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Acido base

16. Aug 2014
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  1. 1 Titulación Acido-Base. Eduardo escobar, Marlon Negrete, Mauricio Rojano Universidad del Atlántico Titulación Acido-Base. Resumen En la práctica de laboratorio realizada se halló el volumen exacto de NaOH que se requiere para la neutralización de un ácido fuerte como es el HCl y un ácido débil como el Ácido acético. Demostrando y aplicando de esta forma los conceptos previos sobre las reacciones de neutralización y los nuevos conocimientos sobre titulación o volumetría. Palabras Clave: ácido, base, analito, indicador pH. I. INTRODUCCIÓN La titulación o valoración es la operación básica de volumetría, mediante la cual se agrega solución patrón o un peso exacto de reactivo puro disuelto a la muestra que se analiza, hasta que se complete la reacción. En la valoración clásica ácido fuerte-base fuerte, el punto final de la valoración es el punto en el que el pH del reactante es exactamente 7, y a menudo la solución cambia en este momento de color de forma permanente debido a un indicador. Sin embargo, existen muchos tipos diferentes de valoraciones. Se considera que una titulación de neutralización ácido-base termina cuando el número de equivalentes del titulante ha neutralizado equivalentes de la solución a valorar. Se conoce con el nombre de valoración ácido-base al conjunto de operaciones que, realizadas en el laboratorio, tiene como finalidad el conocimiento de la concentración de una disolución de un ácido o una base (de concentración desconocida) con la ayuda de una disolución de una base o un ácido (de concentración conocida) o de una substancia patrón primario, todo ello con la colaboración de un indicador ácido- base. El material básico a utilizar será: matraz Erlenmeyer, bureta, pipeta, disolución problema, disolución patrón (o patrón primario) e indicador. II. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL 1. En un Erlenmeyer de 100 mL se agregó 10 mL de la solución de ácido clorhídrico aproximadamente 0.1 M y prontamente se procedió a calcular el pH de la solución con un papel
  2. Página2 indicador, posteriormente se adicione 20 mL de agua destilada y 2 gotas de fenolftaleína. 2. Luego se agregó lentamente, de manera continua, una solución de hidróxido de sodio aproximadamente 0.1 M (desde una bureta) hasta que se observó un cambio de color en la solución del Erlenmeyer al aparecer la coloración se suspendió la adición, y se registre el volumen en la bureta y se midió el pH con el papel indicador. 3. Más tarde se realizó el mismo procedimiento, pero cambiando el HCl por Ácido Acético pero no se obtuvieron datos puesto que la sustancia contenía impurezas por lo cual no se notó cambio en la coloración. 4. Se colocó en un Erlenmeyer de 100 ml 3 ml de vinagre luego se procedió a calcular el pH con el papel indicador, se agregó 20 ml de agua y 2 gotas de fenolftaleína luego se agregó una solución de hidróxido de sodio aproximadamente 0.1 M (desde una bureta) hasta que se observó un cambio de color en la solución del Erlenmeyer. 5. Se repitió el mismo procedimiento anterior con gaseosa (sprite). Figura 1. Equipo comúnmente usado para la titulación directa de soluciones. Donde el titulante o valorante se mide según desciende el menisco de la bureta a medida que se va agregando al analito dentro del Erlenmeyer. En la bureta se colocó NaOH, hasta completar el volumen, es decir, que el menisco llegará hasta 0. III. RESULTADOS Y DISCUSIÓN El siguiente apartado contiene el análisis que se llevó a cabo a partir de las observaciones realizadas en esta práctica de laboratorio y que en conjunto con los conocimientos previos y adquiridos al realizar este informe permiten realizar una breve discusión sobre la reacción de neutralización entre un ácido y una base y así comprender los resultados obtenidos.  Para la titulación del ácido clorhídrico como analito se utilizó una alícuota de 10 mL 0.1 M de la disolución HCl con un pH de 2 lo que Indica que la sustancia es acida. Durante el proceso de titulación directa el titulante se añade al analito y se mide el volumen
