potenciometria INFORME 1.

Uso de la potenciométria como técnica electroanalítica en titulaciones de neutralización. Araujo Jesus, Baptista Ana Ana y Peña Yohana Yohana

RESUMEN a titu titula laci ción ón pote potenc nciiomét ométri rica ca es una una técn técnic ica a usad usada a para para dete determ rmin inar ar la concentración de una especie electroacti!a o de una disolución, empleando dos elementos, un electrodo de re"erencia y un electrodo indicador. #n el presente e$perimento se usó el método señalado para determinar las constantes de acidez de una muestra de %cido "os"órico y la acidez total de una muestra de !ino. os !alores o&tenidos para la titulación de %cido "os"órico de 'a( y 'a) "ueron de (,**+#- y *,/)+#-+, respecti!amente, siendo los !alores teóricos *,)///#- y 0,10#-+, respecti!amente, siendo el 'a( un !alor 2ue discrepa del o&tenido teóricamente, y el 'a) un !alor considera&lemente acepta&le. #n cuanto a la comparación de los !alores o&tenidos por los dem%s 3rupos se o&ser!a 2ue e$iste una des!iación de los !alores considera&les para el !alor de 'a( y 'a), e$istiendo mayor hetero3eneidad en los !alores de 'a( 2ue en los de 'a). 4e tituló la muestra de !ino y se35n el procedimiento de la 3uía se o&tu!o una acidez total de /,6 3r Ac tart%rico7 !ino y se35n la norma 8o!enin se o&tu!o una acidez de /,*)6 3r Ac tart%rico7 9ino, indicando 2ue am&os metodos se asemejan.

INTRODUCCIÓN as titulaciones titulaciones de neutralizac neutralización ión dependen de una reacción 2uímica entre el analito y el reacti!o patrón. #l punto de e2ui!alencia e2ui!alencia 2uímico se señala con un indicador 2uímico o con una medición instrumental. #l an%lisis a2uí se en"oca en tipos de soluciones patrón y los indicadores 2uímicos utilizados en las titulaciones de neut neutral raliz izac ació ión. n. as as solu soluci cion ones es patr patrón ón empl emplea eadas das en la titu titula laci cion ones es de neutralización son %cidos o &ases "uertes, ya 2ue reaccionan completamente con el analito analito de las corresp correspond ondient ientes es especies especies m%s dé&iles, dé&iles, de manera manera 2ue se o&tienen puntos "inales mejor de"inidos.:(; A tra!és de la neutralización es posi&le conocer el 3rado 3 rado de con!ersión de una reacción cerca al punto de e2ui!alencia, así como el p< en el punto de e2ui!alencia y las constantes de disociación. os %cidos y &ases !arían en su e$tensión de ionización con 2ue un protón puede ser cedido por un %cido y aceptado por una &ase, lo 2ue determina el p< en el punto de e2ui!alencia. :);

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as titulaciones empleadas con indicadores son de 3ran utilidad, ya 2ue mediante un cam&io de coloración el analista puede perci&ir el punto "inal de la titulación. 4in em&ar3o, esto no es del todo preciso, ya 2ue cada persona posee una percepción percepción di"erente= di"erente= por ello se han desarrollado desarrollado métodos métodos analíticos analíticos m%s precisos, pudiendo mencionarse como uno de ellos la potenciometría. a potenci potenciome ometri tria a consis consiste te en una técnica técnica electr electroana oanalit litica ica 2ue permit permite e determinar la concentración de una especie electroacti!a presente en una solución pro&lema haciendo uso de un electrodo de re"erencia, el cual 3eneralmente es de plata7cloruro de plata o de calomel7calomelano y un electrodo indicador 2ue !a a depender de la disolución a analizar. :); >esde hace muchos años, el electrodo m%s adecuado para la medida del p< consiste en medir el potencial 2ue se desarrolla a tra!és de una mem&rana de !idrio 2ue separa dos soluciones con di"erentes concentración de ion hidro3eno. :(;

