Informe 5 de Quimica II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM

INTRODUCCIÓN Las reacciones ácido-base son reacciones de equilibrio homogéneo (neutralización) entre los iones, que se producen al estar en contacto un ácido con una base obteniéndose una sal más agua. Durante las operaciones rutinarias en el laboratorio así como en la de los análisis olumétricos son prácticamente prácticamente ma!ores los problemas problemas relacionados relacionados con la estequiometria, estequiometria, una de ellas ellas es la normalidad que se de"ine como el n#mero de equialentes de soluto por litro de solución. La normalidad es #til porque el equialente se obtiene de manera que un equialente de un agente o$idante reaccione con un equialente de un agente reductor, un mol de electrones adquiridos ! un mol de electrones perdidos. De manera seme%ante. &n equialente de un ácido neutraliza completa completa ! precisamente precisamente un equialente de una base, puesto que un mol ' reaccionará reaccionará con un mol de '-.

*sto signi"ica que al mezclar ol#menes iguales de soluciones que que tienen la misma normalidad normalidad lle llear araa a una una reac reacci ción ón comp comple leta ta entr entree sus sus solu soluto tos, s, un litr litroo de ácid ácidoo + neut neutra rali liza zará rá compl complet etam ament entee un litr litroo de base base + porqu porquee un equi equial alen ente te de ácido ácido reacc reaccio iona nara ra con un equialente de base. *sta reacción se utiliza para aeriguar la cantidad de ácido que posee una disolución a partir de una cantidad de base conocida, o iceersa. Dicha técnica recibe el nombre de titulación por método olumétrico, olumetría ácido-base o reacción de neutralización.

*n esta e$periencia la titulación se realizará mediante una bureta que contiene una de las disoluciones ! un matraz con la otra disolución, se ierte cuidadosamente el contenido el contenido de la bureta en el matraz hasta la neutralización de dicha solución. *l "inal de la titulación se nos adierte con un indicador suele cambiar de color, seg#n e$ista un e$ceso de ácido o de base. abe resaltar que en esta práctica se utilizará anaran%ado de metilo ! ioleta de metilo como indicador. demás el presente in"orme está orientado a dar a conocer al lector más sobre ácidos, bases ! el proceso de titulación por olumetría, también determinaremos el /h de soluciones acidas de + ¿¿ H di"eren di"erente te concent concentraci ración ón ! cómo cómo calcul calcular ar la concent concentraci ración ón del ión hidróge hidrógeno no en una ¿ solución ácida desconocida. La#oratorio de $u $uí%ica II N& N&'

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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL  *studiar el equilibrio heterogéneo, re"erido a sales poco solubles, asimismo de ácidos ! bases, su determinación de la concentración por olumetría (010&L12)

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar el olumen de g3 que se necesita para lograr un cambio de color permanente al mezclarlo con al ! 4 5r6. /reparar una solución de 'l con una determinada molaridad ! diluirla seg#n lo pedido. 7ealizar la 0itulación de un ácido débil con una base "uerte (8cido acético con hidró$ido de 9odio).

La#oratorio de $u $uí%ica II N& N&'

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OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL  *studiar el equilibrio heterogéneo, re"erido a sales poco solubles, asimismo de ácidos ! bases, su determinación de la concentración por olumetría (010&L12)

OBJETIVOS ESPECÍFICOS Determinar el olumen de g3 que se necesita para lograr un cambio de color permanente al mezclarlo con al ! 4 5r6. /reparar una solución de 'l con una determinada molaridad ! diluirla seg#n lo pedido. 7ealizar la 0itulación de un ácido débil con una base "uerte (8cido acético con hidró$ido de 9odio).

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FUNDAMENTO TEÓRICO ÁCIDOS &n ácido es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuele en agua, produce una solución con una actiidad de catión hidronio ma!or que el agua pura, esto es, un p' menor que :. *sto se apro$ima a la de"inición moderna de ;ohannes icolaus artin Lo?r!, quienes de"inieron independientemente un ácido como un compuesto que dona un catión hidrógeno (') a otro compuesto (denominado base). lgunos e%emplos comunes son el ácido acético (en el inagre), inagre), el ácido clorhídric clorhídricoo (en el 9al"umant 9al"umant ! los %ugos %ugos gástricos gástricos), ), el ácido acetilsali acetilsalicíli cílico co (en la aspirina), o el ácido sul"#rico (usado en baterías de automóil). Los sistemas ácido@base se di"erencian de las reacciones redo$ en que, en estas #ltimas ha! un cambio en el estado de o$idación. Los ácidos pueden e$istir en "orma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura ! también pueden e$istir como sustancias puras o en solución.

Propiedades de os !"idos •

•

0ienen sabor agrio como en el caso del ácido cítrico en la naran%a ! el limón. ambian el color del papel tornasol azul a rosa, el anaran%ado de metilo de anaran%ado a ro%o ! de%a incolora a la "enol"taleína.

