UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA SANITARIA
“ PREPARACIÓN PREPARACIÓN DE HCl AL 0.1 N POR DILUCIÓN Y VALORACIÓN”
CURSO
:
ANÁLISIS DE AGUA Y AGUAS RESIDUALES
DOCE DOCENTE NTE : Mag. Ing. Poma
Villafuerte
ALUMNOS:
ARIAS HUERTA, HUERTA, Gyver.
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VERA LIÑÁN Angel.
HUARAZ-PERU
PREPARACIÓN DE HCl AL 0.1 N POR DILUCIÓN Y VALORACIÓN I. Introducción. Si se prepara una cantidad de ácido o base con una concentración conocida, se puede medir cuánta cantidad de la otra disolución se necesita para completar la reacción de neutralización, y a partir de ello determinar la concentración de dicha disolución. El proceso de adición de volúmenes de la disolución conocida se denomina valoración. Generalmente la disolución con el reactivo conocido (disolución patrón) se coloca en una bureta y la disolución del analito en un Erlenmeyer. La disolución patrón se añade gota a gota hasta que ha reaccionado con todo el analito. Entonces se mide el volumen consumido y mediante un cálculo estequiométrico sencillo se puede calcular la concentración del compuesto problema. Se llama punto final al término de la valoración, que se aprecia por un cambio brusco de alguna propiedad de la disolución en el Erlenmeyer, generalmente un cambio de color que se ve a simple vista. Para que se produzca este cambio es preciso agregar a la disolución del Erlenmeyer una pequeñísima cantidad de una sustancia llamada indicador. El indicador se elige de tal forma que el punto final coincida (o sea muy cercano) al punto de equivalencia. El punto de equivalencia es cuando la cantidad de equivalentes del titulante es igual a la de la especia titulada. En esta práctica se vio de manera rápida y sencilla, pero muy precisa lo anteriormente mencionado utilizando HCl al 0.1 N y como patrón el Na ₂CO ₃. A continuación el proceso de la experiencia realizada.
II. Objetivos. 1.1.
Objetivo General. Experimentar y familiarizarse con las técnicas de preparación y valoración de soluciones para los análisis cuantitativos volumétricos.
1.2.
Objetivos Específicos.
Preparar una solución de HCl de concentración requerida, a partir de especificaciones de reactivos de alta pureza.
Valorar una solución ácida por medio de titulación, aplicando el principio de equivalencia.
III. Fundamento Teórico. En el método de clasificación de la materia que se basa en la composición. Se considera que una muestra dada de material puede ser una sustancia pura o una mezcla. El término sustancia pura se refiere a un material cuyas partes tienen la misma composición y que tiene un conjunto exclusivo y definido de propiedades. En contraste, una mezcla consta de una o más sustancias y tiene una composición arbitraria. Las propiedades de la mezcla no son características, sino que dependen de su composición. Cuando se dispersan íntimamente varias sustancias que no reaccionan entre sí, se obtienen tres tipos de mezcla:
Groseras como una sal y azúcar.
Coloidal, como una arcilla fina que se agita en agua.
Una solución verdadera, que se obtienen cuando una sustancia como el azúcar se disuelve en agua.
En el primer caso, las partículas individuales, son discernibles fácilmente y separables por algún procedimiento mecánico, en el siguiente, aunque las partículas son mucho más finas y la heterogeneidad no es tan clara, la dispersión, sin embargo no es homogénea. Por otra parte en el último caso, los constituyentes no pueden separarse por procedimientos mecánicos y cada parte de la solución es idéntica a otra; es decir, una solución verdadera constituye una fase homogénea. El término homogéneo indica que el sistema contiene límites físicos y propiedades intensivas las que son independientes de la cantidad de material, como la concentración, la densidad y la temperatura. Las soluciones carecen de composición definida, sin embargo, para la mayoría de las soluciones hay cierto límite de soluto que puede disolverse en una cantidad determinada de disolvente a una temperatura dada. Conviene referirse a la sustancia que se disuelve como al soluto, y aquella en la que tiene lugar la solución como al solvente. El estudio de las soluciones es de gran importancia debido a que casi todos los procedimientos químicos y biológicos interesantes y utilices tienen lugar en soluciones liquidas. En general, una solución se define como una mezcla homogénea de dos o más componentes que forman una sola fase. En todo estudio cuantitativo de las soluciones es necesario saber la cantidad de soluto disuelto en un solvente o la concentración de la solución. La forma de expresar la concentración de una solución quedará determinada por el empleo que se dé a la misma. La concentración de una solución se puede expresar de la siguiente manera:
La cantidad de soluto por unidad de volumen de solución,
La cantidad de soluto por cantidad unitaria de disolvente.
