INFORME DE ANALISI QUIMICO

ALCALIMETRÍA Y ACIDIMETRÍA

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INFORME DE ANÁLISIS QUÍMICO Nº7 - ALCALIMETRÍA Y ACIDIMETRÍA

Í NDI CE • • •

• • • •

I nt r oducci ón Fundament oTeóri co I nf ormedel abor at ori oNº7 Obj et i vos Pr ocedi mi ent o Cuest i onari o Recomendaci ones Concl usi ones Bi bl i ogr af í a

pág.03 pág.04 pág.06 pág.06 pág.07 pág.11 pág.18 pág.19 pág.20

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

F ACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA , MINERA Y M METALÚRGICA

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I . I NTRODUCCI ÓN cal i metrí a y aci di metrí ason ambos, En quí mi ca,l os procesos deal mét odos de anál i si s cuant i t at i vos y vol umét ri cos,per o son mét odos i nversosent reel l os.

En elcasodel aal cal i met rí a,sehacer ef er enci aal af ormadehal l arl a concent r aci ón deunasol uci ónal cal i na,ot ambi én del adet ermi naci ón del acant i daddeál cal iqueposeeunasust anci a.

Elál cal i ,suel en serl osóxi dos,hi dr óxi dos,ocar bonat os delgrupode l os al cal i nos.Est os j uegan elpapeldebasesf uert es,si endo bast ant e sol ubl esenagua.Unej empl ot í pi codeál cal ieselamoní aco.

Porot rol ado,l aaci di met rí a,eselmét odoqueseencar gadedet er mi nar l a cant i dad de áci do que se encuent r a de maner a l i br e en unadi sol uci ón. En ambos mét odos, se ut i l i zan l os mi smos pr ocesos. En l os l aborat ori os,para l l evar a cabo l os mét odos de l a aci di met rí ayl a al cal i met rí a,si empr esepart edesol uci onesáci dasoal cal i nas,quenos si rvencomopat r ón,paraasípoderdet ermi narl aconcent r aci ón.


F ACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA , MINERA Y METALÚRGICA

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I I . FUNDAMENTO TEÓRI CO Para det er mi nar l a concent r aci ón de una sol uci ón desconoci da se ut i l i za una segunda sol uci ón de concent r aci ón conoci da, que al mezcl arseconl apri mer aexperi ment aunareacci ónquí mi caespecí ficay de est equi omet ri at ambi én conoci da. La sol uci ón de concent r aci ón conoci da se l l ama sol uci ón val orada.Val oraci ón o t i t ul aci ón son l os nombr esquesedanalpr ocesodedet er mi naci óndelvol umennecesar i o del asol uci ón val oradaparar eacci onarcon unacant i dad det er mi nada del amuest raaanal i zar .Porest emot i vosedi cequeesun mét odode anál i si svol umét ri co.Sel l evaacaboagr egandoen f ormacont r ol adal a sol uci ón val oradaal asol uci ón pr obl ema,hast aquesej uzgacompl et a l ar eacci ón ent r el as dos.En l a det er mi naci ón de l a concent r aci ón desconoci dadeunáci doseut i l i zaunabasedeconcent r aci ónconoci da. En l a det er mi naci ón de l a concent r aci ón desconoci da de una basese ut i l i zaun áci dodeconcent r aci ón conoci daSereal i zan unaaci di met rí a ounaal cal i met rí arespect i vament e. En l ar eacci ón deneut r al i zaci ón,l osi oneshi dr ógenoproveni ent esdel áci doyl osi onesoxhi dri l odel abasereacci onan f ormandoagua.



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HCl+NaOH → H2O +NaCl H+( ac)+C- ( ac)+Na+( ac) +OH-( ac) → H2O( l )+Na+( ac) +Cl ( ac) Losani onesdeláci doyl oscat i onesdel abaseson i onesespect adores, l ar eacci ónquever dader ament et i enel ugares

H+( ac)+OH-( ac)=H2O( l ) Cuandosehan mez cl adocant i dadeses t equi omet ri cament eequi val ent es deáci doydebasesedi cequesel l egaalpunt odeequi val enci a del a t i t ul aci ón.En elpunt odeequi val enci aelnºdeH+debeseri gualalnº deOH. Una de l as f ormas de det er mi narcuándo se ha l l egado alpunt o de equi val enci a de una t i t ul aci ón áci dobase es ut i l i zando un r eact i vo i ndi cador,que t i ene di st i nt o col or en sol uci ón áci da o en sol uci ón bási ca.Elcambi odecol ori ndi caquet odal asol uci ón pr obl emaseha neut r al i zadoymarcaelpunt ofinaldel aval oraci ón.