•

9on corrosios.

•

/roducen quemaduras de la piel.

•

9on buenos conductores de electricidad en disoluciones acuosas.

•

7eaccionan con metales actios "ormando una sal e hidrógeno.

•

7eaccionan con bases para "ormar una sal más agua.

•

7eaccionan con ó$idos metálicos para "ormar una sal más agua.

BASES La#oratorio de $u $uí%ica II N& N&'

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM &na base, en química, es un ión o una molécula capaz de proporcionar electrones o captar protones. /or e%emplo, ' - , que designa al ion hidró$ido, es una base. uando se neutraliza con un ácido, una base puede dar sales. *ntre las bases más conocidas encontramos el hidró$ido de sodio (sosa cáustica), el hidró$ido de potasio (potasa) ! el amoníaco. &n potencial hidrógeno (p') superior a : indica que estamos en un medio básico, con ba%a concentración de iones o$onium. 'ablamos, entonces, de basicidad. &n producto básico es corrosio igual que un producto de ácido.

Propiedades de as #ases •

/oseen un sabor amargo característico.

•

9us disoluciones conducen la corriente eléctrica.

•

ambian el papel tornasol ro%o en azul.

•

La ma!oría son irritantes para la piel (cáusticos) !a que disuelen la grasa cutánea. 9on destructios en distintos grados para los te%idos humanos. Los polos, nieblas ! apores proocan irritación respiratoria, de piel, o%os, ! lesiones del tabique de la nariz.

•

0ienen un tacto %abonoso.

•

9on solubles en agua (sobre todo los hidró$idos).

•

7eaccionan con ácidos "ormando sal ! agua.

TEORÍAS DE ÁCIDOS $ BASES% TEORÍA DE ARR&ENIUS% rrhenius en su teoría indica que los electrolitos e$isten en el agua como partículas cargadas eléctricamente (iones) ! aunque las propiedades de ácidos ! bases !a eran conocidas anteriormente ! estaban determinadas de "orma general, rrhenius "ue el primer cientí"ico en demostrar la naturaleza "undamental de ácidos ! bases.  partir de sus e$perimentos con electrolitos, logró postular su teoría indicandoA - Los ácidos producen iones hidrógeno (' ) en solución acuosa. - Las bases en iguales condiciones producen iones hidro$ilo u o$hidrilo (' -). *%emplos de 8cidos de rrheniusA

La#oratorio de $uí%ica II N&'

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM  '596(l) B'5 5'(ac)  96(-5)(ac)  'l(g) B'5 5'(ac)  l(-)(ac)

*%emplos de
 a'(s) B'5 a()(ac)  '(-)(ac)  a'5 (s) B'5 a(5)(ac)  5'(-)(ac)

Rea""io'es de 'e()rai*a"i+'% La reacción mediante la cual una base neutraliza las propiedades de un ácido recibe el nombre de neutralización ! se a%usta, en términos generales, a una ecuación química del tipoA 8cido  base B sal  agua De acuerdo con la teoría de rrhenius, la neutralización se reduce a una reacción entre los iones '  ! 'característicos respectiamente de ácidos ! bases para dar aguaA

 'l(aq)  a'(s) B al(aq)  '5 *s decirA

 'l-(aq)  a'-(s)Bal-(aq) '5 un cuando la teoría de rrhenius tiene esa alidez restringida, característica de las primeras apro$imaciones, constitu!ó, un adelanto importante en la e$plicación de los procesos químicos. demás a pesar de sus limitaciones, se sigue utilizando por su sencillez en aquellas circunstancias en las que la "acilidad de comprensión pesa más que el estricto rigor cientí"ico.

Li,i)a"io'es de as de-i'i"io'es de Arr.e'i(s% Las de"iniciones de ácido ! base dadas por rrhenius tropiezan con algunas di"icultades. *n primer lugar, el ion ' en disolución acuosa no puede permanecer aisladoC dado el carácter dipolar de la molécula de agua, el ion ' se unirá, por lo menos, a una de ellas "ormando el ion hidronio ' 3 seg#n la reacciónA 

'5  ' B '3


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E' "o'"(si+'% La teoría de rrhenius se limita aA +.) lasi"icar los ácidos como especies químicas que contienen iones hidrógeno (' ) ! bases, como especies químicas que contienen iones hidro$ilo (' -). 5.) 9olo se re"iere a disoluciones acuosas ! se han encontrado reacciones ácido-base que se también se eri"ican en ausencia de agua. 3.) 9iempre que reacciona un ácido con una base en cantidades correctas, se produce una sal ! agua.  esto se le denomina neutralización.