El primero de estos métodos encuentra su mayor aplicación en los procedimientos analíticos, donde el volumen de una solución normal es el factor esencial de los cálculos y los procedimientos experimentales. En fisicoquímica, sin embargo suelen ser más conveniente expresar las concentraciones en función de la cantidad de soluto por cantidad unitaria de disolvente. Las unidades de concentración, son las siguientes:
Porcentaje en peso (% peso): El porcentaje en peso de un soluto en una solución se define como:
Fracción molar (x ᵢ): La fracción molar de un componente y de una solución, x ᵢ, se define como:
Molaridad (m): La molaridad se define como el número de moles de soluto disuelto en un litro de solvente, esto es:
Molalidad (m): La molalidad se define como el numero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de disolvente, esto es:
Para determinar la concentración de una solución, se usa habitualmente el método de titulación, que consiste en agregar una solución de concentración conocida (solución valorada), hasta que la reacción sea cuantitativa, con un volumen de solución de la sustancia en análisis. El punto final de la titulación coincide con el punto de equivalencia, se reconoce visualmente, como regla general, por algún cambio característico, dado por un reactivo auxiliar llamado indicador. El indicador es una sustancia que tiene un color intenso en solución ácida o básica y otro color en soluciones de otro tipo. Los indicadores se emplean para determinar el punto de titulación. En el punto de equivalencia, el número de equivalentes gramo de la sustancia que se titula, es igual al número de equivalentes gramo de la solución valorada que se emplea. Si los volúmenes de las soluciones de dos sustancias a y b que corresponden al punto de equivalencia, son va y vb respectivamente, entonces, dichos volúmenes contienen el mismo número de equivalentes gramo.
Preparación de soluciones de HCl. El ácido clorhídrico se usa frecuentemente en los análisis volumétricos de neutralización porque sus soluciones diluidas son estables y porque se puede utilizar en presencia de la mayoría de los cationes sin
que ocurran reacciones de precipitación. Las soluciones patrón de HCl se preparan diluyendo ácido clorhídrico concentrado calidad reactivo.
Valoración de las soluciones de HCl. Como el HCl no es un patrón primario se hace necesario valorarlo para conocer su concentración exacta. El Na ₂CO ₃ anhidro se emplea comúnmente para estandarizar soluciones de HCl. La reacción de neutralización del HCl con el Na₂CO₃ es: 2HCl + Na ₂CO₃
2NaCl + H₂CO₃
IV. Materiales.
02 fiolas de 250 ml.
03 matraces Erlenmeyer de 250 ml.
02 vasos de 150 ml.
02 buretas de 25 ml.
02 pipetas graduadas de 10 ml.
Equipo de titulación.
Balanza.
V.Reactivos.
HCl concentrado.
Anaranjado de Metilo.
Na₂CO₃ al 99.99%.
VI. Procedimientos. Preparación de la solución ácida. A. Se calculó la cantidad en volumen de HCl concentrado necesario para preparar 250 ml de solución al 0.1 N. B. Una vez calculado el volumen de HCl necesario, se procedió a extraerlo del recipiente que lo contenía, para tal finalidad, se uso la bureta volumétrica y la
perilla, una vez extraído se colocó el volumen de ácido concentrado en un vaso con agua destilada. Homogenizamos. C. Posteriormente se agregó al matraz aforado y lavamos el vaso con agua destilada por unas tres veces, el cual se vierte a la fiola con mucho cuidado. D. Se agregó agua destilada hasta la parte inferior del menisco que se formaba con la marca de aforo. E. Concluido esto se tapó el matraz y se agitó la solución para homogeneizar.