CURVAS DE VALORACIÓN Sonr epr esent aci onesgráficasdel avari aci óndelpH enelt r anscur sode l aval oraci ón: (3)

(2) (1)



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Hayqueresal t art r eszonas: ( 1)Ant esdeal canzarelP. E. ( 2)ElPunt odeEqui val enci a( P. E. ) ( 3)RebasedelPunt odeEqui val enci a

I NDI CADORES: Sust anci a nat ur alo si nt ét i ca que cambi a de col oren r espuest aal a nat ur al ez a de su medi o quí mi co. Los i ndi cadores se ut i l i zan par a obt eneri nf ormaci ón sobr eelgr adodeaci dezopH deunasust anci a,o sobr eelest adodeunareacci ón quí mi caen unadi sol uci ón queseest á val or ando o anal i zando.Uno de l os i ndi cador es más ant i guos es el t ornasol ,un t i nt e veget alque adqui er e col orr oj o en l as di sol uci ones áci dasyazulen l asbási cas.Ot r osi ndi cadoresson l aal i zari na,elr oj o demet i l oyl af enol f t al eí na;cada uno deel l os esút i len un i nt erval o part i cul ardeaci dezopar aunci ert ot i podereacci ónquí mi ca.

Ejemplos de Indicadores:

I I I . I nf ormedeLaboratori oNº07:

Al cal i met rí ayaci di met rí a Fenolftaleína

Rojo de metilo

Obj e t i v os :

 Det e rmi n ar l a Azul de bromotimol

concent r aci óndeunasol uci óndeunabase.

 Det ermi narl aconcent r aci óndeunasol uci óndeunáci do.



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 Det ermi naci ón de l a densi dad i nst rument os( densí met r o)

de un

r eact i vo

Pr ocedi mi ent o:

I .

Preparaci óndeunasol uci óndeHCl≈ 0. 1N.



con

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En l apr áct i casepr epar auna sol uci ón deHCl≈ 0. 1N yseval oracon unasust anci aal cal i napat r ón,comobórax. V a l o r a c i ó nd e l HCl ≈0 . 1 N.

Sepesa0. 2grdebóraxpur o( Na2B4O7.10H2O) ,sedi suel vecon 60mlde H2O dest i l ada, agi t ar hast a compl et a di sol uci ón ( sif uese necesari o cal ent ar) . Pesamos con el Espectrómetro de masas 182,6 m!r de "óra#$

%a2"&'($1)*2' d+l+da en 6)ml de *2'

Añadi runasgot asdei ndi cadoranar anj adodeme t i l oyt i t ul arconHCl≈ 0. 1N.Anot arelgast o. Cerramos la '-t.+mos n -o0+lla de la !asto de /ml$ -reta al o-tener A3ad+mos n color el +nd+cador anaor+a$



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I I .

Preparaci ón deunasol uci ón val oradadeun ál cal i .

Seempl easol uci óndeNaOH,basef uer t e,sol ubl eenagua.Sepesa4gr de NaOH Q. P.sedi suel ve en H2O dest i l ada her vi da y sel l ev a a un vol umenfinalde1l i t r o. Est aesunasol uci óndeNaOH ≈0. 1N. V a l o r a c i ó ndeNa OH ≈0 . 1 N.

ElHCl =0. 106N val oradoservi ráparat i t ul arl asol uci óndeNaOH≈0. 1N. Set oma20mldel asol uci ón deNaOH ≈ 0. 1N ysedi l uyehast a60ml conH2O dest i l ada,l uegoañadi rgot as( 23)deli ndi cadorf enol f t al eí nay t i t ul arcon sol uci óndeHCl=0. 106N val orado.Anot arelgast o. Preparamos el %a'* 4 )$1% d+sol.+5ndolo con a!a dest+lada$ A!re!amos nas !otas del +nd+cador enoltale7na$

Anotamos el .olmen de !asto V Gasto=23 ml



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I I I . Det ermi naci ón de l a concentraci ón delHCl (ac) y HNO3(ac) di l ui do por medi ci ón de su densi dad y su l ectura en %masa( tabl adell i bro) . Sepr ocededel asi gui ent ef orma: -Det er mi narl adensi daddelHNO y concent r ados. 3 HCl 9samos este +nstrmento llamado Densímetro.



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5


-Cal cul arelporcent aj edeHNO3 yHClpur oscont eni dosen elHNO3 y HClusados( 20° C)( t abl as) .

