UNIVERSIDAD AUTONOMA METRPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA
PRACTICA # 4
DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS EQUIPO # 3
INTEGRANTES: VENEGAS
JAGÜER
PÁJARO JORGE ISMAEL.
GARCÍA GIRIAN.
OBJETIVOS GENERALES: 1. Comprender que es una disolución amortiguadora, su importancia en procesos vitales, como se forma, etc.
OBJETIVOS ESPECIFICOS: 1. Aprender a usar el potenciómetro (Calibrar), siendo este el aparato que sirve para medir el pH. 2. Que se conozca los valores de pH que se obtendrán al variar la relación del ácido y su base conjugada, así como al diluir o adicionar una base fuerte o un amortiguador en comparación con una disolución de una sal.
PARTE EXPERIMENTAL: Efecto de la relación acido/base conjugada sobre el pH. 1.- Se calibro el potenciómetro a pH de:
pH= 4
pH=7
pH=10
2.- Marcamos los matraces Erlenmeyer de 125 ml con números progresivos del 1 al 4.
En el matraz # 1 adicionamos 20 ml de la disolución de NaHCO3 1.0 M más 30ml de Na2CO3 1.0 M, para después colocar en un vaso de precipitados 25.0 ml de la disolución contenida de este matraz y medir su pH.
En el matraz # 2 adicionamos 30 ml de la disolución de NaHCO3 1.0 M más 20 ml de Na2CO3 1.0 M, para después colocar en un vaso de precipitados 25.0 ml de la disolución contenida de este matraz y medir su pH.
Efecto de la disolución sobre el pH. Nota: Empleamos agua con un pH igual a 7. 1. Con Na2CO3
En un vaso de precipitados de 100 ml, colocamos 25.0 ml de Na2CO3 1.0 M y medimos su pH, para luego transferirlo al matraz con el # 3 y aforamos usando agua destilada para medir de nuevo su pH. 2. Con Amortiguador En el matraz # 4 colocamos 25.0 ml del amortiguador contenido en el matraz # 1 y agregamos 25.0 ml de agua destilada, mezclamos y luego tomamos una alícuota de 25.0 ml para medir ahora el pH de este amortiguador. Determinación de la capacidad amortiguadora: 1. En vaso de precipitados de 100 ml colocamos una alícuota de la disolución amortiguadora del matraz # 2 más barra magnética y la colocamos sobre la parrilla de agitación, el vaso por lo tanto contenía el amortiguador, barra magnética y el electrodo del potenciómetro. En la bureta se colocó el NaOH 0.1 M y lo fuimos adicionando gradualmente con agitación continua el vaso hasta que el pH de la disolución amortiguadora cambio en una unidad. 2. De nuevo colocamos en un vaso de precipitados de 100 ml una alícuota de 20.0 ml de Na2CO3 1.0 M y luego medimos el valor de su pH, adicionamos NaOH 0.10 M hasta que el pH de esta sal cambio a una unidad.
TRATAMIENTO DE DATOS: CUADRO 1. Datos experimentales obtenidos de soluciones amortiguadoras. EQUIPO
20HCO2-
30HCO3
AMORTIGUADOR
CO32-
30 CO32-
20
SIN DILUIR
SIN
CO32-
1
10.27
10.6
DILUIR
10.83
11.17
pH i
pH f
NaOH
pH i
pH f
ml
10.07
11.07
Anote los datos que se indican. Efecto de la relación acido/base conjugada sobre el PH 1. pH del amortiguador contenido en el matraz # 1 10.28 pH
CO32-
AMORTIGUADOR
28.1
NaOH ml
10.54
11.59
9.5
