PREPARACION PREPARACION DE SOLUCIONES Y TITULACION ACIDO-BASE Wilmar Córdoba. Estudiante ingeniería agroindustrial, Universidad de Nariño, Colombia. Orlandocordoba3gmail.com Brandon García
Estudiante ingeniería agroindustrial, Universidad de Nariño, Colombia.
[email protected] jeanbrandon93@g mail.edu.com m
RESUMEN
En este laboratorio se realizaron prácticas de titulación ácido-base. Primero se realizaron los cálculos sobre las masas de los reactivos y sustancias que se utilizaron. Después se adecuaron los montajes de titulación y las condiciones para hacerlo, Se realizaron tres titulaciones, en las cuales se utilizaron disoluciones de HCl y NaOH, ácido muriático y NaOH a si como de acido de batería y NaOH, El objetivo del presente laboratorio fue determinar los gramos de NaOH presentes en el volumen de la solución gastado en la titulación y la cantidad en gramos de acido que reaccionaron. Donde se encontró que la concentración inicial del HCl fue de 32 g/L con una normalidad de 0.069partiendo de una concentración de NaOH 0.25N que reaccionó con 1.75 × −g de NaOH, en el caso de la del acido muriático de normalidad 0.5 Nreaccionaron 0,25 g de NaOHy se observa una concentración de0,575 g/l HCL, En la aplicación del acido de batería que reacciona con NaOH a 0,05 N se observa una concentración de 6,125 g/l HCLde los cuales reaccionaron 4,903 g gr de NaOH
Palabras Claves:titulaciónácido-base, reactivos, disoluciones, volumen, concentración .
E
INTRODUCCIÓN
n todas las industrias químicas, alimenticias, farmacéuticas, etc. se requiere saber la alcalinidad o acidez de las sustancias. Para ello Se requiere Tener conocimiento o la noción de técnicas como la titulación acido-base para llevar a cabo ese análisis La reacción de un ácido y una base para formar agua y una sal se conoce como neutralización ejemplo el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio reaccionan para formar cloruro de sodio y agua. HCl + NaOH
NaCl + H2O
La titulación es un método de análisis volumétrico el cual permite determinar el punto
final de una reacción y por consiguiente cantidad exacta de un reactivo en el frasco titulación o sea su concentración, también utiliza para estandarizar una concentración baja precisión de una disolución.(Arias, 2005)
la de se de
En este experimento una solución ácida de concentración conocida se titula con una solución básica de concentración desconocida. Se usa la fenolftaleína como indicador. Esta sustancia incolora en solución ácida, pero cambia a rosado cuando la solución se hace ligeramente básica. El cambio de color causado por una simple gota de exceso de la solución básica necesaria para neutralizar el ácido marca el punto final de la titulación.
En punto en el cual el volumen de la sustancia que titula a reaccionado completamente con la sustancia que se va a titular, es el punto de equivalencia. La normalidad N es otra manera de expresar la concentración de una solución y se define como el número de equivalentes gramo de soluto por litro de solución. (López, 2002) Un equivalente gramo de un ácido reacciona exactamente con un equivalente gramo de una base. Él número de miliequivalentes de un ácido es igual al número de miliequivalentes de base, lo cual se puede expresar por la ecuación: Va Na = VbNb
2. Determinación de la concentración de la solución de hcl. Se tomó con una pipeta aforada de 5ml HCl de concentración desconocida y luego se lo deposito en un balón aforado de 50ml, se agregó agua destilada hasta completar el aforo, se trasladó esta solución en un beaker y se tomaron 25ml con la pipeta aforada, se trasvaso a un erlenmeyer y se adicionaron 2 o 3 gotas de fenolftaleína. Se procese a titular agregando el NaOH lentamente desde la bureta mientras se agita suave y continuamente el erlenmeyer hasta el punto final de la titulación. Se siguió el mismo procedimiento con el acido muriático y el acido de batería solo cambio la concentración de NaOH que fue de 0.5 N
En donde V es el volumen gastado en mililitros, N es la normalidad, y los subíndices a y b se refieren al ácido y la base respectivamente.(Mario Barroso Moreno, 2015) El producto V.N es igual al número de miliequivalentes gramo (cuando V se expresa en mililitros) con los datos obtenidos en este experimento de titulación del ácido clorhídrico 0.1 N con hidróxido de sodio, es posible calcular la Normalidad exacta de la base.(Cabrera, 2007) METODOLOGÍA 1. Preparación de una solución de cloruro de sodio En la preparación de 50ml de NaOH 0.25M se emplearon 0.5g de NaOH Disolviéndolo en poca cantidad de agua en un beaker, el contenido se trasladó a un balón aforado de 50ml se completó hasta la marca de aforo con agua destilada. Luego se depositó la anterior solución en un beaker y con una pipeta de 25ml se traslada a un balón aforado de 50 ml se completa hasta la marca del aforo con agua destilada, Posteriormente Se purgo la bureta con una pequeña cantidad de la solución diluida de NaOH, luego se la lleno con la solución hasta cero para proseguir con la titulación.