TEORÍA DE BRONSTED $ LO/R$% La teoría "ue propuesta por el danés ;ohannes icolaus artin Lo?r! en +53 ! me%oró ampliamente la teoría propuesta por rrhenius. La teoría de
 '3(g)  'l(g) B '6l(s)  '3(g)  'l(g) B '6l*l amoníaco recibe un protón del cloruro de hidrógeno ! se comporta como una base de

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM /ara que una sustancia act#e como un ácido de
Par "o'1(2ado a"ido3#ase% ácido  base B base con%ugada  ácido con%ugado. La base con%ugada es el ion o molécula que queda después de que el ácido ha perdido un protón, ! el ácido con%ugado es la especie "ormada de la base al aceptar el protón. La reacción puede proceder en cualquier dirección hacia la derecha o la izquierda, seg#n el equilibrio químico. *n cada caso, el ácido dona un protón a la base ! el ácido con%ugado lo hace a la base con%ugada. *l agua es an"ótera ! puede actuar como un ácido o como base. *n la reacción entre el ácido acético, '35', ! el agua, ' 5, el agua act#a como una base.

 '3'  '5 B '3I  '3 *l ion acetato, ' 35-, es la base con%ugada del ácido acético. *l ion hidronio, ' 3, es el ácido con%ugado del agua.

*l agua

también puede actuar como un ácido "rente a especies básicas. &n e%emplo es el amoniacoA

 '5  '3 B '-  '6 *l agua, ácido, se conierte en el ion hidró$ido, su base con%ugada. *l amoniaco se conierte en amonio, su ácido con%ugado. 9e considera que los ácidos "uertes se disocian completamente. /or otro lado, los ácidos débiles se disocian de "orma parcial. La constante de disociación ácida, K a, mide el grado de disociación. La de"inición de
compuestos

orgánicos

del

tipo carbo$ílico, aminas, ! compuestos inorgánicos, como son ácidos inorgánicos, sales ácidas, etc. &na base de Le?is, que se de"ine como un donante de par de electrones, puede actuar como una base de

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM donados a un protón. *sto signi"ica que el concepto de
F(er*a de os !"idos 4 as #ases% Los ácidos ! las bases se clasi"ican en "uertes ! débiles. Los ácidos ! bases "uertes son aquellos que en concentraciones ordinarias, todas sus moléculas están prácticamente disociadas, ! ceden o aceptan su protón con "acilidad. uando ocurre la reacción química siempre es de "orma directa. Los ácidos ! bases débiles tienen constantes de ionización pequeKas de tal manera que cuando se disuelen en concentraciones ordinarias, gran parte de sus moléculas permanecen sin disociar ! ceden o aceptan su protón con mucha di"icultad. uando ocurre la reacción química siempre es de "orma reersible. hora bien, cundo un ácido "uerte está disociado por completo, su base con%ugada no acepta protones con "acilidad ! se comporta entonces como una base débil.  la inersa, un ácido débil tendrá una base "uerte que acepte protones con "acilidad. *n resumenA •

• • •

•

Los pares con%ugados ácido-base inclu!en pare%as ácido "uerte-base débil, ! iceersa, base "uerte-ácido débil. uanto más "uerte es un ácido, su base con%ugada es más débil. Las bases o ácidos con%ugados, de ácidos o bases "uertes no su"ren hidrólisis. 0anto los ácidos como las bases "uertes reaccionan casi completamente con el agua ! los ácidos o bases débiles reaccionan parcialmente con el agua. 9e pueden ordenar los ácidos ! las bases débiles de acuerdo a su "uerza, pero los ácidos o bases "uertes no.

Pares Á"ido F(er)e Á"ido D5#i


Co'1(2ados
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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM 8cido Débil Base F(er)e 8cido uerte Base D5#i uando los ácidos ceden un protón se les llama monopróticos. uando tienen hasta dos protones que ceder se les nombra dipróticos. uando poseen hasta tres protones que puedan ceder se les denomina polipróticos.

• • •

Co'"e')ra"i+' de io'es .idro'io 6& 7O08 *n el agua, sucede un "enómeno mu! interesante pues aunque no contenga ning#n electrolito disuelto, ella misma se comporta como un electrolito mu! débil ! puede ionizarse. Dos moléculas de agua interaccionan entre sí produciendo un ión hidronio ! un ión hidro$ilo.

