL ESPACIO ACADÉMICO: QUÍMICA ANALÍTICA II
30 DE SEPTIEMBRE DE 2014
ACIDIMETRÍA 1a PARTE
I.
INTRODUCCIÓN
Por medio de la acidimetría, usando una solución titulada de un ácido cualquiera, se puede hacer la determinación cuantitativa de las bases. El ácido clorhídrico HCl se usa frecuentemente en los análisis volumétricos de neutralización porque sus soluciones diluidas son estables y porque se puede utilizaren presencia de la mayoría de los cationes sin que ocurran reacciones de precipitación; se usa ampliamente para valoraciones de bases, las disoluciones diluidas son estables por tiempos definidos y no dan lugares a reacciones de precipitación con muchos cationes. La determinación de hidróxido de sodio y carbonato de sodio se pueden realizar por 2 métodos: método de Warder o directo y por el método Winkler o indirecto. El método de Warder se fundamenta en el uso de 2 indicadores (naranja de metilo y fenolftaleína), titulando con ácido clorhídrico valorado, se emplea una muestra, la cual primeramente se le agrega fenolftaleína y cuando se manifiesta el cambio de color es que se ha neutralizado todo el hidróxido y solo la mitad de los carbonatos presentes que pasan a ser bicarbonato. El bicarbonato formado imparte a la solución un pH de 8.2 y decolora a la fenoftaleína que vira entre 9.3 y 10, agregar a la misma muestra unas gotas de indicador de naranja de metilo y se gira titulando con HCl hasta que vire el indicador. En este método se obtendrán buenos resultados únicamente cuando la titulación se efectúa enfriando con hielo la solución y evitando en lo posible la perdida de gas carbónico en la primera titulación. La solución por titular debe ser diluida, para evitar que el ácido en la primera titulación actúe sobre el bicarbonato formado. El método de Winkler se basa en el agregado de solución de BaCl2, que hace precipitar los carbonatos presentes en forma de BaCO3. Se toman dos alícuotas de la muestra problema idénticas; en una se determina la alcalinidad total por valoración con HCl usando como indicador naranja de metilo, y a la otra se le agrega un exceso de solución de BaCl2, titulando el hidróxido remanente con HCl, en presencia de fenolftaleína como indicador.
II.
RESULTADOS EXPERIMENTALES
II.1 PREPARACIÓN Y PATRONIZACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE HCl 0,1 M Na2CO3 + HCl
NaHCO3 + HCl
NaHCO3 + NaCl
H2CO3 + NaCl
Preparación: Se prepararon 500mL de una solución HCl aproximadamente 0.1M a partir de 4.18 mL de HCL concentrada al 37% % HCl : 37 % P.M: 36,5 g/mol ρ: 1,18 g/mL
Vsln= 0,5 L MHCl= 0,1 M VHCl= ?
M = n=
37% = Wsln =
=
= 1,93 g sln
Patronización: Experimento 1 2 Normalidad media % Er
V(mL) HCl gastado 41,5 41,4
Cálculos:
m (g) Na2CO3
N HCl
0,2003 0,2001
0,09107 0,091205 ̅ = 0,09113 % Er= 0,13
Experimento 1: m (g) Na2CO3: 0,2003 g
Vol. Teórico=
N=
=
=
= 0,037 L
= 0,09107 N
Experimento 2: m (g) Na2CO3: 0,2001 g Vol. Teórico=
N=
%Er=
=
=
= 0,03775 L
= 0,091205 N
̅ =
II.2 DETERMINACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE HIDRÓXIDO DE SODIO COMERCIAL NaOH + HCl
NaCl + H2O
Se determinó la concentración del hidróxido de sodio de la muestra problema número 2, por medio de una titulación acido – base con la solución de HCl estandarizada, utilizando como indicador, fenolftaleína. Experimento 1 2 Molaridad Media
Vol. HCl (mL) gastado 10,7 10,5
M NaOH 0,097 0,095 ̅ =0,096
Cálculos:
=
=
̅=
II.3
0,097 M (1 Experimento)
= 0,095 M (2 Experimento)
= 0,096 M
TITULACIÓN DE HIDRÓXIDO DE AMONIO CON SOLUCIÓN PATRÓN DE HCl NH4OH + HCl NH4+ + H2O
NH4Cl + H2O NH4OH + H+
Se determinó la concentración de una solución de hidróxido de amonio mediante una titulación con fenolftaleína y anaranjado de metilo, repitiéndolo con anaranjado de metilo escogido como el mejor indicador. Experimento
Vol. HCl (mL) gastado (Anaranjado de metilo)
1 2
27 26,5 26,75 0,24
̅
M NH4OH = Cálculos: Vol =
= 0,02675 L
=
= 0,24 M
II.4
DETERMINACIÓN DE NaOH Y Na2CO3 EN MEZCLA POR LOS PROCESOS DE WINKLER Y WARDER
MÉTODO WARDER
Se determinó la concentración de NaOH y Na 2CO3 en mezcla mediante el método de warder, titulando en secuencia con fenolftaleína y anaranjado de metilo. Volumen gastado: Vol. Muestra 10 mL
V1 vol. HCl gastado con FF (titular NaOH) 13.6 ml
VT vol. Gastado HCl con FF y A.M (titular toda la mezcla) 14,6 mL
VT – V1 = V2 (titular Na2CO3) 1 mL
Concentraciones de NaOH y Na2CO3 en mezcla obtenidas a partir del método de warder: Sustancia Na2CO3 NaOH
[ ] g/L 0,483 4,95
Cálculos: Na2CO3:
[ ]
[ ]
[ ] mol/L 0,00455 M 0.124 M
NaOH:
[]
[]
MÉTODO WINKLER: Se determinó la concentración de NaOH y Na 2CO3 en mezcla mediante el método de winkler, titulando en 3 etapas, 3 muestras diferentes de la mezcla. Volúmenes gastados en cada etapa Etapas 1 (Titulación neutralización total) 2 (Titulación iones OH-) 3 (Titulación hidróxido)
Vol. Gastado de HCl V1 = 14,8 mL 13,3 V2 = 13,6
Concentraciones de NaOH y Na2CO3 en mezcla obtenidas a partir del método de winkler Sustancia Na2CO3 NaOH Cálculos:
[ ] g/L 0.579 4.95
[ ] mol/L 0.00546 M 0.123 M
[]
[]
[ ]
[ ]
III.