2. pH del amortiguador contenido en el matraz # 2 10.5 pH Efecto de la dilución sobre el PH 1. pH de la disolución de Na2CO3 1.0 M. 10.89 pH 2. pH de la disolución diluida de Na2CO3 (matraz # 3). 10.53 pH 3. pH de la disolución diluida del amortiguador (matraz # 4) 10.18 pH Determinación de la capacidad amortiguadora 1. El volumen de NaOH para cambiar en una unidad el pH de: La disolución amortiguadora 9 ml de NaOH La disolución de NaCO3 4.5 ml de NaOH Con base en los datos experimentales, calcule: 1. ¿Cuál de las disoluciones amortiguadoras tiene un pH menor que el pKa? pH del amortiguador contenido en el matraz # 1, su valor es igual a 10.28 pH, mientras pH del amortiguador contenido en el matraz # 2, su valor es igual 10.5 pH. Se busco el valor de la Kb correspondiente a Na2CO3 = 2.1x10 -4 Desarrollo: 20 ml NaHCO3 1.0 M 30 ml Na2CO3 1.0 M
pH= 10.28
30 ml NaHCO3 1.0 M 20 ml Na2CO3 1.0 M
pH= 10.5
Kw= Ka*Kb Ka=kw/kb
-log(Ka)
Sustituyo valores Ka=1x10-14/2.1x10-4= 4.7919x10-11 -log (4.7919x10-11 ) =10.32 pka La respuesta a la pregunta es la siguiente: el amortiguador en el matraz # 1 su pH es menor que la pka. ¿En cuál de las dos disoluciones cambio el valor de pH por efecto de la dilución? la pka=10.32 y el pH del amortiguador contenido en el Matraz # 1 es de 10. 28 la diferencia es mínima, ni siquiera una unidad y el amortiguador contenido en el matraz # 2 es de 10.5 la diferencia es mínima, de nuevo ni siquiera una unidad. Entonces la respuesta según los cálculos realizados casi ninguna de los dos amortiguadores cambio por efecto de la dilución. 1. ¿Cuántos moles de NaOH se requieren para cambiar en una unidad el pH de un litro de la disolución amortiguadora?
2. ¿Cuántos moles de NaOH se requieren para cambiar en una unidad el pH de un litro de la disolución de Na2CO3? 3. Determina la capacidad amortiguadora para ambas disoluciones con la siguiente formula: B= dB/dpH, donde dB= moles de base agregada; dpH= cambio de valores de pH.
CUESTIONARIO: 1.- ¿Cuál es la concentración, en términos de la molaridad, del amortiguador formado con 20.0 ml de la disolución de NaHCO3 1.0 M y 30.0ml de Na2CO3 1.0M? ¿Cuál es la concentración de este amortiguador, cuando se le adiciona 50.0 ml de agua destilada?
2.- ¿Cuál es el pH teórico que obtendría al mezclar 15.0 ml de Na2CO3 0.15 M con 75.0 ml de NaHCO3 0.30 M?
Nota: NaHCO3 y Na2CO3 son pares conjugados y no reaccionan entre si. Datos: 15.0 ml de Na2CO3 0.15 M 75.0 ml de NaHCO3 0.30 M # de moles de Na2CO3 y NaHCO3 usados: # de moles de Na2CO3 = (0.15 mol/L) (0.015L) = 2.25x10-3 moles de Na2CO3
usados. # de moles de NaHCO3 = (0.30 mol/L) (0.075 L) = 0.0225 moles de NaHCO3
usados. Reacción: NaHCO3 + H2O 0.0225 moles
→
-
0.02025 moles
Na2CO3 + H3O+ 2.25x10-3 moles 2.25x10-3 moles
Solución final: # de moles de NaHCO3 =0.02025 moles/ 0.09 L = 0.225 M # de moles de Na2CO3 = 2.25x10-3 moles/ 0.09 L= 0.025 M Ka de NaHCO3 = 4.8x10 -11 4.8x10-11= 0.025 M = 4.32x10 -10 0.225 M -Log(4.32x10-10) = pH= 9.3645 3.- ¿Que efecto observaría en el pH si la disolución amortiguadora de NaHCO3Na2CO3 0.1 M se hubiera diluido?
