Química Analítica: Equilibrio Acido Base

1. Determinación de la concentración de disoluciones acidas o basicas a partir de reactivos valorantes estandarizados.

DISEÑO EXPERIMENTAL.
Laboratorio de Ciencia Basica


PROBLEMA 5
Determinar experimentalmente la concentración de disoluciones de reactivos analíticos (fuertes y débiles) a partir de una disolución valorante estandarizada.

OBJETIVOS.
Valorar disoluciones de reactivos analíticos acidos o basicos de concentración desconocida (fuertes y débiles) para establecer su comportamiento experimental.

OBJETIVOSPARTICULARES.

a) Llevar a peso constante un pesafiltros.
b) Llevar a peso constante un reactivo patrón primario.
c) Preparar una disolución patrón primario acido base.
d) Estandarizar una disolución reactivo valorante con la disolución patrón primario.

e) Valorar la disolución acida o basica de concentración desconocida con la disolución valorante estandarizada.
f) Reportar los resultados con base en los analisis gravimétricos y estequiométricos correspondientes.

INTRODUCCIÓN:

Una titulación o valoración es el procedimiento empleado en analisis volumétrico, en el cual una solución de concentración conocida llamada titulante o patrón, se le agrega a una solución de concentración desconocida desdeuna bureta hasta lograr el punto final o de equivalencia (diferente al punto de equilibrio).
Para poder determinar la normalidad de una solución sin un alto riesgo de error se usan estandares primarios. Estos estandares son polvos finos, con alto grado de pureza, de composición conocida, estables a temperaturas de 100-110°C y pueden pesarse facilmente. La humedad es un agente que alteraría los resultados, por tal razón deben secarse antes de pesar, a una temperatura de 100 a 110°C, por lo que deben ser estables a estas temperaturas.
Los titulantes comúnmente usados para reacciones en soluciones acuosas son el acido clorhídrico y el hidróxido de sodio.
El punto de equivalencia se determina normalmente de manera visual a través de un cambio característico y nítido, en la sustancia a valorar o en el indicador, según sea el caso. El indicador es una sustancia que se añade en pequeña cantidad a la solución de la sustancia a valorar, que tienen la capacidad de modificar su color cuando la acidez del medio cambia. Al alcanzar el punto de equivalencia la sustancia indicadora cambia de color y a este punto se le conoce como punto final de la valoración.
La sustancia indicadora se escoge de forma tal que el punto de equivalencia de la reacción, que ocurre entre la solución valorada y el analito, se alcance dentro del intervalo de viraje del indicador.
En esta practica se realizaran diferentes experiencias que incluyen titulaciones de neutralización acido – base. En ella se utilizan acidos o bases como sustancias valorantes o titulantes de otros acidos o bases. El punto final dela valoración lo da el cambio de color de un indicador acido-base, cuya característica es el de presentar una coloración dada según el pH del medio.

VARIABLE DEPENDIENTE: concentración de la disolución problema
VARIABLE INDEPENDIENTE: Volumen de la disolución valorante estandarizada.

HIPÓTESIS.

A partir de la disolución valorante estandarizada se puede conocer la concentración de la disolución problema.
El punto de equivalencia de la reacción, ocurre entre la solución valorada y el analito, se alcanza dentro del intervalo de viraje del indicador.

MÉTODO.

Sujeto de estudio:

Aparatos de medición, equipos y materiales:

Material | Capacidad | Precisión | Incertidumbre |
Pipeta graduada | 5 ml | 0.1 ml | + - 0.12 ml |
buretra | 100 ml |
Balanza analítica | 2610 g | -+ 0.1 g | calibrada |
Matraz erlenmeyer | 100 ml |

Agitador de vidrio
6 vasos de precipitado de 50 ml
piseta
propipeta
espatula
bureta de 100 ml
soporte universal
nuez
estufa
desecador
pesafiltros
pinzas dobles para bureta
agitador magnética
barra magnética

Reactivos.

HCl
NaOH
Na2CO3

*acidos y bases

Procedimiento experimental.

BASE
Preparar 100 ml de solución de HCl a 0.5 M y verter en la bureta. (ver anexo 1)
Preparar el patrón primario con carbonato de sodio al 0.1M.
Pesar ----- g de carbonato de sodio previamente secado en estufa a 100ºc y enfriar en el desecador.
En un baso de precipitado, agregar 50 ml de agua destilada y disolver.

* Valoración del HCL con el Na2CO3
Colocar 15 ml de la soluciónde carbonato de sodio en un matraz erlenmeyer
Agregar 2 gotas de indicador rojo fenol (S).
Añadir poco a poco los mililitros del HCl con ayuda de la bureta hasta obtener el vire del indicador. Anotar el volumen del titulante gastado hasta el momento del cambio de color.
Obtener concentración a partir de la siguiente formula.
Ca= Vb CbVa
Repetir la valoración 3 veces.

* Valoración de la base con el HCl.
Colocar en un matraz la base proporcionada.
Agregar 2 gotas de rojo fenol (S) en caso de ser una base fuerte.
Agregar 2 gotas de rojo de metilo (Z) en caso de ser una base débil.
Añadir poco a poco los mililitros de HCl con ayuda de la bureta, hasta observar el vire del indicador. Anotar el volumen gastado hasta el momento del cambio de color. Calcular la concentración. Repetir la valoración e veces.

