Universidad de Santiago de Chile Facultad de Química y Biología Departamento de Química de Materiales Análisis Instrumental Ingeniería de Ejecución en Química
Laboratorio Nº 2: Potenciometría Ácido-Base
Integrantes: Felipe Feliú Pablo Seura Profesora: Marlen Guitierrez
INTRODUCCION Generalmente la reacción de cantidades equivalentes entre ácidos y bases se llama neutralización ya que siempre la combinación de H⁺ del ácido con OH⁻ de la base da moléculas de agua sin disociar y forman una sal. Así cuando la neutralización se produce entre un ácido fuerte y una base fuerte el pH e el punto de equivalencia es 7 ya que todos los iones han sido neutralizados. Y en la situación contraria, entre un ácido fuerte y una base débil, el catión de la base sufre una hidrólisis produciéndose iones hidronio, por lo que el pH es menor que 7¹. Las valoraciones de ácido base se refieren a medir el pH como una medida de cómo transcurre la transferencia de H⁺ entre ácido y base. Para ello se emplean electrodo específicos conectados a un potenciómetro. El potenciómetro mide la diferencia de potencial entre el electrodo de referencia y el indicador (que es el que se altera por medio de la reacción) en función del volumen de sustancia valorante². En el experimento planteado y analizado en el presente informe se valorará potenciometricamente una solución de mezcla de HCI-H₃PO₄ con NaOH como valorante.
APARATOS Y REACTIVOS
DIAGRAMA PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Valibrar el medidor de pH con soluciones buffer estándares
Agregando 10 mL de la mezcla de HCI-H₃PO₄ a vaso de 250 mL
Realizar primera valoración potenciometrica
Diluir hasta cubrir la cabeza del electrodo
Anotar resultados verificando las zonas de salto de magnitud de pH
Colocar los electrodos en las tres soluciones buffer de pH: 4,7 y 10
Colocar en un agitador magnético y agregar la barra magnética
Valorar la mezcla añadiendo alícuotas de 0,5 mL de NAOH 0,0966 M
Realizar la segunda valoración y anotar resultados
En las zonas de salto agregar cantidades de 0,2 mL de valorante NaOH 0,0966 M
DATOS Y RESULTADOS Los datos de pH y volumen de valorante agregado, junto con los resultados de sus respectivas primera y segunda derivada están tabulados en las siguientes tablas. Tabla 1: pH, volumen de valorante agregado NaOH 0,0966 M, ∆pH, ∆V, ∆pH/∆V(primera derivada) y ∆(∆pH/∆V)/∆V (segunda derivada)
pH
volumen valorante (mL)
∆pH
∆V
∆pH/∆V
∆(∆pH/∆V)/∆V
2,20 2,08 2,10 2,13 2,16 2,20 2,24 2,28 2,33 2,38 2,43 2,49 2,57 2,65 2,75 2,88 3,03 3,25 3,82 6,25 6,49 6,59 6,71 6,88 7,03 7,23 7,56 7,85 8,19 9,14 10,42 10,82 11,07 11,17 11,28
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0
0,00 -0,12 0,02 0,03 0,03 0,04 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,06 0,08 0,08 0,10 0,13 0,15 0,22 0,57 2,43 0,24 0,10 0,12 0,17 0,15 0,20 0,33 0,29 0,34 0,95 1,28 0,40 0,25 0,10 0,11
0,00 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
0,00 -0,24 0,04 0,06 0,06 0,08 0,08 0,08 0,10 0,10 0,10 0,12 0,16 0,16 0,20 0,26 0,30 0,44 1,14 4,86 0,48 0,20 0,24 0,34 0,30 0,40 0,66 0,58 0,68 1,90 2,56 0,80 0,50 0,20 0,22
0,00 -0,48 0,56 0,04 0,00 0,04 0,00 0,00 0,04 0,00 0,00 0,04 0,08 0,00 0,08 0,12 0,08 0,28 1,40 7,44 -8,76 -0,56 0,08 0,20 -0,08 0,20 0,52 -0,16 0,20 2,44 1,32 -3,52 -0,60 -0,60 0,04
11,37 11,47 11,55 11,62 11,68 11,74
17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0
0,09 0,10 0,08 0,07 0,06 0,06
0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
0,18 0,20 0,16 0,14 0,12 0,12
-0,08 0,04 -0,08 -0,04 -0,04 0,00
Tabla 2: pH, volumen valorante agregado NaOH 0,0966 M, ∆pH, ∆V, ∆pH/∆V (primera derivada) y ∆(∆pH/∆V)/∆V (segunda derivada)
pH
volumen valorante (mL)
∆pH
∆V
∆pH/∆V
∆(∆pH/∆V)/∆V
2,00 2,01 2,03 2,06 2,09 2,13 2,16 2,20 2,24 2,29 2,34 2,39 2,46 2,52 2,60 2,64 2,67 2,72 2,76 2,81 2,86 2,94 3,01 3,10 3,19 3,33 3,50 3,78 4,75 5,58 6,19
