UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES “ZARAGOZA”
VALORACIÓN POTENCIOMÉTRICA DE UN POLIÁCIDO (Ác. Cítrico)
Alumno: Hernández Hernández Ricardo Grupo: 1402 Asignatura: A.F.M.P. I Asesora: M. en C. María Dolores Castillo.
Fecha de Entrega: 26 de septiembre de 2012
Objetivos.
Determinar la pureza del Ácido Cítrico. Realizar una valoración Potenciometrica para un poliácido. Determinar los puntos de equivalencia por los métodos de la 1ra y 2da derivada. Determinar el punto de equivalencia por métodos gráficos.
Resumen. Se realizó la determinación del punto de equivalencia para el ácido cítrico, mediante una valoración Potenciometrica con NaOH. Dichos puntos se determinaron por métodos matemáticos de la primera y segunda derivada; únicamente se utilizo como criterio el valor máximo mostrado por la grafica de la derivada primera donde el valor medio para el pH de equivalencia es de 7.72 y los mL adicionados para alcanzar dicho punto fueron en promedio 29 mL de NaOH a 0,105 M. Hipótesis. El acido cítrico como materia prima no debe contener menos del 99.5% y no más del 100.5% de acido cítrico contenido en peso (% p/p). Variables.
Independientes: Temperatura y Concentración. Dependientes: pH.
Material. o o o o o o o o
1 Potenciómetro 2 vasos de precipitados de 100 mL 2 vasos de precipitados de 250 mL 1 Bureta c/llave de teflón de 50 mL 1 Probeta de 50 mL 1 vaso de precipitados de 150 mL 1 placa de agitación 1 soporte universal
o o o o
1 pinzas de doble presión. Espátula Agitador Magnético Papel Glasim.
Reactivos o o o
Sol 0.105 M de NaOH Ácido Cítrico Agua Destilada
Procedimiento. 1. Se pesaron con exactitud dos veces 0.2017g de Acido cítrico y depositarlos cada una en un vaso de precipitados, más 30 mL de agua destilada medidos con la probeta. 2. Se monto el sistema de titulación común (placa, soporte y pinzas) y se enrazó la bureta de 50 mL con la solución de NaOH previamente estandarizada. 3. Se coloco cuidadosamente dentro del vaso que contiene la solución a titular el electro de del potenciómetro; cuidando que este estuviera bien sumergido, el
agitador magnético no lo golpeara y que la agitación del mismo no fuera muy agresiva. 4. Se procedió a titular añadiendo de mL en mL la solución valor ante y tomando la lectura del potenciómetro a cada adición. Después y hasta los 30 mL de adición esta fue de 0.5 en 0.5 mL. 5. Se repitió el mismo procedimiento para la segunda muestra problema y se anotaron los datos en tablas. 6. Todo se siguió con base en la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos. Resultados. Valoración Potenciometrica. mL adicionados de NaOH
ΔpH/ΔmL
mL
Segunda Derivada ΔmL
Δ(ΔpH/ΔmL)/ΔmL
0
2,54
1
0,155
2
2
2,85
3
0,08
4
0,0725
4
3,01
5
0,225
6
-0,0325
6
3,46
7
0,16
8
0,025
8
3,78
9
0,21
10
-0,055
10
4,2
11
0,1
12
0,025
12
4,4
13
0,15
14
-0,0175
14
4,7
15
0,115
16
0,06
16
4,93
17
0,235
18
-0,0675
18
5,4
19
0,1
19,625
0,064
20
5,6
20,25
0,18
20,5
-0,04
20,5
5,69
20,75
0,16
21
-0,2
21
5,77
21,25
0,06
21,5
0,4
21,5
5,8
21,75
0,26
22
-0,12
-0,0375
-0,12
22
5,93
22,25
0,2
22,5
22,5
6,03
22,75
0,14
23
0,24
23
6,1
23,25
0,26
23,5
-0,28
23,5
6,23
23,75
0,12
24
0,04
24
6,29
24,25
0,14
24,5
0,12
24,5
6,36
24,75
0,2
25
0,12
25
6,46
25,25
0,26
25,5
-0,08
25,5
6,59
25,75
0,22
26
0,16
26
6,7
26,25
0,3
26,5
0,8
26,5
6,85
26,75
0,7
27
0,2
27
7,2
27,25
0,8
27,5
-0,8
27,5
7,6
27,75
0,4
28
4,8
7,8 28,25
2,8
28,5
-1,4
28,5
9,2
28,75
2,1
29
-2,52
28
*Tabla
Primera Derivada
pH
29
10,25
29,25
0,84
29,5
0,96
29,5
10,67
29,75
1,32
30,125
-1,373333333
30
11,33
30,5
0,29
31
-0,11
31
11,62
31,5
0,18
32
-0,08
32
11,8
32,5
0,1
33
0,01
33
11,9
33,5
0,11
34
-0,1
34
12,01
35
12,02
34,5 _
0,01 _
_
_
_
_
1: Muestra los resultados de la valoración, así como también los resultados calculados a partir de la primera y segunda derivada.