De esta ecuación se puede "ormular una e$presión para la constante de ionizaciónA

+¿ −¿

¿

OH

¿

H 3 O

¿

¿

¿ K =¿

omo en soluciones mu! diluidas, la concentración del agua se considera constante, es "ácil comprender que los electrolitos que puede contener disueltos se encuentran en una cantidad tan pequeKa que su concentración es despreciable ! se tiene prácticamente pura. /or ello se puede combinar la concentración de agua con la constante de ionización en la "órmulaA

+¿ −¿

¿

OH ¿ H 3 O ¿ 2

K . ( H 2 O )

=¿


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM La nuea constante 4 G' 5H5 recibe el nombre de constante de disociación del agua ! se representa por e$presión 4 ? ! se ha demostrado que el alor de 4? a 5MN es igual + $ +O+6 por lo que la "órmula se trans"orma enA

+¿ −¿

¿

OH ¿ H 3 O ¿ K W =¿

*n conclusiónA  manera de resumen en cada uno de los tres casosA +) *n agua pura cada una de las concentraciones tendrá un alor de + $ +O -: dondeA G'3H P G'-H 5) *n medio ácido G'3H Q G'-H 3) *n medio básico G'3H R G'-H 9iempre se debe recordar que el producto de las concentraciones en equilibrio tiene un alor de +O -+6>, lo cual se puede aplicar para conocer la concentración de uno si se conoce la concentración de otro .Es"aa de p&% La acidez o alcalinidad de una sustancia se encuentra en "unción de la concentración de los iones hidronio G'3H que se encuentran al diluir una sustancia en agua. Debido a que los alores de G' H para la ma!oría de las soluciones son demasiado pequeKos ! di"íciles de comparar, en +O el químico danés 9Sren 9Srensen propuso una alternatia para e$presar la concentración de los iones hidronio G' 3H sugiriendo que en lugar de utilizar n#meros decimales o e$ponenciales se utilizara una trans"ormación logarítmica de la concentración molar que llamó p' ! lo de"inió como el logaritmo negatio de la concentración molar (más e$actamente de la actiidad molar) de los iones hidrógeno. *sto esA p' P - log G' 3H


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM hora bien, por analogía el p' se describe como el logaritmo negatio de la concentración de iones o$hidrilo (o hidro$hilo). *sto esA p' P - log G' -H +6 P p'  p' a 0P5MN

I')erpre)a"i+' de a es"aa de p&% La escala de p' se establece en una recta numérica que a desde el O hasta el +6. *l n#mero : en la escala, corresponde a las soluciones neutras.  la izquierda de la recta numérica indica acidez, que a aumentando en intensidad cuando más le%os se está del :. /or e%emplo una solución que tiene el p' + es más ácida o más "uerte que aquella que tiene un p'

T.

De la misma manera, hacia la derecha del : las soluciones son básicas ! son más "uertes o más básicas cuanto más se ale%an del :. /or e%emplo, una base que tenga p' +6 es más "uerte que una que tenga p' U. *n conclusiónA - *l p' aría inersamente a la concentración de iones hidronio G' 3H lo que signi"ica que mientras más ba%o sea el alor de p', ma!or será la concentración del catión hidro$ilo G' H ! será ma!or la acidez. - Debido a que la escala de p' es logarítmica, el cambio de una sola unidad representa realmente una ariación de diez eces la concentración de G' H.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM TEORÍA DE LE/IS% Vilbert e?ton Le?is químico estadounidense que en +3U "ormuló la teoría del enlace coalente donde propuso que no todas las reacciones ácido-base implican trans"erencia de protones, pero sin embargo "orman siempre un enlace coalente datio. /ropuso la escritura de "órmulas utilizando puntos para resaltar los electrones.

Á"ido% 9ustancia que puede aceptar un par de electrones de otros grupos de átomos, para "ormar un enlace coalente datio. (')

Base% 9ustancia que tiene pares de electrones libres, capaces de ser donados para "ormar enlaces coalentes datios. (' -) *l ácido debe tener su octeto de electrones incompleto ! la base debe tener alg#n par de electrones solitarios. La reacción de un ácido con una base de Le?is da como resultado un compuesto de adición. 0odas las sustancias químicas que son ácidos o bases seg#n las teorías de rrhenius ! de


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Las de"iniciones de rrhenius o de
*%A

93  ()-5 B (96)-5

Donde el 93 act#a como ácido ! el (9 6)-5 como base.  en la reacciónA ll3  l- B ll6Donde el tricloruro de aluminio act#a como ácido ! el ion tetracloruro de aluminio como base. >uchos de los ácidos de Le?is, son importantes catalizadores en diersas reacciones orgánicas. Le?is determinó una base como una sustancia que posee un par de electrones sin compartir, con el cual puede "ormar un enlace coalente con un átomo, una molécula o un ión. &n ácido es una sustancia que puede "ormar un enlace coalente aceptando un par de electrones de la base. /ara los ácidos ! las bases de Le?is, e$isten reglas cualitatias que nos permiten poder predecir la "uerza de una sustancia, ! estimar incluso, que tipo de base pre"erirá un ácido concreto o iceersa. *stas reglas se pueden diidir enA