ACIDO
Preparar 100 ml de solución de NaOH a 0.5 M y verter en la bureta. (Ver anexo 2)
Preparar el patrón primario con ftalato de potasio al 0.1 M.
Pesar ---- g de ftalato de potasio previamente secado en la estufa a 100ºc y enfriar en el desecador.
En un vaso de precipitado, agregar 50 ml de agua destilada y disolver.

* Valoración del hidróxido de sodio con el ftalato de potasio.
Colocar 15 ml de la solución de ftalato de potasio en un matraz erlenmeye.
Agregar 2 gotas de indicador fenolftaleína (Z)
Añadir poco a poco los mililitros del NaOH con ayuda de la bureta hasta obtener el vire del indicador. Anotar el volumen del titulante gastado hasta el momento del cambio de color.
Obtener concentración a partir de la siguiente formula
Ca=Vb CbVa
Repetir la valoración 3 veces.

* Valoración del acido con NaOH.
Colocar en un matraz el acido proporcionado.
Agregar 2 gotas de fenolftaleína en caso de ser un acido débil.
Agregar 2 gotas de rojo fenol en caso de ser un acido fuerte.
Añadir poco a poco los mililitros de NaOH con ayuda de la bureta, hasta observar el vire del indicador. Anotar el volumen gastado hasta el momento del cambio de color. Calcular la concentración. Repetir la valoración 3 veces.

Anexos.

MARCO TEORICO
Equipo 6 Practica 5 | H. Ayres Gilberto, “Analisis químico cuantitativo”, Edit. del Castillo, 2da edición, México 1970, pags. 280 y 281 |
Patrón primario: Un patrón primario también llamado estandar primario es una sustancia utilizada en química como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización. Para que una sustancia pueda considerarse como patrón primario debe cumplir ciertas condiciones: 1. Debe de tener una pureza absoluta (100%) o conocida en componente activo. 2. Cuando la sustancia no es absolutamente pura, todas sus impurezas deben ser inertes respecto a las sustancias que se ponen en juego en la reacción. 3. Las sustancias interferentes que acompañan como impureza a un patrón primario debe ser susceptible de identificar mediante ensayos sencillos de sensibilidad conocida. |

Equipo 6 Practica 5 | H. Ayres Gilberto, “Analisis químico cuantitativo”, Edit. del Castillo, 2da edición, México 1970, pags. 280 y 281 |
4. las sustancias patrón primario deben ser estables a las temperaturas necesarias para desecar en la estufa. Por esta razónrara vez se utiliza como patrón primario sustancias hidratadas, pues es difícil eliminar la humedad adsorbida sin dar lugar a una descomposición parcial de hidrato, que conduciría a un material de composición desconocida. 5. El patrón debe permanecer inalterable al aire durante la pesada, es decir, no debe se higroscópico, ni reaccionar con el oxigeno ni dióxido de carbono a la temperatura ambiente. 6. Debe reaccionar con la disolución que se normaliza cumpliendo con todos los requisitos expuestos para los métodos volumétricos. La mayor parte de estos requisitos se pueden resumir diciendo que la reacción de ser “cuantitativa”, lo cual quiere decir que la reacción es sencilla, rapida, completa y estequiometria. 7. Es deseable que el patrón tenga un peso equivalente elevado, con objeto de que los errores cometidos en su pesada sean siempre inferiores a los errores de lectura y de drenaje de las buretas. 8. Un patrón primario debe se facil de adquirir y preferiblemente barato |

Equipo 6 Practica 5 | H. Ayres Gilberto, “Analisis químico cuantitativo”, Edit. del Castillo, 2da edición, México 1970, pags. 290 y 291 |
Estandarización: Es el proceso por el cual se determina la concentración de una solución midiendo con exactitud el volumen necesario de la misma para reaccionar con una cantidad perfectamente conocida de un estandar primario. La solución estandarizada recibe el nombre estandar secundario y se emplea para analizar problemas. Las propiedades de las soluciones estandar primarios son: > No deben reaccionar o absorber componentes de la atmosfera. > Deben detener alto porcentaje de pureza. > Deben tener un peso molecular alto para minimizar el efecto de errores al pesar. > Deben se solubles en el disolvente de interés > No deben ser tóxicos. |

Equipo 6 Practica 5 | Whitten, Kenneth.W. Quimica General, 8 Ed. Mc Graw, Hill, Mexico, 2008. Pags, 294,345,346, |
Titulacion o valoración.es el procedimiento empleado en analisis volumétrico, en el cual una solución de concentración conocida llamada titulante o patrón, se le agrega a una solución de concentración desconocida desde una bureta hasta lograr el punto final o de equivalencia (diferente al punto de equilibrio)curvas de valoración.La forma de la curva de valoración de permite identificar el punto de equivalencia (del griego equi, igual) de una valoración. Este punto es aquel en el que se han mezclado las mismas cantidades estequiométricas de equivalentes de acidos y bases. El progreso de la valoración es medido con un pH-metroIonización de una acido o base.El comportamiento en disolución de acidos y bases esta determinado por su grado de disociación: * si se disocian por completo son acidos o bases fuertes * si se disocian parcialmente son acidos o bases débilesAsí mismo, ciertas sales en disolución reaccionan con el agua (hidrólisis) y generan H+ o OH- que afectara n al pH de la disolución. |

Referencias bibliograficas.

H. Ayres Gilberto, “Analisis químico cuantitativo”, Edit. del Castillo, 2da edición, México 1970.

QUÍMICA, Raymond Chang, McGraw – Hill, Inc. México (1994).

Whitten, Kenneth.W. Quimica General, 8 Ed. Mc Graw, Hill, Mexico, 2008.