Si la anterior disolución se hubiese diluido con agua su pH hubiera tenido un cambio mínimo. 4.- ¿Calcule el pH que se obtiene al mezclar 50.0 ml de NaHCO3 0.10 M CON 25.0 ml de NaOH 0.10 M? Datos: 50.0 ml de NaHCO3 0.10 M 25.0 ml de NaOH 0.10 M Desarrollo: # de moles de NaHC03 y NaOH usados: # de moles de NaHCO3 = (0.10 mol/L) (0.05L) = 5x10-3 moles
# de moles de NaOH = (0.10 mol/L) (0.025L) = 2.5x10-3 moles Reacción: NaHCO3 +
5x10-3 moles
NaOH
→
Na2CO3 + H3O -
2.5x10-3 moles
2.5x10-3 moles
-
-
2.5x10-3 moles
Solución final: # de moles de NaHCO3 = 2.5x10 -3 moles/0.075L = 0.0333 M # de moles de Na2CO3 = 2.5x10 -3 moles/0.075L= 0.0333 La Ka de NaHCO3 = 4.8x10-11 4.8x10-11=0.0333/0.0333 =4.8x10-11 -log(4.8x10-11) pH= 10.31 5.- ¿Calcule el pH que se obtiene al mezclar 50.0 ml de NaHCO3 0.10 M con 25.0 ml de HCl 0.10 M? Datos:
50.0 ml de NaHCO3 0.10 M 25.0 ml de HCl 0.10 M # de moles de NaHCO3 y HCl usados: # de moles de Na2CO3 =(0.10mol/L) (0.05L) = 5x10-3 moles # de moles de HCl =(0.10mol/l) (0.025L) = 2.5x10-3 moles Reacción: NaHCO3 +
5x10-3 moles
HCl
→
H2CO3+ NaCl
2.5x10-3 moles
-
-
2.5x10-3 moles 2.5x10-3 moles
-
-
# de moles gastados NaHCO3 y HCl: NaHCO3= 2.5x10-3 moles/0.075L = 0.03333 M HCl= NaHCO3= 2.5x10 -3 moles/0.075L =0.03333 M 4.8x10-11 = 0.03333 M/ 0.03333 M= 4.800x10 -11 -log(4.800x10-11) pH= 10.31
CONCLUSIONES: De acuerdo a los planteamientos iniciales descritos en la parte de los objetivos, se comprendió la importancia de una disolución amortiguadora en nuestros procesos vitales biológicos y en los sistemas químicos y es que en el cuerpo humano varía mucho un fluido de otro, por ejemplo el pH de la sangre esta alrededor de 7.4, en tanto que el del jugo gástrico humano puede ser de 1.5 y en gran parte estos valore s de pH son muy importantes para el funcionamiento adecuado del organismo; mencionamos lo anterior para darle sentido a lo que se está haciendo como parte motivacional dentro del contexto que nos rodea día con día. Puesto que dentro de lo que se realizaría durante la práctica (disoluciones amortiguadoras) era medir los valores de pH variando la relación del ácido y su base
conjugada, así como al diluir o adicionar una base fuerte a un amortiguador en comparación con una disolución de una sal. El potenciómetro un medidor de pH que se utiliza comúnmente en laboratorio para la determinación de dichas disoluciones se calibro primero lo cual resulto bastante tedioso, a escalas 4, 10 y 7, pero se logró bastante bien sosteniendo con esto que los resultados obtenidos son verdaderos. Con todo lo relatado teórica y prácticamente hablando es por ello que concluimos que los cálculos y sus resultados son buenos ya que haciendo la comparación de pH teóricos y prácticos estos variaban por muy poco observe: 20 ml NaHCO3 1.0 M con 30 ml Na2CO3 1.0 M, su pH practico fue de 10.28 y el teórico fue de 10.2, mientras que para la siguiente disolución amortiguadora fue de practico 10.5 y teórico 10.6 es por ello y si los cálculos fueron buenos, llegamos a la conclusión que la práctica cumplió con los objetivos planteados desde el comienzo. Ahora que otro era el asunto acerca de que pasa si una disolución amortiguadora es diluida con agua, pues bien, la respuesta es que no pasa nada la verdad es que el pH cambia significativamente, pero si se agregara más acido o base este si se verá afectado. La verdad de todo este trabajo es que los cálculos realizados para el cálculo de pH Teóricos nos resultaron tediosos, esperamos que estos se encuentren correctos t sostengas las conclusiones a las que llegamos.
BIBLIOGRAFIA: 1. Skoog, D. A; West, D.M y Holler, F.J. Química analítica 6° edición. McGrawHill/Interamericana de México, S.A de C.V. México. 1995. Caps. 4, 9 y 10. 2. Vega Ávila Elisa, Verde Calvo Ramón y Pérez César María del Carmen. 2003. La teoría y la práctica en el laboratorio de química analítica I, 1ª ed. Universidad Autónoma Metropolitana. México . 3. Daniel C. 2001. Análisis químico cuantitativo. 2ª edición. Editorial Reverté, S.A. México. Harris