Fig. 1: 8elda para la medición de p<

8on las titulaciones potenciométricas se o&tienen datos m%s con"ia&les 2ue 3eneran los o&tenidos en las !aloraciones 2ue emplean indicadores 2uímicos. as primeras son especialmente 5tiles en soluciones coloreadas o tur&ias y para detectar especies insospechadas, adem%s 2ue se pueden automatizar "%cilmente. #sta técnica se &asa en medir el !olumen de la solución titulante necesaria para produ produci cirr un cam& cam&io io &rusc &rusco o en el pote potenci ncial al cerca cercano no al punto punto e2ui e2ui!a !ale lent nte, e, la











4e 3ra"ica p< !s ml del titulante y la cur!a o&tenida depender% del tipo de analito= si se est% analizando un %cido "uerte se o&tendr% una cur!a donde se puede o&ser!ar claramente el punto e2ui!alente, si por el contrario se est% analizando un %cido dé&il el punto e2ui!alente no se puede o&ser!ar con claridad, por ello es necesario realizar el tratamiento de los datos para poder hallarlo. :(; os analitos polipróticos tam&ién pueden ser analizados o&teniendo un tipo de cur!a di"erente, este es el caso del %cido "os"órico, el cual posee tres protones int interca ercam& m&iia&l a&les, es, es por por ell ello 2ue 2ue al real realiz izar ar el 3r%" 3r%"ic ico o de su !alor alorac aciión potenciométrica ?@i3. ) se o&tiene una cur!a donde puede notarse dos cam&ios &rusc &ruscos os en su pote potenc ncia ial,l, indi indica cand ndo o la prese presenci ncia a de dos dos de sus sus tres tres punt puntos os e2ui!alentes. 4u&secuente a estos puntos se encuentra una re3ión donde hay poca !ariación del p<, esto como consecuencia de la "ormación de un &u""er entre anió anión n y su %cid %cido o conj conju3 u3ad ado. o. #l terce ercerr punt punto o e2ui! 2ui!al alen entte no es !isi !isi& &le e$perimentalmente sal!o si se analiza el %cido aplicando el método ri3urosamente= de&ido a 2ue este es un %cido dé&il para la detección del punto "inal no es o&ser!a&le en esta primera cur!a, por ello es necesario hacer uso de la primera y hasta de la se3unda deri!ada y así o&tener el !olumen y el p< e$acto de los dos puntos e$perimentalmente o&ser!ados. :;

pH

V

Fig. 2. 8ur!a de !aloración del %cido "os"órico











−

H 2PO 4

K 2

←   

=

    → HPO 4

+

H

+

Ceacción ) 'a)D 0,)$(1-+, p'a)D*,) K 3

=

HPO 4

−3

←   

    → PO 4

+

H

+

Ceacción  'aD/,61$(1-(, p'aD(),/ Para calcular las constantes de disociación, teniendo el !olumen de EaF< y el p< en el punto de e2ui!alencia e2ui!alencia del acido acido "os"órico, "os"órico, se hace uso de la ecuación ecuación de

+¿ ¿

H

¿ −¿

A

¿

#cuación (

¿ ¿ K a= ¿

Celacionando el p< de la disolución con el p'a y con el 3rado de ionización del %cido dé&il, se tiene +¿ ¿

H

¿ −¿

A

¿

¿ ¿ ¿

#cuación )

1 ¿

Aplicando lo3aritmo= lo3 ?










4i la relación relación de concentracione concentracioness de las "ormas disociadas disociadas y sin disociar es i3ual= resulta p< D p'a

