ANÁLISIS QUÍMICO INSTRUMENTAL
EPIA
VALORACIONES CONDUCTIMETRICAS ACIDO – BASE I.
FUNDAMENTO: Estas valoraciones conductimetricas se basan en reacciones de neutralización y en la medición del cambio de la conductividad de una solución (acido o base) cuando se adiciona un reactivo valorante. La sustitución de algunas especies iónicas por otras originara un cambio en la conductividad, la cual permitirá determinar el punto final de la valoración o punto de equivalencia. (P.E.)
II.
OBJETIVOS: -
III.
Manejo y calibración del conductimetro Elaborar las curvas de valoración conductimetricas (acido – base) Determinar las concentraciones verdaderas de las soluciones a valorar.
PARTE TEÓRICA: Las valoraciones conductimetricas se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolución a medida que se agrega el reactivo valorante. La conductancia de una disolución varia, entre otros factores, con el número, tamaño y carga de los iones, por lo que iones diferentes contribuirán en forma diferente a la conductancia de una disolución. De esta manera, durante una valoración, la sustitución de algunas especies iónicas por otras producirá un cambio en la conductancia, el cual puede ser ventajosamente aprovechado para determinar el punto final de una valoración. En las valoraciones conductimetricas, la conductancia de la disolución a valorar se mide luego de la adición de cantidades determinadas de reactivo valorante. Si se grafican los valores de conductancia en función del volumen de valorante agregado, se obtendrán dos rectas de pendientes diferentes, de cuya intersección se podrá obtener el punto final de una valoración. Por ejemplo, en la Fig. 01 se muestra la grafica de conductancia vs. volumen de NaOH agregado durante la valoración conductimétrica de una disolución de HCl con NaOH. A medida que se agrega el reactivo valorante (NaOH), los H+ del HCl van siendo consumidos por los OH- para formar agua. Estos H+ son progresivamente sustituidos por iones Na+, los cuales poseen una menor conductancia iónica que los H+, y por lo tanto la conductancia de la disolución disminuye.
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Luego del punto equivalente, el exceso de iones Na+ y OH- provoca el aumento de la conductancia de la disolución verificándose la segunda recta que se muestra en la figura. La pendiente de la recta correspondiente a la fase final de la valoración (mas allá del punto equivalente) es menor que la pendiente inicial debido a que la suma de las conductividades iónicas del Na+ y el OH- es menor que la correspondiente suma para los iones H+ y Cl.
FIG 01: CURVA DE TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA DE UN ACIDO FUERTE CON UNA BASE FUERTE
3.1.
Titulación de ácido fuerte con base fuerte. La línea continúa de la fig. 02 representa una curva (corregida por el cambio de volumen) obtenida cuando se titula acido clorhídrico con hidróxido de sodio. La línea continua representa la curva de titulación, corregida por un cambio de volumen. Las líneas discontinuas indican la contribución de las especies individuales, corregidas también por cambio de volumen, a la conductancia de la solución.
FIG. 02: TITULACIÓN CONDUCTIMETRICA DE UN ACIDO FUERTE HCL CON UNA BASE FUERTE NAOH
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3.2.
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Titulación de acido fuerte con base débil En la fig 03 el punto de intersección de ambas curvas debe señala el volumen de acido fuerte necesario para neutralizar exactamente la disolución del álcali.
FIG. 03: TITULACIÓN CONDUCTIMETRICA DE UN ACIDO FUERTE CON UNA BASE DEBIL
3.3.
Titulación de ácidos débil con base débil. La Fig. 04, se ilustra la titulación del acido acético con hidróxido de amonio. En este caso, como el titulante es electrolito débil, la curva es esencialmente horizontal más allá del punto de equivalencia.
FIG. 04: TITULACIÓN CONDUCTIMETRICA DE ACIDO ACETICO CON NH4OH
3.4.
Titulación de acido débil con base fuerte La fig. 05 ilustra la titulación de un acido moderadamente débil, como acido acético con hidróxido de sodio. La no linealidad en las primeras porciones de la curva de titulación crea problemas para establecer el punto final; pero soluciones concentradas es factible la titulación.
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FIG. 05: TITULACIÓN CONDUCTIMETRICA DE ACIDO ACETICO CON NaOH
IV.
PARTE EXPERIMENTAL
4.1.
Reactivos, materiales y equipos, muestras. Reactivos: -
Solución de CO3Na2....... 0,1 N Solución NaOH.................0,1 M Solución de CH3COOH.....0,1 M Solución de HCl............... 0,1 M Solución de NH4OH......... 0,1 M
Materiales y equipos: 4.2.