Valoración de la solución ácida. A. Se pesaron tres muestras de 0.5 g cada una de Na 2 CO3, esto con la ayuda de la balanza. B. Se colocó cada muestra de Na2 CO3 en cada matraz Erlenmeyer. C. Después con ayuda de la pipeta y la perilla se les agregaron 250 ml de agua destilada a cada una de los matraces, posteriormente se agitaron los matraces para que el Na 2 CO3 se diluyera completamente. D. Una vez que se diluyó el Na2 CO3 se le agregó tres gotas de anaranjado de metilo que serviría como indicador, se observó que la solución pasaba de ser incolora, a ser de color amarillo. E. Se procedió a llenar una de las buretas de 25 ml hasta la marca de 0 ml, con la solución de HCl preparada anteriormente. F. Posteriormente se procedió a titular cada una de las muestras hasta obtener el cambio de coloración de amarillo a color grosella, este procedimiento es algo delicado, en el aspecto de que con una gota de más que se le agregara a la solución era suficiente para cambiarla. Por este motivo se echó a perder varias soluciones de Na2 CO3, la cual rápidamente se repuso al prepárala uno de los compañeros, mientras se realizaba la titulación con las dos restantes soluciones.
VII. Cálculos y Resultados. Se calculó la cantidad en volumen de HCl necesario para preparar 250 ml de solución al 0.1 N, teniéndose los siguientes datos:
De la siguiente relación:
Se calculó la concentración verdadera del HCl, teniéndose los siguientes datos:
De la siguiente relación:
Se calculó la cantidad de agua a añadir con los siguientes datos:
De la siguiente relación:
VIII. •
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Conclusiones y Discusiones. Con el desarrollo experimental de la presente práctica nos pudimos percatar que la concentración de una solución depende directamente de los factores de molaridad y normalidad, las cuales son propiedades que determinan las características de una solución, con lo cual se puede saber que tan básicas o ácidas pueden ser estas soluciones. Por ello es muy importante tener presente el conocimiento de las expresiones que nos ayudan a conocer características básicas de una solución, con las cuales se pueden calcular soluciones de diferentes grados de concentración. La importancia que representa el manejo de soluciones es que estos pueden variar su concentración si no se presta la atención necesaria en las características de la solución a preparar. Se tuvo un gasto de 74.1 ml de HCl que representa la cantidad que se neutraliza con Na2 CO3. Como la solución preparada no tenía la normalidad exacta entonces se pasó a diluir la solución con 40.95 ml de agua pues la concentración era de 0.1273 N.
IX. Recomendaciones. •
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Es recomendable que la preparación de la solución se haga con cálculos muy precisos y exactos para que la desviación en la valoración del ácido tenga valores menos apartados de la concentración requerida. La repetición de la valoración del ácido hará que la solución tenga normalidades diferentes, pero que estén cercanos unos de otros lo cual nos dará un promedio.
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La mejora en el equipo de titulación hará que la precisión en la valoración tenga eficacia.
X.Bibliografía. •
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Fundamentos de fisicoquímica. Crockford A., King S. 2° Edición. Ed. C.e.c.s.a. México D.F. Fisicoquímica. Castellan G.W. Editorial. Fondo educativo latinoamericano. 11va. impresión. México D.F. Apuntes de laboratorio de química. Laboratorio de fisicoquímica 1. I. P. N. Upiicsa 1995. Química, la ciencia central. Brown hispanoamericanos. 5° edición. México D.F.
L.,
Theodore.
Prentice
Hill
http://quimicaparatodos.blogcindario.com/2009/11/00160-valoracion-de-unsolucion-diccionario-quimico.html
XI. Anexos.
B
A
Figura 1. A) Equipo de titulación: Soporte universal, nuez y bureta con llave.
B) Movimiento de las manos para una titulación.