Speci f ycGravi ty Áci dos

60 °

% áci dos

1. 184

X

1. 410

Y

°

T ambiente =20 C

Del ast abl asusadasenell aborat ori ot enemos:

ParaelHCl :

ParaelHNO3



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Porext r apol aci ónt enemos:

ParaelHCl :

− X X −36.16 = 1.1846 −1.184 1.184 −1.1836 36.35

%HCl= 36.236

ParaelHNO3: −Y Y − 67.18 = 1.4112 −1.410 1.410 −1.4078 67.95

%HN O 3 =67.678



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I V. CUESTI ONARI O 1. a)Para l a ti tul aci ón del

H Cl (ac )

;¿Cuántos mi l i qui val entes

conteni al amuestraquereci bi o? Solución: La muest r aquereci bi mosparal at i t ul aci ón del Na2 B4 O7 .10 H 2 O

bórax(

H Cl (ac )

f ue

)Q. Pcon l asi gui ent ei nf ormaci ón:

mborax = 182.65 mg

´ =381.2 g / mol M θ= 2

Hal l amosl osmi l i equi val ent es: ¿ meq− g =

182.65 mg

/

381.2 2

=0.958

b)¿Cómosedetermi nóelpuntofinaldeesati tul aci ón? Se det er mi nó con l a ayuda deli ndi cadorde anar anj ado de met i l ocuandol asol uci ónadqui ri óuncol orzanahori a.

2.



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a)Con susval oresexperi mental es,cal cul el as concentraci onesdel

H Cl (ac )

y

NaOH ( ac )

,contresci f ras

deci mal es. Solución: Hal l andol aconcentraci ón del

H Cl (ac )

conl osdatosdel a

ti tul aci on M borax

4gr/mol ; θborax =2 =381.

W 82. 65mgr ; Gast o=9ml bor ax =1 #Eq-g1 =#Eqg2





W borax !borax

W borax M borax NHCl = ∗Gasto θ

W borax = M borax / θ

=NHCl* Gast o

182.65 mgr 

381.2

NHCl =

2

∗9 ml



NHCl =

0. 106N NaOH ( ac )

Hal l ando l a concentraci ón de

( se tomó una

muestrade20mldeNaOH adi ci onándol e40mldeH2O) . N1* V1 =N2* V2



NNaOH* VNaOH =Gast o*NHCl

N HCl ∗Gasto NNaOH = VNaOH

∗

0.1065 23

=



60 •

H Cl (ac )

NNaOH =0. 0408N



Del adi l uci ón: n1 =n2 

Usamosel

M1* V1 =M2* V2



0. 0408*60=M1* 20 MNaOH =NNaOH =0. 1224N 



val orado

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3.Sedeseapreparar1. 5ldel asdi sol uci ones0. 125N,deNaOH ( ac) ,hi dróxi dodesodi oydeHCl( ac) ,áci docl orhí dri co,a parti rdelNaOH( s)en f ormadepel l etsol entej uel asydel HCl( ac) ≈12N comerci al .I ndiquebrevementeycon toda cl ari dad¿Cómoprepararí aesasdi sol uci ones?

Sol uci ón: Del ascondi ci onesdelpr obl ema:

Di sol uci ón de N =

¿ !q− g V sol

NaOH ( ac )

0. 125N:

= 0.125 N

¿ !q− g =( 0.125 ) " ( 1.5 )= 0.1875 m !

¿ !q− g =

! =

´ 40 M = =40 θ 1 m=7.5 g

Ent oncespar apr epar arunadi sol uci óndehi dr óxi dodesodi o t enemosquepesar7. 5gde

NaOH ( s )

enelespect r ómet r ode

masasyl uegodi l ui r l ocon1. 5ldeagua.

Di sol uci ón de M " V i= M " V #

H Cl (ac ) 12 " V i

0. 125N: =0.125 " 1500

V i=15.625 ml



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Ent oncesparapr epararunadi sol uci óndeáci docl orhí dri co 0. 125N t enemosquemedi renunaprobet a15. 625mlde H Cl (ac ) 12 N

ydi l ui r l ocon 1484. 375mldeagua.