#cuación /

por por tant anto, se pue puede de" de"inir inir el p'a p'a como como el !alo !alorr de p< de una una solu soluci ción ón amorti3uadora en el 2ue el %cido y la &ase se encuentran a concentraciones e2uimoleculares o al 61I cada una. Adem%s todas estas aplicaciones antes mencionadas, ca&e resaltar 2ue las titulaciones potenciométricas pueden ser usadas para determinar la acidez del !ino, esta acidez pro!iene una parte de la pulpa de la u!a y la otra de los procesos de ela&oración del !ino es decir del proceso de "ermentación, esta acidez es de suma importancia determinarla ya 2ue in"luye en el color, en el aspecto sensorial y el estado hi3iénico de los !inos= el %cido predominante en la u!a es el %cido tart%rico. :6; 8onsiderando 8onsiderando la importancia importancia de esta técnica, en este ensayo e$perimental e$perimental se aplica la potenciométria en la titulación de neutralización para determinar las constantes de disociación del %cido "os"órico y la acidez total de muestras de de !ino.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para la determinación de las constantes de disociación del %cido "os"órico y la acidez de una muestra de !ino, se midió el p< durante las titulaciones de neutralización de dichas muestras mediante el uso de un p<-metro con una precisión de 1,( p< ?K#LCFK, modelo 0)1, el cual est% e2uipado con un electrodo de re"erencia calomelano y un electrodo indicador de mem&rana de !idrio am&os com&inados com&inados en un solo dispositi!o dispositi!o 2ue permite una medición medición de p< con &astante e$actitud = este e2uipo se cali&ró pre!iamente haciendo uso de soluciones tapón de p< de / y * para así lo3rar o&tener un an%lisis cuantitati!o preciso. 8a&e resaltar 2ue el electrodo de !idrio com&inado es un dispositi!o 2ue contiene los dos electrodos necesarios para "ormar la celda potenciometría es decir posee el electrodo de re"erencia re"erencia 2ue por lo 3eneral es de calomel el cual es











#n el caso de un medidor de p<, el electrodo de re"erencia posee una solución de <8l saturada con cloruro de plata de esta "orma se hace posi&le medir el potencial 2ue 2ue se 3ene 3enera ra en la mem& mem&ra rana na 2ue 2ue sepa separa ra dos dos solu soluci cion ones es con con dist distin inta ta concentración de iones hidró3eno. hidró3eno. Am&os electrodos electrodos se conectan a las terminales de un dispositi!o de medida de potencial 2ue permite medir las !ariaciones de p<. Al sumer3ir la celda en la solución a analizar, los iones intentan entrar, lo 2ue 3enera un mo!imiento de car3as 2ue en!ía una señal al alam&re de plata del electrodo indicador, el cual est% en contacto con el electrodo de re"erencia 2ue transmite la señal para 2ue se mue!a el &razo de la resistencia, emitiéndose así "inalmente la señal de p< 2ue se lee en el e2uipo. #n el caso caso de la titu titula laci ción ón pote potenci nciom omet etrí ría a del del %cid %cido o "os" "os"ór órico ico 1.( 1.( K ?KallencMrodt, +6I PUC#NA, se diluyó una alícuota de este %cido ?(6ml hasta (11ml en un !aso de precipitado de )61ml61ml, midiendo su p< antes de comenzar la titulación. 4e utilizó como solución titulante EaF< 1.(E ?Ciedel de












la la @i3.  dos de los tres puntos de e2ui!alencias 2ue se esperarían o&tener teóricamente, por lo tanto la cur!a 2ue descri&e esta !ariación de p< en "unción del del !olu !olume men n del del EaF< EaF< se apro$ apro$im ima a satis satis"a "act ctor oria iame ment nte e al comp compor orta tami mient ento o esperado, e$ceptuando 2ue el tercer punto se o&tiene a un !olumen de EaF< muy ele!ado. #n la @i3. @i3. 

tam&i am&ién én se puede uede o&se o&ser! r!ar ar com como el p< perm perman anec ece e

apro$imadamente constante en dos zonas p<

≈

)- y en p<

≈

0,6-*, se puede

decir 2ue en estas zonas es donde ocurriría de manera teórica la disociación del %cido "os"órico, por lo tanto, se determinó la constante de e2uili&rio para la primera y se3unda disociaci disociación ón del %cido %cido secultando secultando 'a( i3ual a (,*+(1 (,*+(1- y 'a) i3ual a *,/(1-+. 8a&e destacar 2ue la tercera disociación no se pudo o&ser!ar, de&ido a 2ue se necesita una solución "uertemente &%sica. 12 10 8

pH

6 4 2 0 0

5

10

15

20

25

30

35

40

V (ml)

Fig. 3. 8ur!a de titulación potenciométrica del %cido "os"órico con EaF<

Para determinar determinar de una manera m%s e$acta el !olumen !olumen al cual ocurren los











2 1.5 1

∆pH/∆V y ∆2pH/∆V2

0.5 1era derivada

0 5 15 25 35 -0.5 0 10 20 30 40

2da derivada

-1 -1.5

V (ml)