  3. Página3 de titulante agregado en este caso NaOH. Utilizando fenolftaleína como indicador se pudo determinar a qué volumen se consigue el punto de viraje o punto final, a partir de esto el punto de equivalencia se estima al observar que ocurre un cambio brusco en una propiedad física de la mezcla, tal como el color del indicador. Al finalizar la titulación se observó que agregando lentamente titulante (NaOH) a la disolución de HCl el indicador expresa un cambio brusco en su coloración al momento en que el menisco de la bureta indica que se han vertido 12 mL sobre la solución del titulado señalando el punto viraje al tomar una coloración cuasi morada como lo muestra la fotografía 1 del anexo. Luego se procedió a calcular el pH de la muestra en el punto de equivalencia el cual dio como resultado un PH de 7.  Para la titulación del ácido acético como analito se utilizó una alícuota de 10 mL 0.1 M de la solución CH3COOH con 20 mL de agua destilada, y fenolftaleína. Al finalizar la titulación se observó que agregando lentamente titulante (NaOH) a la disolución diluida de CH3COOH el indicador no expresa un cambio en su coloración debido a que el CH3COOH se encontraba con impurezas lo cual no permito el cambió de color.  En el caso de la titulación del vinagre con un volumen inicial de 3 ml se obtuvo un pH inicial con un viraje entre 6-5 el cual es característico de un ácido débil. Luego de agregar 17.5 ml NaOH se obtuvo un cambio en la coloración como lo muestra la fotografía 2 del anexo. Al instante se continuó con el cálculo del pH el cual fue de pH 7. IV. CUESTIONARIO: 1) ¿Qué otro indicador utilizaría en las titulaciones o reacciones anteriores? Rta: De la tabla anterior se puede inferir que el azul de timol vira en el intervalo de 1,2 a 2,8. Presenta coloración roja en un medio más ácido y amarilla en un medio menos ácido. La coloración amarilla la mantiene de 2,8 hasta el intervalo 8,0-9,6 que vira a azul. De acuerdo a lo anterior lo más apropiado seria utilizar como indicador de pH al azul de timol por su correspondencia en cuanto al intervalo en el que este cambia de coloración en el punto de equivalencia en la valoración (HCL vs NaOH, CH3COOH vs NaOH). 2) Explique por qué la disolución de HCl cambia de color cuando se le adiciona desde la bureta disolución de NaOH. Rta:  De medio neutro a medio básico: Incoloro → Rosa indicador Color acido Intervalo de pH Color básico fenolftaleína amarillo 8.0-9.6 azul Azul de timol incoloro 8.0-8.6 violeta
  4. Página4  De medio básico a medio neutro o ácido: Rosa → Incoloro La molécula de fenolftaleína es incolora, en cambio el anión derivado de la fenolftaleína es de color rosa. Cuando se agrega una base la fenolftaleína (siendo esta inicialmente incolora) pierde H+ formándose el anión y haciendo que tome coloración rosa. El cambio de color no puede explicarse solo basándose en la desprotonación, se produce un cambio estructural con la aparición de una tautomería cetoenólica. Lo que ocurre cuando se le adiciona NaOH desde la bureta en el recipiente con HCL. 3) Calcule la concentración de las disoluciones de HCl y de CH3COOH tituladas con el NaOH aproximadamente 0,01 M. Rta: a) Disolución HCl 10 mL HCl lo que equivale a 0.01 L de HCl Aplicando la ecuación 𝑉1 𝐶1 = 𝑉2 𝐶2 0.012L∗0.1M 0.01𝐿 = 0.12M b) Disolución 𝐂𝐇 𝟑 𝐂𝐎𝐎𝐇 . 10 mL HCl lo que equivale a 0.01 L de HCl Aplicando la ecuación 𝑉1 𝐶1 = 𝑉2 𝐶2 0.017L∗0.1M 0.01𝐿 = 0.17M 4) Con los valores de las concentraciones calculadas para HCl y CH3COOH construya la curva teórica de valoración del ácido clorhídrico (ácido fuerte), con el hidróxido de sodio (base fuerte), pH vs mL de NaOH adicionados. 5) De la misma forma construya la curva de valoración para el acido acético (acido débil) con el NaOH (base fuerte), pH vs mL de NaOH adicionados.
  5. Página5 V. CONCLUSIÓN:  El experimento realizado nos permite concluir que al realizar este tipo de análisis volumétrico como es la titulación acido-base, se pueden conocer los valores exactos de cada pH según el volumen añadido de Titulante, además este valor es proporcional con el volumen, ya que a mayor volumen se obtiene un pH mayor.  Además, se puede afirmar que el punto de equivalencia obtenido en la reacción de neutralización que se lleva a cabo se determina por el cambio en la coloración, el cual puede estar determinado por variaciones mínimas, es decir un sola gota del NaOH puede hacer que la coloración incolora desaparezca por lo que este tipo de valoraciones se debe realizar con suma precaución.  Se puede inferir que la neutralización se ha dado por completo cuando se produce cambios permanentes en la coloración del indicador según sea el tono que expresé el punto de viraje de la disolución.  Durante la neutralización de un ácido fuerte y una base fuerte se espera que la neutralización ocurra cuando haya la misma cantidad de moles de ácido que de base presentes en la disolución. VI. ANEXOS FOTOGRAFÍA 1. Titulación de ácido clorhídrico. FOTOGRAFÍA 2. Titulación del vinagre. VII. BIBLIOGRAFÍA: [ 𝟏] MORTIMER CHARLES E., Quimica, Editorial Iberoamericana. [ 𝟐] CHANG RAYMOND, Quimica general, septima edicion.
  6. Página6 [ 𝟑] IRA N.LEVINE, Fisicoquimica, volumen 1, quinta edicion. [ 𝟒] DOUGLAS A.SKOOG, Fundamentos de química analitica, octava edicion. [ 𝟓] DANIEL C. HARRIS, Analisis químico cuantitativo, editorial iberoamericana.
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