Grafico 1: instrumentos de titulación acidobase(José Ramón Verde Calvo, 2010) RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Cuando se realiza una mezcla deunabase con un ácido se produce una reacción química que hace desaparecer a ambos y aparece una sal. Además, en la reacción, se produce agua, porque el catión hidrógeno y el anión hidroxilo (que caracterizan al ácido y a la base respectivamente) se unen y forman agua Esta reacción en la que un ácido y una base forman una sal y agua recibe el nombre de neutralización. La neutralización es una reacción química y, por tanto, debe cumplir las leyes de Lavoisier y de Proust. El cambio de color de un indicador señala la neutralización del ácido y la base.
PARA LA MUESTRA PROBLEMA HCL
Volumen de NaOH De 0.25 N = 6,9 ml De la ecuación Para titulación acido-base
El NaOH puede llegar a absorbe cierta cantidad de humedad del aire (higroscópico) por lo tanto su masa varia en un periodo de tiempo, esto impide determinar con precisión las concentraciones patrón y por consiguiente la del analito, Los ácidos se determinan titulándolos con una solución estándar de bases fuertes como es el caso de hidróxido de sodio
Va x Na = Vb x Nb (ecuación 1) Se calcula la normalidad de la acido
= =
Para preparar 50 ml de una solución 0.25 N de NaOH.
×
De donde
6,9 × 0.25 25
= ,
Despejando de la Normalidad los eq-g se tendrá 0,25
−
× 0,05 = , −
0,0125 − ×
40 −
= ,
− = × (Ecuación 2)
0,069 × 0,025 = , × − −
El punto final de la titulación es llamado punto de equilibrio que puede conocerse gracias a los indicadores, los cuales pueden variar sus concentraciones físicas dependiendo del tipo de solución presente La fenolftaleína es un indicador de pH muy conocido que se utiliza sobre todo para valoraciones acido - base Su función en una reacción de titulación es la de darnos a conocer el momento en que la cantidad de solución patrón se excede en un mínimo, esto es posible gracias a su sensibilidad ante un intervalo de PH determinado. De esta manera, se puede saber según el volumen adicionado de solución patrón la concentración del analito.El intervalo de viraje de la fenolftaleína, es decir, el intervalo de pH dentro del cual tiene lugar el cambio de color del indicador, no sufre variaciones entre 0 y 100 ºC y está comprendido entre 8,0 y 9,8. El cambio de color de este indicador está acompañado de un cambio de su estructura
Entonces como la relación estequiometria es 1: 1
Cálculo de la normalidad de HCL
Ci =
Lectura final de la bureta ___ 18,1 ___ml Lectura inicial de la bureta ___ 25 ___ml Volumen de NaOH utilizado__ 6,9 ___ml
1,75 × 10−3 Eq − g HCL = 1,75 × 10−3
Para encontrar la concentración final 1,75 × 10−3
× 36,45 = 0,0639
El efecto de las disoluciones es acortar la variación de PH en el punto de equivalencia con ello suele tolerarse una cierta disminución de la concentración, pero es necesario evitar titular soluciones muy diluidas De la ecuación de la disolución Vi x Ci = Vf x Cf ( ecu ación 3)
Despejo concentración inicial del ácido HCL 0,0639 /×0,025 0,005
= 0,32 HCL
Para encontrar los gramos NaOH primero encuentro los gramos de HCL en la titulación
1,75 ∗ 10−3
× 0.025 = 4.37 × 10−5
De La reacción del ácido clorhídricoy el hidróxido de sodio reaccionan para formar cloruro de sodio y agua. HCl + NaOH NaCl + H2O Por medio de estequiometria 4.37 × 10−5 (
(
40
1
1 1
)
) =1.75 × −gde NaoH
PARA ÁCIDO MURIÁTICO (NOMBRE QUÍMICO: ÁCIDO CLORHÍDRICO)
Para preparar 50 ml de una solución 0.5N de NAOH. 0,5
−
× 0,05 = 0.025 −
0,025 − ×
40 −