Bases -(er)es, son aquellas sustancias que tienen un átomo que cede, cu!a densidad electrónica se de"orma di"ícilmente (polariza), debido a esto, por lo general, el átomo dador es de pequeKo tamaKo ! bastante electronegatio por e%emploA -, '-, -5.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM Bases d5#ies, en cambio, son aquellas sustancias que poseen un átomo dador cu!a densidad electrónica se de"orma "ácilmente. Dichos átomos suele ser menos electronegatios, ! de ma!or tamaKo que en las bases "uertes. /or e%emploA oléculas o átomos que posean octetos incompletos, arios cationes sencillos, algunos átomos metálicos ! los compuestos que tienen átomos centrales capaces de e$tender sus nieles de alencia. *n general, los ácidos que "orman me%or los enlaces con las bases "uertes, reciben el nombre de ácidos "uertes, ! los ácidos que "orman me%ores enlaces con las bases débiles, reciben el nombre de ácidos débiles. 8cidos "uertes de Le?isA '  Li a 4  g5 a5 9r 5 9n5 l3 9i6 8cidos débiles de Le?isA u  g u 0i 'g s /d5 d5 /t5 'g5


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PARTE E9PERIMENTAL E:UIPOS $ MATERIALES%

>echero
/ipeta

*scobilla para laar tubos de ensa!o


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/robeta

/inzas para tubos de ensa!o


/izeta con agua destilada

*rlenme!er

0ubos de ensa!o

REACTIVOS

Nar de

anja

metilo Hidróxido de sodio

Acido acético

Violeta de metilo Fenolftaleína


Ácido Clorhídrico

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E9PERIMENTO N;<% PRECIPITACIÓN SELECTIVA3 CLORUROS CL3 CON IONES A20 $ C 3 EN PRESENCIA DE CrO=> PROCEDIMIENTO  Xierta 5ml de al en un tubo de ensa!o, ! en otro tubo 5 ml de 4 5r6. note el color de cada solución obsere cuidadosamente lo ocurrido ! anote.  /ipetee a un *rlenme!er, +O ml de solución de al. Y aKádele 5 ml de 4 5r6 (apro$imadamente 5O gotas P + ml)  Llene en una bureta, +O ml de g3 O.O+ ! agregue lentamente a la solución anterior (gota a gota), agitando conenientemente el erlenme!er. NOTA% bserará que inicialmente se produce un precipitado blanco ! al seguir aKadiendo el g3 siempre agitando el tubo de ensa!o suaemente se producirá un cambio permanente de color, en este momento tome nota del olumen gastado (olumen de g3 que ha sido aKadido)

RESULTADOS

0ubo de ensa!o con 5 ml de 4 5r6

0ubo de ensa!o con 5 ml de al

olorA marillo 1ntenso

olorA 0ransparente 1ncoloro


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*n el *rlenme!er +O ml de solución de al  5 ml de 4 5r6

Llenamos la bureta con +O ml de g3 O.O+ ! agregamos la solución anterior gota a gota agitando el

9e produce un precipitado blanco ! al instante de contacto de las gotas de g3 con la solución se des rende La "unción del indicador de cromato de potasio (4 5r6 ) es de aunarse al primer e$ceso de ion plata "ormando g5r6 ! logrando un precipitado de color ro%o anaran%ado ,es decir que al momento de que se acaban los iones cloruro (lZ) por la "ormación de gl en solución, el ion plata (g) [agarra[ por mencionarlo de alguna manera a los iones cromato (r6Z), aquello se debe a que el cloruro de plata es menos soluble que el cromato de plata. *l indicador es el ion cromato r6 P, que comunica a la solución en el punto inicial una coloración amarilla ! "orma en el punto "inal un precipitado ro%o ladrillo de cromato de plata, g5r6. Las reacciones que ocurren en la determinación de iones cloruro sonA La#oratorio de $uí%ica II N&'

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM l -  g  → gl (/recipitado blanco)

r6P  5 g →

g5r6 (/recipitado ro%o ladrillo)

l producirse el cambio de color permanente tomamos nota del olumen de g 3 que ha sido aKadido. V muerto + V restante + V AgNO 3 =10 ml 2 ml + 7.1 ml + V AgNO 3 =10 ml

V AgNO 3=0.9 ml

E9PERIMENTO N; ?% DETERMINACIÓN DEL P & DE SOLUCIONES ÁCIDAS DE DIFERENTES CONCENTRACIONES@ /ara la realización de eta e$periencia, preparar soluciones ácidas estándar mediante disolución +¿¿

de concentraciones

H

¿ a ¿

−4

10

molarA

PROCEDIMIENTO  >edir M ml de HCl 0,1 M en un tubo de ensa!o de +3$+OO, que esté limpio ! seco. 7otule este tubo con

H =0,1 M

!a que el ácido "uerte se puede suponer

completamente ionizado en ésta solución diluida.  /reparar M ml de HCl 0,01 M , para lo cual tome

pipetee

4,5 ml

0,5 ml

de HCl=0,1 M !