Soporte universal Homogenizador Bureta Magneto Piscetas
- Termómetro - Vaso Precipitado - Conductímetro
Procedimiento escrito: Para la valoración de los reactivos preparados: a) Realice la calibración del conductímetro de acuerdo a las instrucciones dadas para el equipo. b) Proceda el montaje para una titulación conductimétrica con los materiales y equipos necesarios. c) Enrase la bureta con la solución titulante. d) De la solución a valorar tome un volumen de 10ml y viértalos en un vaso de precipitado. Luego enrase a un volumen apropiado con agua destilada lo necesario para que pueda sumergirse la celda conductimétrica. e) Mida la temperatura de la solución y ajústela en el quipo. Introduzca un magneto en la solución.
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f) Encienda el homogenizador y proceda a medir la conductancia de la solución a valorar antes de agregar el titulante (sol. Valorante). Anote el valor de conductancia. g) Inicie la titulación agregando la solución valorante. Por cada volumen agregado (1ml) anote las medidas de la conductancia. h) Registre todos los valores de conductancia medidos y elabore la curva de calibración correspondiente para cada solución valorada. Determine el punto de equivalencia (PE) L'
L * (vol.inicial vol.agregado) Vol.inicial
i) Haga los cálculos correspondientes y determine concentraciones verdaderas de las soluciones preparadas. Esquematización del procedimiento: FIG. 06: TITULACIÓN CONDUCTIMETRICA DE ACIDO ACETICO CON NaOH
Calibración del conductimetro Montaje de equipos y materiales Enrase la bureta con la soluc. Titulante En un vaso precp. agregar 10 ml de la soloc a valorar Enrase el volumen con agua destilada Medir la temp. de la solución Ajustar la temp. de la solución Introdusca el magneto Medir la conductancia Agregar 1 ml de la solución valorante Registrar datos Elaborar la curva de calibración Determinar P.E. Determine las Concentraciones verdadras de las soluc. preparadas
En el caso de la mesa 2 se utilizó 5 ml de la solución a valorar.
las
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RESULTADOS
5.1. BICARBONATO DE CALCIO (CA3NA2) CON ÁCIDO CLORHÍDRICO (HCL) ml añadidos
L
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1188 795 637 455 370 425 478 532 593 658 723
L' µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs
1188 800.3 645.493 464.1 379.867 439.167 497.12 556.827 624.627 697.48 771.2
FIG. 07: Bicarbonato de calcio con acido clorhídrico
Bicarbonato de calcio con ácido clorhídrico 1500 1000 L'
10, 771.2 500
Series1
0 0
2
4
6 ml CO3Na2
8
10
12
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Y 1086 195x Y ' 98.655 66.544 x Y Y' 1086 195.25 x 98.655 66.544 x 987.345 261.794 x x 3.77ml Y 350.85s Hallandola normalidad del HCl N1V1 N 2V2 0.1* 3.77 N 2 * 5ml N 2 0.0754 5.2. ÁCIDO CLORHÍDRICO (HCL) CON HIDRÓXIDO DE SODIO (NAOH) (ACIDO FUERTE CON BASE FUERTE) ml (NaOH) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
L 794 749 704 656 609 564 515 469 420 373 328 288 245 233 258 293 329 336 399 431 468 502
L' µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs
794 750.498 706.816 659.936 613.872 569.64 521.18 475.566 426.72 379.714 334.56 294.336 250.88 239.058 265.224 301.79 339.528 347.424 413.364 447.378 486.72 523.084
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FIG. 08: Acido clorhídrico con hidróxido de sodio
L'
Acido Clorhidrico con Hidroxido de Sodio 1000 800 600 400 200 0
21, 523.084 Series1 0
5
10
15
20
25
ml (NaOH)
Y 791.84 44.715x Y ' 259.26 37.13x Y Y' 791.84 44.715x 259.26 37.133x 1051.1 81.848x x 12.84ml Y 217.70s Deter min ando la normalidad del NaOH N1V1 N 2V2 N1 *12.84 0.075 *10 N1 0.059
5.3. ÁCIDO CLORHÍDRICO (HCL) CON HIDRÓXIDO DE AMONIO (NH4OH) (ACIDO FUERTE CON BASE DÉBIL)
ml (NaOH) 0 1 2 3 4 5 6 7
L 1326 1096 861 629 474 476 478 479
L´ µs µs µs µs µs µs µs µs
1326 1103.307 872.48 641.58 486.64 491.867 497.12 501.353
ANÁLISIS QUÍMICO INSTRUMENTAL 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
481 485 487 490 492 495 497 500 502 504
µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs
EPIA
506.653 514.1 519.467 525.933 531.36 537.9 543.387 550 555.547 561.12
FIG. 09: Acido clorhídrico con hidróxido de amonio
Ácido clorhídrico con hidróxido de amonio 1400 1200
L'
1000 800 600
17, 561.12
400 200 0 0
5
10
15
ml (NAOH)