14 12 10
pH
8 6
pH
4 2 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
mL de NaOH
*Grafico 1: Muestra la curva tradicional para la titilación del Ácido cítrico con NaOH. 3
2.8,25
Derivada Primera
2.5
ΔpH
2
1.5 Series1 1
0.5
0 0
5
10
15
20 mL de NaOH
25
30
35
40
*Grafico 2: Muestra la dispersión de los puntos aplicando la primera derivada. Como se observa el valor máximo corresponde a las coordenadas (2.8, 25). 6 Δ(ΔpH… 5
Derivada Segunda.
4
Δ(ΔpH/ΔmL)/ΔmL
3 2 1 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
-1 -2 -3 -4
mL
*Grafico 3: Muestra la dispersión de los puntos con respecto a la segunda derivada del pH donde se puede aprecia que el punto donde corta en 0 tiene un valor cercano a 28 mL de NaOH.
2da Valoración Potenciometrica mL adicionado de NaOH
pH
Primera Derivada mL
ΔpH/ΔmL
Segunda Derivada mL
Δ(ΔpH/ΔmL)/ΔmL
0
2,57
1
0,095
2
-0,0125
2
2,75
3
0,07
4
0,065
4
2,94
5
0,2
6
-0,04
6
3,08
7
0,12
8
0,0225
8
3,48
9
0,165
10
-0,0225
10
3,72
11
0,12
12
0,02
12
4,05
13
0,16
14
0,0375
14
4,29
15
0,235
16
-0,05
16
4,61
17
0,135
18
0,0725
18
5,08
19
0,28
19,625
-0,176
20
5,35
20,25
0,06
20,5
0,28
20,5
5,49
20,75
0,2
21
-0,24
21
5,52
21,25
0,08
21,5
0,24
21,5
5,62
21,75
0,2
22
-0,2
22
5,66
22,25
0,1
22,5
0,04
22,5
5,76
22,75
0,12
23
0,12
23
5,81
23,25
0,18
23,5
-0,12
23,5
5,87
23,75
0,12
24
0
24
5,96
24,25
0,12
24,5
0
24,5
6,02
24,75
0,12
25
0,12
25
6,08
25,25
0,18
25,5
-0,16
25,5
6,14
25,75
0,1
26
0,12
26
6,23
26,25
0,16
26,5
0,2
26,5
6,28
26,75
0,26
27
-0,16
27
6,36
27,25
0,18
27,5
-0,12
27,5
6,49
27,75
0,12
28
0,32
28
6,58
28,25
0,28
28,5
0,08
28,5
6,64
28,75
0,32
29
2,16
29
6,78
29,25
1,4
29,5
-0,28
29,5
6,94
29,75
1,26
30
1,92
30
7,64
30,25
2,22
30,5
-2,92
30,5
8,27
30,75
0,76
31,125
0,226666667
31
9,38
31,5
0,93
32
-0,38
32
10,14
32,5
0,55
33
-0,38
33
11,07
33,5
0,17
34
-0,09
34
11,62
34,5
0,08
35
0,249722222
35
11,79
35,5
0,32972222
36
11,87
*Tabla 2: Muestra los resultados de la segunda valoración, así como los resultados de la primera y segunda derivada del pH con respecto al volumen. 14
Curva de Titulación
12 10
pH
8 6
pH
4 2 0 0
5
10
15
20 mL de NaOH
25
30
35
40
*Grafico 4: Muestra la curva estándar para la valoración del acido cítrico; respecto a los datos de la tabla 2. 2.5 2.22
Primera Derivada.
2
ΔpH
1.5
ΔpH/ΔmL 1
0.5
0 0
5
10
15
20 mL de NaOH
25
30
35
40
*Grafico 5: muestra la dispersión de los puntos para la primera derivada de la segunda determinación. El punto de inflexión máximo corresponde a un valor de 2,22. 3 Δ(ΔpH/…
Derivada Segunda
2
Δ(ΔpH/ΔmL)/ΔmL
1
0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
-1
-2
-3
-4
mL
*Grafico 6: Muestra la dispersión de los puntos de la derivada segunda con respecto a la segunda valoración; donde se puede apreciar que el punto donde corta por el eje 0 es un valor cercano a 30.