de H 2 O destilada. >ezcle esta nuea solución ! rotuleA


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+¿¿

H

¿ ¿

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM  /reparar M ml de HCl 0,001 M , para lo cual tome 0,5 ml de HCl=0,01 M

+¿¿

! pipetee

4,5 ml

de destilada. >ezcle per"ectamente ! rotuleA

 /reparar M ml de HCl 0,0001 M para lo cual tome

H

¿ ¿

0,5 ml

de H =0,001 M

+¿¿

pipetee

4.5 ml

H de H 2 O destilada, mezcle per"ectamente ! rotuleA ¿ ¿

 9eparar en dos partes iguales el contenido de cada uno de los tubos de concentraciones preparados, "ormando así dos series.  la primera serie aKada + gota de ioleta de metilo, ! a los de la segunda serie aKada 5 gotas de anaran%ado de metilo.  note la coloración obserado en cada uno de los tubos en cada solución o de concentraciones distintas, haciendo uso de lápices de colores. +¿¿ H reemplaza a la  onsere todos los tubos para el siguiente e$perimento, la notación ¿

notación

+¿ ¿

H 3 O

¿

.

RESULTADOS  Los pasos + hasta el paso 6 se re"ieren a la obtención de la solución de 'l mediante disoluciónA

Luego, de realizar los 6 primeros pasos se obtuieron las muestras siguientes La#oratorio de $uí%ica II N&'

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&na ez separado las U muestras en dos grupos  ! <, se procede a aKadir los indicadores.

9e obsera que el grupo , se le aKadió 5 gotas de ioleta de metilo (izquierda) ! al grupo <, se le aKadió dos gotas de anaran%ado de metilo. *l color en ambas series a disminu!endo su intensidad a medida que la concentración disminu!e.


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E9PERIMENTO

N;

DETERMINACIÓN DE LA

+¿¿

H

¿

7% EN LA

SOLUCIÓN ACIDA DESCONOCIDA PROCEDIMIENTO  >edir M ml. de solución acida desconocida (), en su probeta.  9epare en partes iguales, en dos tubos.  Kada 5 gotas de anaran%ado de metilo a uno de los tubos ! dos gotas de ioleta de metilo al otro.  7ealice la comparación de colores de estas dos soluciones con los colores de las otras dos series preparadas anteriormente. +¿¿ H de  note la concentración del ión hidrógeno ¿ la solución desconocida

RESULTADOS *n la siguiente imagen podemos obserar el resultado de aKadir las gotas de anaran%ado de metilo ! ioleta de metilo a las 5 series preparadas en el e$perimento anterior.

*n la primera solución de ácido desconocido  al agregar las 5 gotas de anaran%ado de metilo coincide con la serie de O,O+>.


()gina ++

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM *n la segunda solución de ácido desconocido  al agregar las 5 gotas de ioleta de metilo coincide con la serie de O,O+>.

NOTA% La concentración de iones hidrogeno de la solución desconocida es O,O+> debido a que esta es un ácido "uerte.

E9PERIMENTO N; =% TITULACIÓN DE UN ÁCIDO DBIL CON UNA BASE FUERTE CH COOH CON NaOH . 3

PROCEDIMIENTO  >ida con la pipeta +O ml de ácido acético CH 3 COOH

CH 3 COOH

de concentración desconocida, ierta en un

erlenme!er ! agréguele 5O ml de agua destilada ! dos gotas del indicador anaran%ado de metilo. NaOH solución titulante de  Llene su bureta con concentración conocida ! dé%ela caer lentamente en el erlenme!er, obsere cualquier cambio de color en la solución. *n el momento en que se produce un cambio permanente anote el olumen de NaOH gastado.  7epetir la utilización con el "in de obtener un resultado más preciso.  7ealizar nueamente la titulación utilizando en lugar de anaran%ado de metilo el indicador *L0L*\.

RESULTADOS


()gina +,


Para e a'ara'1ado de ,e)io% C H 3 COOH + anaranjado de metilo solución rojo pálido

*n la buretaA Volumenutilizado de NaOH =25 ml

La so("i+' -i'a es de "oor a,ario%

Para e ioe)a de ,e)io% C H 3 COOH + violetade metilo solución incolora

*n la buretaA Volumenutilizado de NaOH =2.1 ml

La so("i+' -i'a es de "oor -("sia@

 'allamos la concentración del 8cido cético diluido N 1 V 1 = N 2 V 2

*n este caso se cumpleA M 1 V 1= M 2 V 2

7eemplazando datosA

( 0.1 ) (10 ml )= M 2 (30 ml ) M 2=0.03 M


()gina +-


CUESTIONARIO < C(!es so' as e"(a"io'es re-ere')es a saes po"o so(#es@ Las ecuaciones del e$perimento + donde encontramos sales poco solubles sonA