Fig. 4. Kétodo de la primera y se3unda deri!ada a la cur!a de titulación del acido "os"órico con EaF<

#n la e$periencia ) y  para la determinación de la acidez total de la mues muestr tra a de !ino !ino tint tinto o a 4a3r 4a3rad ada a @ami @amililia, a, se real realiz izar aron on dos dos titu titula laci cion ones es pote potenc ncio iomé métr tric icas, as, una una titu titula laci ción ón norm normal al y otra otra esta estand ndari ariza zada da por por la norma norma 8F9#EOE 8F9#EOE )+0(*. >e la primera primera se o&tu!o la cur!a de titulación titulación mostrada en la @i3. 6 12 10 8

pH

6 4











este este apro$ apro$im imad adam amen ente te 6,+ 6,+ ml de EaF< EaF< con con una una acide acidezz de /,6 /,63 3 de acid acido o tart%rico7 de !ino 3 2.5 2 1.5 1 ∆pH/∆V y ∆2pH/∆V2 0.5 0 -0.5 -1 -1.5

1era derivada 2da derivada

V(ml)

Fig. 6. Kétodo de la (era y )da deri!ada a la titulación de la muestra de !ino con EaF<

Al determinar la acidez del !ino pero a tra!és de la norma 8F9#EOE se pretende disminuir errores al momento de hacer la medición neutralizando la solución del analito. A tra!és de los resultados de esta e$periencia se o&tu!o la @i3. * 12 10 8

pH

6 4 2











este 0,ml de EaF<, o&teniéndose de esta manera una acidez de /,*)63r de acido tart%rico7 de !ino 3 2 1

∆pH/∆V y ∆2pH/∆V2

0 2 -1 0

6 4

10 14 8 12

1era derivada 2da derivada

-2 -3

V (ml)

Fig. 8. Kétodo de la (era y )da deri!ada a la titulación de la muestra de !ino con EaF<

#n cuanto a la parte estadística, a tra!és de los resultados o&tenidos se lo3ró comparar con !alores teóricos y con resultados de los otros 3rupos del la&o la&ora rato tori rio. o. Para Para la prim primer era a e$pe e$peri rien enci cia a se comp compar aró ó los los !alo !alore ress de p'a p'a e$perimental con los teóricos p'a(D),*6 ?!alor teoricoD ),(/ con una discrepancia de )+,61/0I p'a(D*,( ?!alor teoricoD *,) con una discrepancia de -(,++I Para la se3unda y tercera e$periencia se comparó la acidez del !ino calculada por titulación potenciometrica esta&lecida en la 3uía de la&oratorio con











C!"#$%i!&% χ

χ

χ

χ

4e o&tu!ieron las cur!as de titulación de una muestra de !ino ?%cido tart%rico y del del %cid %cido o "os "os"óri "óricco ?%ci ?%cido do poli polipr prót ótiico co y se !isua isualiliza zaro ron n las las zonas onas de H desprotonación de los %cidos ?< . 4e determinó las constante de disociación del %cido "os"órico, 'a(D (,**+#-1 ?'a( ?'a( teor teoric icoD oD*, *,)/ )/// //##-  con con un !alo !alorr de disc discre repa panc ncia ia de *6,/ *6,/6I 6I y 'a)D 'a)D *,/)+#-1+ ?'a) teoricoD 0,10#-+ con una discrepancia de )6.+I 4e determinó la acidez en una muestra de !ino a 4a3rada @amilia mediante una titulación o&teniendo un !alor de /,637l . 4e determinó la acidez en una muestra de !ino a 4a3rada @amilia se35n la norma 8F9#EOE )+0(* o&teniendo un !alor de /,*)637l

REFERENCIAS 'I'LIO(R)FICAS :(;. 4Moo3, >. A and Qest. >,K . ?)11(. ?)11( . Ruímica Analítica Analítica ?*S ed. Ké$ico Kc Tra-. A and






















13*4 13*5 13*6 13*7 13*8 13*9 14 14*2 14*3 14*4 14*5 14*6 14*7 14*8 14*9 15 15*1 15*2 15*3 15*4 15*5