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 10,5
0,00 0,01 0,02 0,03 0,03 0,04 0,03 0,04 0,04 0,05 0,05 0,05 0,07 0,06 0,08 0,04 0,03 0,05 0,04 0,05 0,05 0,08 0,07 0,09 0,09 0,14 0,17 0,28 0,97 0,83 0,61
0,00 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,50
0,00 0,02 0,04 0,06 0,06 0,08 0,06 0,08 0,08 0,10 0,10 0,10 0,14 0,12 0,16 0,20 0,15 0,25 0,20 0,25 0,25 0,40 0,35 0,45 0,45 0,70 0,85 1,40 4,85 4,15 1,22
0,00 0,04 0,04 0,04 0,00 0,04 -0,04 0,04 0,00 0,04 0,00 0,00 0,08 -0,04 0,08 0,20 -0,25 0,50 -0,25 0,25 0,00 0,75 -0,25 0,50 0,00 1,25 0,75 2,75 17,25 -3,50 -5,86
6,53 6,70 6,88 7,06 7,23 7,28 7,34 7,41 7,50 7,55 7,69 7,75 7,85 8,01 8,12 8,40 8,80 9,60 10,19 10,46 10,71 10,86 10,97 11,10 11,14 11,30 11,42 11,52 11,60 11,66 11,73
11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,2 13,4 13,6 13,8 14,0 14,2 14,4 14,6 14,8 15,0 15,2 15,4 15,6 15,8 16,0 16,2 16,4 16,6 16,8 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0
0,34 0,17 0,18 0,18 0,17 0,05 0,06 0,07 0,09 0,05 0,14 0,06 0,10 0,16 0,11 0,28 0,40 0,80 0,59 0,27 0,25 0,15 0,11 0,13 0,04 0,16 0,12 0,10 0,08 0,06 0,07
0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,20 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
0,68 0,34 0,36 0,36 0,34 0,25 0,30 0,35 0,45 0,25 0,70 0,30 0,50 0,80 0,55 1,40 2,00 4,00 2,95 1,35 1,25 0,75 0,55 0,65 0,20 0,32 0,24 0,20 0,16 0,12 0,14
-1,08 -0,68 0,04 0,00 -0,04 -0,45 0,25 0,25 0,50 -1,00 2,25 -2,00 1,00 1,50 -1,25 4,25 3,00 10,00 -5,25 -8,00 -0,50 -2,50 -1,00 0,50 -2,25 0,24 -0,16 -0,08 -0,08 -0,08 0,04
Para el posterior cálculo necesario para obtener la concentración de la mezcla de muestra problema, los resultados tabulados no son suficientes como información explicita. Por ello, necesitamos llevar a gráficos cada uno de estos resultados y así poder visualizar con mayor claridad la cantidad de volumen en donde ocurren la liberación de protones o el punto de equivalencia según corresponda. A continuación presentamos la gráfica que enfrenta el pH vs el volumen que se agregó paulatinamente del valorante.
14.00 12.00 10.00 8.00 H p
6.00 4.00 2.00 0.00 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
Volumen valorante NaOH 0,0966 M
Figura 1: volumen valorante agregado vs pH 6.00
5.00
4.00
V ∆ / H p ∆
3.00
2.00
1.00
0.00 0.0 -1.00
5.0
10.0
15.0
20.0
Volumen valorante NaOH 0,0966 M
Figura 2: volumen valorante agregado vs ∆pH/∆V
25.0
10.00 8.00 6.00 4.00 V ∆ / ) V ∆ / H p ∆ ( ∆
2.00 0.00 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
-2.00 -4.00 -6.00 -8.00
-10.00
Volumen valorante NaOH 0,0966 M
Figura 3: volumen valorante agregado vs ∆(∆pH/∆V)/∆V
25.0
20.0
15.0 H p
10.0
5.0
0.0 0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
Volumen valorante NaOH 0,0966 M
Figura 4: volumen agregado valorante vs pH
12.00
14.00
6.00
5.00
4.00 V ∆ / H p Δ
3.00
2.00
1.00
0.00 0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
20.0
25.0
Volumen valorante NaOH 0,0966 M
Figura 5: volumen valorante agregado vs ΔpH/∆V 20.00
15.00
10.00 V ∆ / ) V ∆ / H p ∆ ( ∆
5.00
0.00 0.0
5.0
10.0
15.0
-5.00
-10.00
Volumen valorante NaOH 0,0966 M
Figura 6: volumen valorante agregado vs ∆(∆pH/∆V)/∆V
DISCUSIONES
CONCLUSIÓN
EJEMPLO DE CÁLCULO
BIBLIOGRAFÍA 1. http://ciencia-basica-experimental.net/potenciometria.htm 2. http://es.wikipedia.org/wiki/Valoraci%C3%B3n_%C3%A1cido-base 3.
CUESTIONARIO 1.- Indique que características debe cumplir un electrodo para ser utilizados como electrodo indicador.
2.- Cuales son las características de un electrodo de referencia ideal y de ejemplos.
3. Describa y explique la función de un electrodo de vidrio y electrodo de calomelano saturado. E indique cual es la diferencia entre un electrodo de vidrio simple y uno combinado.
4. Establezca los equilibrios involucrados y las constantes respectivas para el H 3PO4
5. Explique por qué las Bebidas Cola deben desgasarse antes de titular.