AgN O3(ac ) + NaCl(ac ) → AgCl( s) + NaN O3( ac)



KCl(ac ) + AgN O3( ac) → AgCl( s) + KN O 3( ac )



2 K 2 Cr O 4( ac ) + 10 NaCl( ac ) → 5 Na2 O(s )+ Cr2 O3( ac ) + 4 KCl( ac ) + 3 Cl( ac)

? E' a eperie'"ia N;< C(!')os ,@ de 'i)ra)o de pa)a e,peo .as)a o#serar (' −¿¿ "a,#io per,a'e')e 4 (e "o'"e')ra"i+' de io'es Cl pre"ipi)a e AgCl  ¿ *n el e$perimento N+ empleamos O. ml de nitrato de plata (g3) para obserar un cambio permanente NaCl(ac ) + AgN O 3(ac ) → NaN O3( ac )+ AgCl( ac )

N =(¿ e − g )/(Vol sol )

,

¿ e − g= N . (Vol sol )

9ea la reacciónA

−¿ +¿+ C l¿ AgCl → A g

A ormalidad

¿

N = M!

, dondeA ]A /arámetro de alencia, ! para ionesA >A >olaridad

] P Garga iónH

9e empleó O. ml. De g3. /ara ello han debido reaccionar gl ! g3 en igual N de eqg.


()gina +'

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM ¿ e − g Ag NO =¿ e − g AgCl

LuegoA

3

N Ag NO V Ag NO = N AgCl V sol 3

3

( 0.01 N ) (0.9 ml )= N AgCl ( 10.9 ml ) 7eemplazando datosA −¿

Cl

¿

¿ −¿

C l =¿ ∴ N AgCl = N ¿

7

¿A

+¿¿

(5 "o'"e')ra"io'es de io'es Ag pre"ipi)a e AgCl  ¿

/ara responder esto debemos hacer uso deA

+¿ ¿

A g

¿ −¿

¿

Cl

¿

K ps=¿

+¿ ¿

A g

¿ K ps=¿ +¿ ¿

A g

¿

∴

¿

= :(5 "o'"e')ra"i+' de io'es "or(ro (eda e' a so("i+' a ,o,e')o (e e,pie*a a pre"ipi)ar e Ag 2 C rO 4 


()gina +.


−¿ ¿ +¿+ C l AgC l ( s) " A g

=1,78 # 10 −10 ¿ A g ¿ K ps( AgCl )=¿

Cl

¿

⇔

¿

+¿ −¿

−2

Cr O4 ¿

−2

+¿+ Cr O4

A g 2 Cr O 4 (s ) " 2 A g

¿

⇔

Cl

¿

=2,45 # 10 −12 +¿¿ 2¿¿

A g K ps ( A g2 Cr O4 )=¿

+¿ −¿

=√ K ps( AgCl )=1,33 # 1 0−5 ¿ A g =¿ ¿

9i queremos que la precipitación del g5r6 ocurra e$actamente, se debe tener la siguiente concentración del indicadorA

+¿ ¿2 =0,0138 M ¿

Ag −2 [Cr O4 ]= K ps ( A g2 Cr O4 )/ ¿

9i la concentración de cromato de potasio es sólo O,OOM > la precipitación de g5r6 ocurrirá cuando la concentración de ión plata alcance el siguiente alorA

+¿ ¿

A g

¿ ¿

*n consecuenciaA

−¿¿

Cl

¿ +¿

A g

¿ ¿

∴

¿

¿


()gina +/


H C+,o de)er,i'ara si ('a so("i+' es !"ida o #!si"a &na solución ácida es aquella cu!o p' es menor a :. *sto representa que en la solución la concentración de protones es ma!or a la concentración de '. &na solución básica es aquella cu!o p' es ma!or a :, la concentración de ' es ma!or a la de protones ('). uando la concentración de ' es igual a la de protones (') se dice que la solución es neutra. *l p' no es más que una medida de la concentración de protones en una solución. 0eóricamente p'P - log G'H ! el p'P - log G'H. *sta escala está basada en el agua !a que esta es neutra. tra manera de determinar si una solución es ácida o básica es a traés de la comparación de sus propiedades.

