Reporte Práctica 10. Curvas de Titulación Ácido-base

Laboratorio de Química General II Práctica No. 10 Curvas de titulación ácido-base Semestre 2018-1 _____________________________________________________________________________________________

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA

REPORTE DE LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL 2

ALUMNO:

PROFE: TAFOYA RODRIGUEZ MARCO ANTONIO Práctica 10. Curvas de titulación acido base

SEMESTRE: 2018-1

1


Introducción. En esta práctica analizaremos y calcularemos los valores necesarios para hacer la curva de titulación acido base aprenderemos como hacer la gráfica, así como cuál es la especie que determina los cambios de PH antes y después de nuestro punto de equivalencia en una titulación de un acido por una base fuerte. Entenderemos que es el punto de equivalencia y que cambia en es punto.

Práctica 10. Curvas de titulación ácido-base

Fijar el pHmetro junto a la bureta como se ve en la Figura 1. Se puede utilizar una pinza de tres dedos y el mismo soporte universal en donde se encuentra la bureta.

Tomar el valor de pH inicial de la disolución de HCl y registrarlo en la Tabla 2.

Realizar adiciones de NaOH, agitando después de cada adición y tomar nota del valor de pH después de cada adición. (Utilizar la Tabla 2 para registrar los datos).

Colocar 20 mL de la disolución de HCl 0.1 M en un vaso de precipitados

Introducir con mucho cuidado en este vaso el electrodo y la punta de la bureta. El electrodo se encontrará previamente calibrado por el profesor o el laboratorista. No oprimir el botón de “cal” ya que esto hace que se pierda la calibración.

Repetir las operaciones anteriores ahora utilizando HAc 0.1 M en lugar de HCl. Registrar en la Tabla 2 los valores de pH para cada adición.

Graficar en una misma hoja de papel milimetrado, las dos curvas de titulación, colocando el volumen de NaOH añadidos en las abscisas y los valores de pH en las ordenadas.

2


Práctica 10. Curvas de titulación ácido-base PREGUNTAS A RESPONDER AL FINAL DE LA PRÁCTICA ¿Cómo se construye una curva de titulación ácido-base? ¿Qué especie química determina los cambios de pH antes y después del punto de equivalencia en la titulación de un ácido por una base fuerte?

ELABORADO POR: LAURA GASQUE SILVA TAREA PREVIA

1. ¿Qué es una curva de titulación (o de valoración)? Es una representación gráfica de la valoración del PH durante la valoración. La grafica consiste en indicar el volumen del reactivo en el eje horizontal y alguna función del analito o concentración del reactivo en el eje vertical 2. Considerando que se tienen 20 mL (V inic) de HCl 0.1 M y se van agregando los volúmenes de NaOH 0.1 M indicados en la primera columna de la Tabla 1, calcular para cada adición de NaOH, lo que se indica en cada columna, para obtener en cada renglón el pH correspondiente. NOTA: Incluye todas las operaciones que realices.

Volumen de NaOH 0.1 M agregado (mL) 0 4 8 12 16 18 19 20 21 22 24 26 30

Vinic + V de NaOH 0.1 M agregado (mL)

Tabla 1. Cálculo teórico de pH. Cantidad Cantidad en exceso de OHde H+ de OHagregado (mol) (mol) (mol)

20

0.

0.002

24

0.0004

0.0016

28

0.0008

32

0

[H+]

[OH-]

pH

0.1

0

1

---------

0.067

----------

1.13

0.0012

---------

0.043

----------

1.37

0.0012

0.0008

------------

0.025

----------

1.60

36

0.0016

0.0004

-----------

0.011

---------

1.96

38

0.0018

0.0002

-----------

5.26x10 -3

----------

2.28

39

0.0019

0.0001

------------

2.56x10 -3

---------

2.59

40

0.0020

----------

4x10-9

----------

1x10-7

7

41

0.0021

-------

0.0001

-----------

2.4x10-3

11.39

42

0.0022

-------

0.0002

-----------

4.8x10-3

11.68

44

0.0024

-------

0.0004

-----------

4.1x10-3

11,96

46

0.0026

---------

0.0006

----------

0.013

12.11

50

0.0030

--------

0.001

----------

0.02

12.30

3


3. Graficar en una hoja de papel milimetrado, los volúmenes de NaOH agregados en las abscisas y el pH correspondiente en las ordenadas. Incluye tu gráfica.