Lectura final de la bureta ___ 12,7 ___ml Lectura inicial de la bureta ___ 25 ___ml Volumen de NaOH utilizado__ 12,3 ___ml
De la ecuación Para titulación acidobase(Ecuación 1) Se calcula la normalidad de la acido 12,7 × 0.5 25
Para encontrar la concentración final 6,35 × 10−3
× 36,45
= 0,23
De la ecuación de la disolución (ecuaci ón 3) Despejo concentración inicial del ácido HCL 0,23 / ×0,025
Ci =
0,01
= 0,575 HCL
Para encontrar los gramos NaoH primero encuentro los gramos de Hcl en la titulación 0,23
× 0.025 = 5,75 × 10−3
De La reacción del ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio reaccionan para formar cloruro de sodio y agua . HCl + NaOH
NaCl + H2O
Por medio de estequiometria
Volumen de NaOH De 0.5N = 12,7 ml
=
= 1
Cálculo de la normalidad de ÁCIDO CLORHÍDRICO
6,35 × 10−3 Eq − g HCL = 6,35 × 10−3
= 0,254
Despejando de la Normalidad los Eq-g de la (ecuación 2)
0,254 × 0,025 = , × −Eq-g
Entonces como la relación estequiometriaes1: 1
6,35 × 10−3
1 ( ) 1
40
(1 ) =0,25 g de Na0H Como acido clorhídrico es el nombre químico del acido muriático podeos a partir de esta sustancia química determinar el efecto de un aumento de la normalidad ya que se utilizo en un primer caso 0.25N (a cloridrico) y en la segunda prueba 0.5N (a muriático) un amento de la normalidad en el proceso de titulación mostro un amento en el numero de gramos de HAOH que racionaronya que el volumen de HCL utilizado fue 10 ml a diferencia de 5 ml tomados para la concentración de acido clorhídrico de ahí que la normalidad del acido muriático sea más grande con respecto al acido clorhídrico Cuando la reacción se complete (el patrón ha
reaccionado con todo el analito), en este punto elnúmero de equivalentes-gramos del
patrón añadido es igual al número de equivalentes gramos delanalito problema (punto deequivalencia) mostrando que a un aumento de la normalidad conlleva a un mayor número de equivalentes gramos ya que aumenta el volumenconsumidoDelpatrón, Si se adiciona agua por encima de la marca de aforo la concentración se altera porque se está cambiando el volumen de la solución de tal manera que habrá menos cantidad de moles por cada litro
PARA ÁCIDO DE BATERÍA (ÁCIDO SULFÚRICO)
De la (ecuación 3) de la disolución despejo concentración inicial del ácido H2SO4
Ci =
2.45 ×0,025 0,01
= 6.125 g H2SO4
Para encontrar los gramos NAOH primero encuentro los gramos de h2so4 en la titulación de la reacción del ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio reaccionan para formar. 2 NaOH + H2So4 = Na2So4 + 2 H2O
Por medio de estequiometria balanceando la ecuación
Para preparar 50 ml de una solución 0.5N de NaOH= 1
0.025 24 (
Cálculo de la normalidad de H 2SO4
(
98,079 204 1
2 1 204
)
) = 4,903 g de NaoH
Volumen de NaOH utilizado__ 25.2 ___ml
Volumen de NaOH De 0.5N0.5 = 25,2 ml
5. Conclusiones
De la (ecuación 1) Para titulación acido-basese calcula la normalidad de la acido
La titulación por método volumétrico permite evaluar la concentración de ácidos con los que trabajamos como el ácido clorhídrico y muriático y de batería a través de la concentración ya conocida del hidróxido de sodio (NaOH), es decir, dado la cantidad de dicha base necesaria para reaccionar cuantitativamente con esa disolución ácida.. El cambio de color en el analito se debe a que la solución presenta un pH que se encuentra en el rango de sensibilidad del indicador esto muestra el desequilibrio entre el titulante y la solución de prueba Podemos concluir que la experiencia realizada fue plenamente satisfactoria, ya que se cumplieron todos los objetivos.