4.Semi di ól aspeci ficgravi tydel

H 3  O3

,áci dof osf óri co

cumpl i endoporl asi ndi caci onesseñal adasporel f abri cantedel osaerómetrosodensí metros,obteni endoel val or:speci ficgravi ty=1. 779del atabl a( l i bro)sel eenl os si gui entesval ores: °

60

Speci ficgravi ty 6 0

°

F

1. 783 1. 775

Percent( %)deH3PO4 91. 61 90. 92

Solución: Deacuer doalf abri cant e,l oquesemi di óf uel adensi dad rel at i vadelH3PO4,r espect odel adensi dad delagua. Ahor a,l osdat osquet enemosdel at abl a( l i br o)son: Par aelH3PO4:



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1. 783

91. 61%

1. 779

X

1. 775

90. 92%

Porext r apol aci ónt enemos:

−1.779 1.779 −1.775 = 91.61 − X X − 90.92

1.783

X =91.265

Ademásdadoque: $ eci#ic gra&it'

°

(aci)o 60 F = = 0.99919 g / ml F ∧ ( H O ° 60 F 60 ( H O

60

°

°

2

2

( H  O 3

60 4

°

F

=1.778 g / ml



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Hal l andosumol al i dad( m) : Parahal l ares t opri mer ohal l amossumol ari dadpara si mpl i ficarl oscál cul os:

M H O = 3

10 " (sol "%W

´ H O M

4

3

M H O = 3

4

10 " 1.778 " 91.265 98

4

molali)a) =

=16.558 M

nsol*to msol ( +g )

Suponemos1Ldesol uci ón:

M H O = 3

4

n sol*to V sol

=16.558 M

n sol*to= 16.558

Además:

( sol =

m sol V sol

=1.778 g / ml

msol =1.778 +g



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molali)a) =

16.558 1.778

=9.313 m

Hal l andol anormal i dad: N = M "θ

y

θ=3

N H  O = 49.67 N 3

4

Hal l andol afracci ónmol ardelsol uto:

X sol*to =

nsto n $ol

Para1Ldesol uci ón,del amol ari dadobt enemos:

n sol*to= 16.558

msol*to =1.6227 +g

Ademásdel adensi daddel asol uci ónobt enemos: UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA


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INFORME DE ANÁLISIS QUÍMICO Nº7 - ALCALIMETRÍA Y ACIDIMETRÍA msol*cion =1.778 +g msol&ente =m sol*cion −msol*to=155.3 g

n sol&ente=

155.3 18

=8.628

Fi nal ment e: n sol= nsol&ente + nsol*to =25.186

X sol*to =

nsto n $ol

= 16.558 =0.6574 25.186

5. a)Para l a ti tul aci ón de 25ml de 23. 25mlde

HCl( ac )

+OH (ac )

, se gastan

con tí tul o( T=0. 007352) . Cal cul arl a

mol ari daddel adi sol uci óndehi dróxi dodepotasi o. Solución: Sabemos: Si

T HCl =0.007352 m HCl =0.007352

y

−3

V sol =10 ,



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¿ !q− g =

m HCl

´ HCl / θ M

= N HCl "V sol

´ M HCl = 36.5 ' θ = 1

Reempl azandodat os: N HCl =0.201 N

Ent oncesdel at i t ul aci ónenelpunt odeequi val enci a: ¿ !q− g ( aci)o )=¿ !q − g ( base ) N HCl " V G-$TO= N +OH " V +OH

Reempl azandodat os: 0.201 " 23.25

= N +OH " 25

N +OH =0.187 N

Sabemos: N = M " θ . arael +OH : θ =1

M +OH = 0.187 M

b)Cal cul eelvol umenenmldeunadi sol uci ónacuosade amoni aco,

N H 3( ac )

al24%( (= 0.910 ) ,quesenecesitan

parapreparar2Ldeunadi sol uci ón 0. 5N. Solución:



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M N H = 3

10 " ( $O, "%W ´ M N H

3

Reempl azandodat os: M N H = 12.847 M 3

Luegoaest aconcent r aci ónl odi l ui mosconaguahast aun vol umende2Ly0. 5N comodi ceelpr obl ema. Sabemosqueelamoni acoacuososecomport acomoel N H 4 OH

hi dr óxi dodeamoni o(

) :

θ= 1

Par aunadi sol uci ónde0. 5N: N = M "θ

M # =0.5 M

Del adi sol uci ón: M i "V i = M # "V #

Reempl azamosdat os: Elvol umendeamoni acoacuoso12. 847M quesenecesi t an parapr epararunadi sol uci ónde2Lde0. 5N es:

V i=77.839 ml



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6.De una fiol a de 250 ml ,con una disol uci ón de

Na2 B4 O7

0. 052N,se toman 50 ml ,a l a di sol uci ón restante se l e añaden 2. 2784 gramos de bórax hi dratado, Na2 B4 O 7 .10 H 2 O

y se enrasa de nuevo hasta elvol umen

i ni cial .Cal cul el anormal i dad del asol uciónresul tante. Solución: Hal l andol amasade