DISCUSIÓN
Los procesos de alcalimetría y acidimetría son ambos, métodos de análisis cuantitativos y volumétricos, aunque son métodos inversos entre ellos. En el caso de la alcalimetría, es la forma de hallar la concentración de una solución alcalina. Por otro lado, la acidimetría, es el método que se encarga de determinar la cantidad de ácido que se encuentra de manera libre en una disolución. En la volumetría acida o acidimetría las principales soluciones utilizadas son el HCl y el H2SO4, debido a que son muy estables y no dan lugar a reacciones alternas a la necesaria en el análisis. Las soluciones patrón de estos ácidos se estandarizan con patrones primarios como Na 2CO3 ó Na2B4O7.10H2O debido a su pureza y estabilidad en el ambiente, para esta práctica se utilizó carbonato de sodio secado por 2 horas a 110°c, el cual es un compuesto básico que genera iones de hidróxido (OH -) cuando se disuelve en agua generando una reacción de neutralización con el ácido clorhídrico el cual libera protones (H+) cuando se disuelve en agua. Al realizar esta estandarización se obtuvo la concentración exacta del ácido que fue preparado aproximadamente 0,1 M a través de la media de los dos experimentos. El hidróxido de sodio NaOH o también conocido como soda caustica es una base fuerte usada en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes. Además, se usa en la industria petrolera en la elaboración de lodos de perforación base agua y en el hogar para desbloquear tuberías de desagües de cocinas y baños, entre otros, la determinación de la concentración de esta se puede realizar por medio de titulación de neutralización valorándola con HCl, este proceso se realizó en presencia de fenol ftaleína debido a que su rango de viraje es el indicado para la titulación de una base fuerte con un ácido fuerte que da en su punto de equivalencia pH 7. El hidróxido de amonio NH 4OH o amoniaco al igual que el hidróxido de sodio es una base pero débil, este se encuentra comúnmente en soluciones de limpieza doméstica aunque también existen equipos de química que contienen restos de esta sustancia. Para hallar su concentración a partir de una muestra problema se utiliza también una valoración con HCl, pero en este caso teniendo como indicador anaranjado de metilo; ya que en la reacción la solución final queda ligeramente ácida lo que favorece el viraje de este indicador que esta entre 3.2 y 4.4, caso que no sucede con la fenolftaleína el cual es un indicador más bien básico de rango 8.3 – 10. Para la determinación de NaOH y Na 2CO3 en mezcla existen diferentes métodos, en esta práctica se tomaron en cuenta 2, el método de Warder en el que la titulación se realiza en 2 etapas, valorando con fenolftaleína para determinar el volumen necesario para titular el hidróxido y seguidamente con anaranjado de metilo, y por el método de Winkler, el cual se realiza en 3 etapas, primero neutralizando la totalidad de iones OH - y CO32- titulando con anaranjado de metilo, segundo precipitando BaCO 3 con unas gotas de cloruro de bario para titular solamente los iones OH - usando fenol ftaleína, en la tercera y última etapa se
precipita de igual manera el BaCO 3 pero primero se agrega el volumen que fue gastado de HCl menos un mL en la segunda etapa para evitar al máximo la co-precipitación del Ba(OH)2.
IV.
V.
CONCLUSIONES Los métodos de valoración ácido base son ampliamente utilizados para la determinación de concentraciones exactas de una acido o una base mediante la neutralización de esta. Los métodos de warder y winkler son de gran importancia en la determinación de la concentración de una mezcla de Na 2CO3 y NaOH. Se determinó la concentración exacta de la solución HCl 0,09113 N mediante la estandarización con Na 2CO3 como patrón primario. Se encontró la concentración de la muestra problema #2 de hidróxido de sodio la cual fue de 0.096 M. Se encontró la concentración de la muestra de amoniaco la cual fue 0.24 M.
BIBLIOGRAFÍA Química Analítica 1, Profesores: Annia Galano Jiménez y Alberto Rojas Hernández, Sustancias patrones para estandarización de ácidos y bases, citado 16 noviembre de 2013 en http://agalano.com/Cursos/QuimAnal1/Patrones.pdf Acidimetría, citado 16 de noviembre http://es.scribd.com/doc/86263096/acidimetria-1
de
2013
en
Alcalimetría primera parte, GRAVIMETRÍA Y VOLUMETRÍA Fundamentación Experimental en Química, GUSTAVO ADOLFO OSPINA GÓMEZ, Ph.D. Maloney. Ed. MacGraw-Hill 7ª ed., 4ª ed. en español (2001)