=
25,2 × 0.5 25
= 0,5
Despejando de la Normalidad los Eq-g de la(ecuación 2) 0,5 × 0,025 = .
Entonces como 24 esigual a
para
la
neutralización
1 eq de 204 = ½ mol o 49 g de 204 Entonces . Eq − g H 2SO4 (
2 24 1 eq de 204
)
ANEXO
= 0.025 24
CUESTIONARIO
PARA ENCONTRAR LA CONCENTRACION FINAL
1. ¿Cuál es el criterio que se debe tener en cuenta para seleccionar un indicador acido-base?
0.025 moles de H2SO4 × 98
= 2.45 24
Como el indicador te va a decir el punto final de la titulación para aproximar el punto de equivalencia, lo que importa es que el rango de viraje del indicador se encuentre dentro del salto brusco de pH que es característico de la zona del punto de equivalencia en una volumetría de neutralización. Entonces, el criterio principal es el pH al cual vira. además, como actúan como ácidos o bases débiles y tienen un color en su forma disociada y otro en su forma no disociada, deben ser sustancias intensamente coloreadas para que, la cantidad de valorante que consuman sea insignificante, tienen que ser químicamente estables y tener una solubilidad adecuada. Hay que tener en cuenta que el pH en el cual el indicador vira de color depende de la temperatura, la fuerza iónica, presencia de solventes orgánicos, que pueden hacer que el intervalo de transición cambie por una o más unidades de pH. 2. ¿Cuál es la diferencia entre el punto final y el punto de equivalencia en una titulación acido-base? Punto final: momento en el cual se observa q el indicador realiza el viraje según el pH e implica que la reacción se desarrolló pero no se puede determinar el punto de equivalencia exactamente. Punto de equivalencia: se da cuando la reacción química produce una valoración en el cual el valor esquetiometrico es equivalente al presente en el analito y la reacción es completa. 3. ¿Qué características del NaOH como reactivo hace que la concentración de la solución preparada sea aproximada a 0.25 N y, que tiene como consecuencia que la concentración de la muestra de ácido clorhídrico también sea aproximada? Ocurre Una reacción de neutralización la cual es la reacción entre un ácido y una base, generalmente en las reacciones
acuosas ácido-base se forma agua y una sal, un ejemplo es el producto de la reacción ácido-base del HCl con NaOH HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(liq) Las soluciones acuosas son buenas conductoras debido a la presencia de iones positivos y negativos a estos compuestos se les llama electrolitos. Los compuestos iónicos que se disocian completamente se conocen como electrolitos fuertes, un ejemplo de ellos es el NaCl. 6. Referencias
Arias, J. P. (2005). MANIPULACIONES BASICASPARTE VI (TITULACION-ÁCIDO-BASE, MEDIDA DE pH). Universidad Nacional . Cabrera, N. R. (2007). Fundamentos de química analítica básica. Análisis cuantitativo. manizales: Universidad de caldas. José Ramón Verde Calvo, E. V. ( 2010). MANUAL DE LABORATORIO DE QIMICA ANALITICA. México D.F. Tel.: 5804 4600: Impreso y hecho en México/Printed in Mexico. López, J. (MAYO de 2002). INFORME DE LABORATORIO N°9. INFORME LABORATORIO N°9 SUSTANCIAS ÁCIDAS Y BÁSICAS . Mario Barroso Moreno. (15 de ENERO de 2015). ciencia-basica-experimental. Obtenido de http://ciencia-basicaexperimental.net/titulacion.htm Whitten, K. W. (1992). QUÍMICA GENERAL. mexico: McGRAW-HILL .