3*4 3*4 3*5 3*5 3*7 3*7 3*8 4 4*3 4*5 4*8 4*9 5*1 5*3 5*4 5*5 5*6 5*6 5*7 5*8 5*8











29 29*1 29*2 29*3 29*4 29*5 29*6 29*7 29*8 29*9 30 31 31*1 31*4 32 33 34 35

8*6 8*6 8*7 9 9*3 9*5 9*6 9*8 9*9 10 10 10*4 10*5 10*6 10*7 10*8 10*9 11

Tabla 2. Dat! tit"la#i$% de Vi% #% aOH











5*5 5*6 5*7 5*8 5*9 6 7 7*5 8 9 10 11 12 13 14

6 *6 7 7 *2 7 *5 7 *7 8 *3 10 10*3 10*5 10*7 10*8 11 11*1 11*1 11*2

Tabla 3. Dat! de la tit"la#i$% de Vi% #% aOH !e+,% %rma ve%i% 32861997











5*6 5*7 5*8 5*9 6 6*1 6*2 6*3 6*4 6*5 7 7*5 8 9 10 11 12 13

6 *4 6 *5 6 *7 7 *2 7 *5 7 *9 8 *5 8 *9 9 *2 9 *4 9 *9 10*3 10*4 10*7 10*8 11 11 11*1

Tabla 4. /e!"ltad! de la tit"la#i$% de &#. '!$ri# #% aOH













19 20 21 22 23 24 25

6*5 6*6 6*7 6*9 7 7*1 7*3

1 1 1 1 1 1 1

0*1 0*1 0*2 0*1 0*1 0*2 0*1

0*1 0*1 0*2 0*1 0*1 0*2 0*1

19*5 20*5 21*5 22*5 23*5 24*5 25*5

1 1 1 1 1 1 1

26 27 28 29 30 31

7*4 7*6 7*8 8*6 10 10 4

1 1 1 1 1 1

0*2 0*2 0*8 1*4 0*4 03

0*2 0*2 0*8 1*4 0*4 03

26*5 27*5 28*5 29*5 30*5 31 5

1 1 1 1 1 1

8*881816 0*1 -0*1 0 0*1 -0*1 0*1 8*881816 0*6 0*6 -1 -0*1 02

8*881816 0*1 -0*1 0 0*1 -0*1 0*1 8*881816 0*6 0*6 -1 -0*1 02

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32











Tabla !. /e!"ltad! de la tit"la#i$% de Vi% #% aOH !e+,% %rma ve%i% 32861997

V (ml) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

td de la 1era Derivada pH V pH pHV Vprm 3*5 1 0*3 0*3 3*8 1 0*4 0*4 4*2 1 0*3 0*3 4*5 1 0*5 0*5 5 1 0*7 0*7 5*7 1 1*8 1*8 7*5 1 2*4 2*4 9*9 1 0*5 0*5 10*4 1 0*3 0*3 10 7 1 01 01

0 *5 1 *5 2 *5 3 *5 4 *5 5 *5 6 *5 7 *5 8*5 95

V2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

td de la 2da Derivada 2pH 2pHV2 Vprm2 0*1 0*1 1 -0*1 -0*1 2 0*2 0*2 3 0*2 0*2 4 1*1 1*1 5 0*6 0*6 6 -1*9 -1*9 7 -0*2 -0*2 8 -0*2 -0*2 9 01 01 10











D+'-a0- +',a$ Va$-aa ,+ la m%+'$a C%$&'-'

0*00575914 3*3167705 3*08096940 7

C&+50-++ ,+ a'-m+$6a

1*70440289 7

7a8&

0*01285905 3 2*3442305

*6-m&

3*5744808 1*2776915 2*99319499 9 0*20939338 7 7*8691508 7*4131-10





















9olumen 9olumen Promedio

Vprom i=

V i NaOH +V i 1 NaOH

Vprom 4=

Vprom 4=

+

2

V 1 NaOH + V 2 NaOH 2 4 +3 =3,5 ml 2

ec .2













Para determinar 'a( pKa1 pKa 1=

2,3 + 3,2 =2,75 = pH 2

potenciometria INFORME 1.

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