Vaso
Masa pesada del Acido Cítrico
Vol. Gastado de NaOH para el Pto. De Equivalencia.
Masa contenida de Acido Cítrico
% p/p con respecto a la masa inicial.
1 0.1902 28 mL 0.1882g 98.94% 2 0.2048 29.25mL 0.1966g 97.49% *Tabla 3: Muestra la masa pesada de las muestras problemas, así como el volumen determinado en el punto de equivalencia por medio de la segunda derivada y el porcentaje que corresponde a acido cítrico.
Estimador Valor X (Media) 98.2% S (Desviación) 1.046 C.V. 0.01065% *Tabla 4: Datos estadísticos con respecto al porcentaje contenido en la muestra de ácido cítrico (%p/p).
Análisis de Resultados. En primera instancia se debe de apreciar que esta determinación de pureza para una materia prima no se realizo por triada, sino que solo se realizo un par de veces debido a que, como fue una valoración Potenciometrica esta consumió mayor tiempo que cualquier valoración colorimétricas; además dado el volumen restante de la solución de NaOH previamente estandarizada no alcanzaba para realizar las tres ya que cada valoración consumió cerca de 40 mL. La tabla 1 muestra los pH arrojados por el potenciómetro a la adición de cada mL de solución valorante al analito. Pero es de notar que después de los 20 mL de adición este se comenzó a adicionar de 0.5 en 0,5 mL debido a que en los últimos 10 mL de la titulación se encontraba el punto de equivalencia y de esta forma será más fácil su apreciación en un método grafico. Las siguientes columnas de la tabla muestra los resultados de la primera y segunda derivada, que corresponden a los Deltas o diferencias de un valor con el anterior tanto de volumen como de pH; con lo cual se arrojan en ambos casos el pH de equivalencia así como a que volumen de base se presento. En la derivada primera se aprecia un punto de inflexión máximo de 2.8 en la diferencial del pH con respecto al volumen, cuya función es la de ubicarlo en la tabla y determinar que pH y que volumen fue añadido cuando ese punto de dio. Pero para casos mas prácticos en el análisis de esta determinación se utilizo la derivada segunda del pH con la cual se determina el punto de equivalencia ubicando en que punto de entre el mínimo y el máximo de la grafica cortan al eje de las Y en 0; y ubicando así a que valor del volumen añadido corresponde de base. Para la primera tabla el volumen ubicado entre el punto máximo y el mínimo de inflexión tiene un valor de 28 mL de
NaOH con lo cual ya se tiene en qué proporción reacciono en su totalidad el acido cítrico con la base.
Para la segunda determinación que se realizo sus resultados se muestran en la tabla 2; esta tabla como se puede apreciar muestra una inconstancia en el pH, o más bien se requirió de mas volumen para alcanzar el pH de equivalencia que se calculo teóricamente, pero esto es bien justificado por la masa inicial agregada del problema. De igual manera que a la primera tabla, se le realizo tratamiento con primera y segunda derivada para así determinar el pH o punto de equivalencia. Para tener consistencia en los datos reportados así como las medias calculadas del %p/p se volvió a utilizar la derivada segunda la cual arroja que donde la grafica de la dispersión de puntos corta al eje Y en 0 con un valor de X promedio (mL de NaOH) de 29,25 mL. Así pues con ambos datos del volumen consumido para alcanzar el punto de equivalencia de determino la masa o la cantidad de Ácido Cítrico que si reacciono del total de la masa colocada en cada vaso de precipitados. Estos datos se muestran en la tabla 3 y la cual arroja que el porciento en contenido de acido puro para cada determinación. Con esos porcentajes se determino la media y así como la desviación estándar de la misa; dichos datos se muestran en la tabla 4. Dicho porcentaje se encuentra por debajo del establecido por la farmacopea del 99.5 % de pureza.
Conclusiones. La determinación del punto de equivalencia para un poliácido es de mayor utilidad y mayor precisión en el momento de determinar el punto de equivalencia. El acido cítrico analizado no cumple con las especificaciones marcadas por la farmacopea de los estados unidos mexicanos y no puede ser utilizado como materia prima. Bibliografía.
Skoog, D. A., West D. M.; Holler, F. J., Crouch R. "Fundamentos de Química Analítica". 8ª ed. Ed. Thomson-Paraninfo. Madrid. (2005).
Martín A. "Experimentación en Química Analítica." Universidad de Navarra. Pamplona. (1999).
Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos 9
na
Edición.