4. ¿A qué se le llama el “punto de equivalencia” en una curva de titulación? Es el punto de la valoración en la que se ha completado la valoración exactamente (ósea sin exceso de ninguno de los reactivos). Es un punto imposible de localizar de manera exacta ya que para reconocerlo se necesitan realizar mediciones u observaciones y estas siempre incluyen un margen de error. NOTA: Consultar el documento “Determinación gráfica del punto de equivalencia” en la página de AMyD de Química General II. http://amyd.quimica.unam.mx/ , Departamento de Química Inorgánica y Nuclear >> Programa Oficial de Prácticas de Química General II (1211 - Todos los grupos) >> Documentos para laboratorio, y traer el material necesario para determinar el punto de equivalencia en las curvas

que se realizaran en la sesión experimental. 5. Determina gráficamente el punto de equivalencia en la curva de titulación correspondiente a los datos de la tabla 1. 6. ¿Qué significa “neutralizar”? es cuando ocurre un reacción entre un acido y una base dando como productos una sal y agua base

7. Extrayendo logaritmos en la ecuación Ka

, y aplicando algunas de las leyes de los

ácido base

logaritmos, deduce la siguiente ecuación: pH

pKa log ácido

Deducción: Ka = [H+] [Ac] [HAc]

aplicando logaritmos log(Ka) = log (H+) +log ( [Ac] ) [HAc] PKa = PH – log ([Ac] ) [HAc] PH = pKa + log ([Ac] ) [HAc] 4


MATERIAL (POR EQUIPO)

•

pHmetro calibrado “Medir pH – recomendaciones” y “pHmetro – calibración” en la página de AMyD de Química General II. http://amyd.quimica.unam.mx/ Departamento de Química Inorgánica y Nuclear >> Programa Oficial de Prácticas de Química General II (1211 - Todos los grupos) >> Documentos para laboratorio.

• • •

Bureta. Probeta. Papel milimetrado. (Traer una hoja)

Matraz Erlenmeyer.

REACTIVOS • • •

20 mL de HCl 0.1 M 20 mL de HAc (ácido acético) 0.1 M 60 mL NaOH 0.1 M

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

1. Fijar el pHmetro junto a la bureta como se ve en la Figura 1. Se puede utilizar una pinza de tres dedos y el mismo soporte universal en donde se encuentra la bureta. 2. Colocar 20 mL de la disolución de HCl 0.1 M en un vaso de precipitados. 3. Introducir con mucho cuidado en este vaso el electrodo y la punta de la bureta. El electrodo siempre debe permanecer dentro de la disolución y la punta de la bureta no debe tocar la disolución (ver Fig. 1). El electrodo se encontrará previamente calibrado por el profesor o el laboratorista. No oprimir el botón de “cal” ya que esto hace que se pierda la calibración. 4. Tomar el valor de pH inicial de la disolución de HCl y registrarlo en la Tabla 2. 5. Realizar adiciones de NaOH, agitando después de cada adición y tomar nota del valor de pH después de cada adición. (Utilizar la Tabla 2 para registrar los datos).

5


Figura 1. 6. Repetir las operaciones anteriores ahora utilizando HAc 0.1 M en lugar de HCl. Registrar en la Tabla 2 los valores de pH para cada adición. 7. Graficar en una misma hoja de papel milimetrado, las dos curvas de titulación, colocando el volumen de NaOH añadidos en las abscisas y los valores de pH en las ordenadas.

6


RESULTADOS

Tabla 2. Titulación de un ácido fuerte y un ácido débil. Titulación de HCl con NaOH Volumen TOTAL de NaOH agregado (mL)

Titulación de CH3COOH con NaOH

pH

Volumen TOTAL de NaOH agregado (mL)

pH

0

1.2

0

2.9

4

1.4

4

4.1

8

1.6

8

4.5

10

1.6

10

4.7

12

1.7

12

4.9

15

1.9

15

5.3

17

2.2

17

5.6

18

2.4

18

6.0

19

2.9

19

9.9

20

10.7

20

11.3

21

11.3

21

11.6

22

11.5

22

11.8

24

11.7

24

12

26

11.8

26

12.1

30

12

30

12.2

CUESTIONARIO

NOTA: Señalar en la gráfica TODOS los datos que se utilicen para responder las preguntas. 1. ¿Qué significado físico tienen las coordenadas del punto de equivalencia (p.e)? x(p.e.) = es el volumen al cual la concentración de H + es iguala a la concentración de OH y(p.e.) = Es el PH neutro ósea el punto donde se cumple lo siguiente H + = OH-

7


Titulación de HCl con NaOH Valor “x” en el punto de equivalencia

Valor “y” en el punto de equivalencia

19.5

6.2

Titulación de CH3COOH con NaOH Valor “x” en el punto de equivalencia 18.6

Valor “y” en el punto de equivalencia 8.7

2. Localizar el punto de equivalencia en cada una de las dos gráficas obtenidas con los datos de la Tabla 1, mediante un método gráfico. 3. Escribir la ecuación química que representa la reacción llevada a cabo en la primera titulación:

HCl + NaOH

NaCl

+ H2O

4. Considerando como dato confiable a la concentración de NaOH que se empleó como titulante, calcular la concentración de la disolución de HCl que se tituló. 0.1 M

Operaciones: 19.5 ml NaOH (0.1 M NaOH/1000ml)( 1mol HCl/1mol NaOH)= 2x10 -3 mol de HCl 2x10-3 mol de HCl / 0.02 L= 0.1 MOL / L

5. Escribir la ecuación química que representa la reacción llevada a cabo en la segunda titulación: Hac + NaOH

NAac + H2O

Considerando como dato confiable a la concentración de NaOH que se empleó como titulante, calcular la concentración de la disolución de HAc que se tituló. 0.093 mol/ L

Operaciones: 18.6 ml NaOH (0.1 mol/100ml) (1 mol de Hac / 1mol NaOH)= 1.86x10 -3 mol de Hac/ 0.02 L = 0.093 mol/ L

1.86x10-3 mol de Hac

8


6. Completar la siguiente tabla (indicar correctamente a las especies iónicas disociadas y/o las moleculares, de acuerdo al tipo de ácido fuerte/débil).