Y 1328.5 228.41x Y ' 461.04 5.8897 x Y Y' 1328.5 228.41x 461.04 5.8897 867.46 234.2997 x X 3.70ml Hallandola normalidad del NH 4 OH N1V1 N 2V2 N1 * 3.70 0.0754 * 5ml N1 0.102
20
Series1
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5.4. ÁCIDO ACÉTICO (CH3COOH) CON HIDRÓXIDO DE SODIO (NAOH) (ACIDO DÉBIL CON BASE FUERTE) ml (NaOH)
L
L´
0
78.5
µs
78.5
1
65.4
µs
65.531
2
62.4
µs
62.650
3
65.5
µs
65.893
4
72.1
µs
72.677
5
81.3
µs
82.113
6
91.8
µs
92.902
7
101.1
µs
102.515
8
112.8
µs
114.605
9
123.3
µs
125.519
10
135.6
µs
138.312
FIG. 10: Acido clorhídrico con hidróxido de amonio
Ácido acético con hidróxido de sodio 150
10, 138.312
L'
100 50
Series1
0 0
2
4
6 ml(NaOH)
8
10
12
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Y 41.121 8.11x Y ' 23.711 11.382 x Y Y' 41.121 8.11x 23.711 11.382 17.41 3.272 x x 5.32ml Y 84.266s hallando la normalidad delCH 3 COOH N 1V1 N 2V 2 N 1 * 5.32 0.059 *10ml N 1 0.11
5.5. ÁCIDO ACÉTICO (CH3COOH) CON HIDRÓXIDO DE AMONIO (NH4OH) (ÁCIDO DÉBIL CON BASE DÉBIL) ml (NH4OH)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
L 89 108 179 226 349 361 365 367 369 371 374 376 379 381 384 386
L´ µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs µs
89 108.72 181.387 230.52 358.307 373.033 379.6 384.127 388.68 393.26 398.933 403.573 409.32 414.02 419.84 424.6
FIG. 11: Acido acético con hidróxido de amonio
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L'
Ácido acético con hodróxido de amonio 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
15, 424.6
Series1
0
5
10
15
ml (NH4OH)
Y 20.26 79.789 x Y ' 348.08 5.0915x Y Y' 20.26 79.789 x 348.08 5.0915x 327.82 74.6975x x 4.39ml y 370.42s hallandola normalidad de CH 3 COOH N 1V1 N 2V2 0.102 * 4.39 N 2 * 5ml N 2 0.09
20
ANÁLISIS QUÍMICO INSTRUMENTAL VI.
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DISCUSIONES -
Según la Universidad Nacional de la Plata (2010). La conductancia de una disolución varia, entre otros factores, con el número, tamaño y carga de los iones, por lo que iones diferentes contribuirán en forma diferente a la conductancia de una disolución. Ello explica porque resultan P.E. diferentes en cada ensayo dado en la práctica.
-
Según la Universidad Nacional de la Plata (2010). En la neutralización de HCL con NaOH, se tiene que a medida que se agrega el reactivo valorante NaOH, los H del HCL van siendo consumidos por los OH para formar agua. Estos
H son progresivamente sustituidos por iones Na , los cuales poseen una menor conductancia iónica que los H , y por lo tanto la conductancia de la disolución disminuye. Luego del punto equivalente, el exceso de iones Na y OH provoca el aumento de la conductancia de la disolución. Guardando relación con los resultados obtenidos en la Fig. 8 -
VII.
OBSERVACIONES -
VIII.
Según Castro la titulación de acido acético con hidróxido de sodio al principio, predomina la disminución de la concentración de iones hidronio y se observa una reducción de la conductancia. Al progresar la titulación, el pH se estabiliza; el aumento del contenido de la sal se convierte entonces en el factor más importante, y resulta finalmente un aumento lineal de la conductancia. Guardando relación con los resultados obtenidos en la Fig. 11
Lavar el electrodo con agua destilada después de cada ensayo Los materiales deben estar limpios, sin restos de otras soluciones, antes de usarse.
CONCLUSIONES -
Mediante el proceso de HCl = 0,075 N NaOH = 0,059 N NH 4 OH = 0,102 N CH 3 COOH = 0,11 N NH 4 OH = 0,09 N
ANÁLISIS QUÍMICO INSTRUMENTAL
IX.
-
La sustitución de algunas especies iónicas por otras producirán un cambio en la conductancia.
-
El valor hallado matemáticamente al cruzar ambas rectas es el volumen del titulante consumido para la valoración, el cual nos ayuda halla la concentración verdadera.
RECOMENDACIONES -
X.
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Calibrar el conductimetro antes de ser usado Enrasar la bureta antes de realizar cada ensayo Titular gota a gota para evitar que se agreguen más mililitros de los requeridos. Al hacer una leída en el conductimetro esperar 5 segundos detenida la lectura y luego tomar nota.
BIBLIOGRAFIA -
Universidad Nacional de la Plata. Química analítica II. (2010). Titulaciones Conductimetricas. Pag. 13. Castro, F. Análisis instrumental. Titulaciones de neutralización acido base. Pag 451- 455