¿ !q− g =

m HCl

´ HCl / θ M

V sol

Na2 B4 O7

,de:

= N HCl "V sol

:Eselvol umenr est ant equehayenl afiol aquees200ml

Sabemos: ´ Na B O = 201.244 g / mol 'θ =2 M 2

4

7

Reempl azandodat os: m Na

2

B 4 O7

= 1.046 g

Ahor a de l a masa que se l e añadi ó de t enemosquehal l arl a masa de

Na2 B4 O7

Na 2 B4 O7 .10 H 2 O

que hay,de l a

si gui ent emaner a: ´ Na B O .10 H O =381.2 g / mol M 2

4

7

381. 2 201. 244

2

2. 2784 m Na

2

B4 O7



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INFORME DE ANÁLISIS QUÍMICO Nº7 - ALCALIMETRÍA Y ACIDIMETRÍA m Na

2

B 4 O7= 1.203

g

mT =1.046 + 1.203 =2.249 g

Segúnelpr obl emasevuel veaenrasarconagua: V # =250 ml

Hal l amosel ¿ !q− g ,del asol uci ónresul t ant e: m = 0.022 ´ /θ M

¿ !q− g =

Fi nal ment e cal cul amos l a nor mal i dad de l a sol uci ón r esul t ant e: N =

N Na

2

¿ !q− g V sol

=

0.022 0.250

B4 O7 =0.088

N



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V. RECOMENDACI ONES •

•

•

Se r ecomi enda no adi ci onar demasi ada cant i dad de i ndi cador porquedel ocont rari ol acurvadeval oraci ón áci do–baseseverí a afectada.

Permanecerat ent oalmoment odelcabi odecol orenl aval oraci ón paraunamej orpreci si ónenl oscál cul os.

Si empremanej arl osdat osenuncuader nodeapunt esyf uer adel espaci odet r abaj o.



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VI . CONCLUSI ONES •

•

•

•

•

Se pueden val or ar t ant o áci dos y bases or gáni cas como i norgáni casyelagent eval orant esehadesel ecci onarsi empr ede l af or mamásadecuada.

Sepuededeci rqueelpunt odevi r aj eoelpunt odondeyasedebe cesarl a adi ci ón delagent e val or ant e no eselmoment o en que cambi ódecol ort ot al ment esi noelmoment oen queest áapunt o dehacerl o.

La muest r aunavezdi suel t aamenosqueseayaáci da obási ca, necesi t at rat ar separ aqueelanal i t opr esent eelcar áct erbási coo áci doi ndi spensabl eenest et i podemét odos.

Elpr esent el aborat ori onospermi t edet ermi narl a concent r aci ón del HCl usando una sol uci ón pat r ón ( t i t ul ant e) para l uego empl ear l oenl asdemást i t ul aci ones queser eal i zaranconest e.

Podemos r eal i zar di f er ent es t i t ul aci ones, sol ot endrí amos que saberl a cant i dad que seest á ut i l i zando y conocerelr ango de vi raj edel osdi f er ent esi ndi cador esy su comport ami ent o dent r o deest e( col orqueadopt a) .



5


•

•

•

Tambi én se puede det ermi nar l a concent r aci ón de sol uci ones al t ament econcent r adasut i l i zandoen est ecasoeldensí met r o,el cualdet er mi na l a densi dad de est e y con el l o medi ant et abl as det ermi narsuporcent aj edepur eza,l uegousandol ar el aci ón que i nvol ucr aalporcent aj een peso,l adensi dad yelpesomol ecul ar det ermi narl aconcent r aci ón r espect i va. La val or aci ón de una sol uci ón áci da se l l eva a cabo exper i ment al ment e, det er mi nando el vol umen de áci do que equi val eaunpesoconoci dodesust anci aal cal i na.

Los i ndi cadores son col or ant es or gáni cos con nat ur al ez a de áci dosobasesdébi l escuyosi onest i enen un col ordi f er ent edel a f ormasi ndi soci ar .

VI I . BI BLI OGRAFÍ A •

QUÏ MI CAANALÍ TI CACUANTI TATI VA,Vogel ,Art hur

•

SEMI CROANÁLI SI SQUÍ MI CO CUANTI TATI VO V.N.Al exei ev

•

QUÍ MI CAANALÍ TI CACUANTI TATI VA,Burri el–Lucena

•

QUI MI CAANALI TI CACUALI TATI VA F.Burri elMart í



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