Titulación de HCl con NaOH ¿Cuáles son todas las especies presentes durante la titulación? ¿Cuáles de las especies anteriores pueden disociarse en disolución? Escribe la disociación de las especies indicadas anteriormente

Titulación de CH3COOH con NaOH

H+ , OHH2O , Cl- Na+

Na+ , H+ H2O CH3COO- , OH

NaOH , NaCl HCl

CH3COOH , NaOH CH3COONa

Na+ , OHNa+ , ClH+ Cl-

(CH3COO- , H+) ( Na+ , OH-) (CH3COO- , Na+ )

Cons iderando las res pues tas anteriores c ompleta las s ig uientes preguntas . No olvides que puede haber especies químicas dis oci adas en iones y es pecies quími cas moleculares (s in disociar) En el punto inicial, antes de iniciar las adiciones de titulante:

H+ . Cl-

H+ CH3COO-

Durante la titulación, antes del punto de equivalencia:

[OH- ] <[ H+]

[CH3COOH]= [CH3COO- ]

En el punto de equivalencia:

[OH- ] =[ H+]

[OH-]=[ H+]

[ H+]< [OH- ]

[CH3COOH]< [CH3COO- ]

6.8

8.6

Después del punto de equivalencia: ¿Cuánto vale el pH en el punto de equivalencia?

7. ¿Por qué es distinto el valor de pH en el punto de equivalencia obtenido en ambas titulaciones? (ver especies químicas que se encuentran en el punto de equivalencia) por que en la segunda titulación tenemos un acido débil el cual no se reacciona por completo 8. Utilizando los datos de la gráfica de titulación de HAc con NaOH: a) ¿Qué volumen de NaOH se utilizó para neutralizar totalmente al ácido acético? 18.6 ml NaOH

Operaciones: (1000mlNaOH/0.1 mol NaOH)(1molNaOH/1mol Hac)(0.093 mol Hac/ 1000ml Hac)(20 ml Hac) = 18.6 ml NaOH

9


b) ¿Qué volumen de NaOH se utilizó para neutralizar solamente la mitad del ácido acético? _______

Operaciones: (1000mlNaOH/0.1 mol NaOH)(1molNaOH/1mol Hac)(0.093 mol Hac/ 1000ml Hac)(10 ml Hac) = 9.3 ml NaOH

c) ¿Cuánto vale el pH cuando se ha neutralizado exactamente la mitad del ácido acético? 4.6 d) ¿Cómo son las concentraciones de ácido acético y del ion acetato en las condiciones de la pregunta anterior?_[CH3COOH] =[CH3COO-] e) Con estos valores de concentración, y utilizando la ecuación que se dedujo como parte de la tarea previa, obtener el valor para el pKa del ácido acético.

Operaciones: pH = pKa + Log ([CH 3COO-] / [CH3COOH] PH= pKa Si pH= 4.6 entonces pKa = 4,6

f)

Comparar el valor obtenido con el reportado en tablas (pKa=4.75) el valor obtenido es muy sercano al reportado en las tablas.

PREGUNTAS FINALES

¿Cómo se construye una curva de titulación ácido-base? Se realiza una valoración de un ácido con una base o viceversa se registra tanto el pH como el volumen y se grafica poniendo en el eje de las x el volumen y en el eje de las y el PH. ¿Qué especie química determina los cambios de pH antes y después del punto de equivalencia en la titulación de un ácido por una base fuerte? Lo determina la especie que se encuentra en exceso en el caso del a practi ca primero fue el ácido y después la base TRATAMIENTO DE RESIDUOS

R1: Cloruro de sodio, acetato de sodio e indicador universal en agua. Si el pH de la disolución es neutro se vierte al drenaje, de lo contrario, se neutraliza para su desecho.

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Laboratorio de Química General II Práctica No. 10 Curvas de titulación ácido-base Semestre 2018-1 _____________________________________________________________________________________________ REVISADA POR: M. en C. Martha Magdalena Flores Leonar

Dr. Héctor García Ortega Rombos de seguridad

HCl

Hac

NaOH

BIBLIOGRAFIA Gonzales ñuñez verónica “curvas de titulación acidos y bases” universidad de salamanca ,< diarium.usal.es/ vgnuñes/files/2012/11/2- curvas-de-titulacion-de-acidos-bases.pdf

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Reporte Práctica 10. Curvas de Titulación Ácido-base

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