Á"idos 0ienen sabor agrio (limón, inagre, etc). *n disolución acuosa enro%ecen la tintura o papel de tornasol

Bases 0iene sabor cáustico o amargo (a le%ía) *n disolución acuosa azulean el papel o tintura de tornasol

Decoloran la "enol"taleína enro%ecida por las bases /roducen e"erescencia con el carbonato de calcio (mármol)

*nro%ecen la disolución alcohólica de la "enol"taleína /roducen una sensación untuosa al tacto

7eaccionan con algunos metales (como el cinc, hierro,^), desprendiendo hidrógeno eutralizan la acción de las bases *n disolución acuosa de%an pasar la corriente eléctrica, e$perimentando ellos, al mismo tiempo una descomposición química

/recipitan sustancias disueltas por ácidos eutralizan la acción de los ácidos *n disolución acuosa de%an pasar la corriente eléctrica, e$perimentando ellas, al mismo tiempo, una descomposición química

oncentrados destru!en los te%idos biológicos ios (son corrosios para la piel) *nro%ecen ciertos colorantes egetales Disuelen sustancias /ierden sus propiedades al reaccionar con bases

9uaes al tacto pero corrosios con la piel (destru!en los te%idos ios) Dan color azul a ciertos colorantes egetales Disuelen grasas ! el azu"re /ierden sus propiedades al reaccionar con ácidos


()gina +0

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM 9e usan en la "abricación de %abones a partir de grasas ! aceites

 E' a eperie'"ia N;=K a a2re2ar ? ,@ de a2(a des)iadaK ario e ',ero de ,oes de C&7COO& >ediante el uso de indicadores colorimétricos ! de sus respectias tablas que indican el interalo de p' seg#n el color que adquiere el indicador. /or e%emplo, supongamos que se prueba una solución con tres indicadores ! que se obtienen los siguientes resultadosA La solución hace que el tornasol se enro%ezca (p'R M,M), el azul de timol se uela amarillo (p'Q5,U) ! el ro%o de metilo se uela ro%o (p'R6,5). *stos datos indican que el p' de la solución se encuentra entre 5,U ! 6,5.

 C(!')as ,oes32ra,o de NaO& se ()ii*aro' e' a eperie'"ia N;= 9e utilizó 5,+ mL de a' O,+> en el caso en que se agregó anaran%ado de metilo, entonces a partir deA M =( N $ moles )/( V sol )

( 0.1 ) (2,1 # 10−3 )=( N $ moles) ∴ N $ moles

=2,1 # 10 −4 mol

 Eis)e pH < 0. C+,o epi"a es)e "aso 9abemos queA p' P -log G'H /ara los ácidos normales, la G'H es menor que uno, por lo que la operación logaritmo da resultado negatio ! se contrarresta con el [-[(menos) de la "órmula. /ara que el logaritmo sea positio ! por consecuencia el signo (-) le cambie a negatio, el alor de la concentración de ' tiene que ser ma!or que +. *sto 9\ puede suceder, son los que se llaman s#per ácidos o ácidos s#perprotonados. *n el caso del ácido clorhídrico, se puede obtener p'_s negatios cuando está al 6O` más o menos, igual con el ácido sul"#rico.


()gina +1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM 'a! soluciones que tienen un p' mu! negatio, incluso arias unidades de p' negatias. &na concentración 5 molar tiene un p'P -log 5 el cual es obiamente negatio, pero es que ha! soluciones hasta +6 ! +M molar de ácido ! estas tienen a#n p' más negatios. Lo que pasa es que la escala de p' se hizo en su momento para analizar p' [razonables[ ! es #til para la ma!oría de p' e$cepto algunos ácidos "uertes mu! concentrados que no se miden por su p' si no por la concentración del mismo en moles@litro.

 E !"ido -+r,i"o Q&COO& de#e s( 'o,#re a .e".o de .a#erse e'"o')rado e' e or2a'is,o de as .or,i2as as "(aes os ()ii*a' e' s(s ,e"a'is,os de de-e'sa -re')e a (' a)a(e e)erior@ Es de s(po'er (e e !"ido -+r,i"o 'o sea (' !"ido -(er)eK p(es de o "o')rario a)a"ara os )e1idos de a ,is,a .or,i2aK se .a e'"o')rado (e a "o's)a')e −4 de e(ii#rio de s( diso"ia"i+' a ?H;C@ es % C =1.77 # 10 @ a Es espo')a'eo e pro"eso de diso"ia"i+' de !"ido -+r,i"o 9í, es un proceso instantáneo esta disociación.

# :(5 "o'"e')ra"i+' de io'es .idro2e'o se e'"(e')ra e' ('a so("i+' @< M@ +¿ ¿ −¿+ H 3 O ¿ HCOOH + H 2 O→HCOO La concentración seráA

[ H ]

+¿

[ HCOOH ] Kc =¿ +¿¿

H

¿ ¿

−4

1.77 # 10

=¿

+¿¿

H

¿ ¿


()gina ,2


CONCLUSIONES GENERALES  *n el e$perimento N+ el precipitado blanco se produce debido a la reacción entre los iones l -  g  →

gl (/recipitado blanco)

 *l color ro%izo que se desprende en la solución al contacto con el g3 se debe a la reaccion r6P  5 g 

→

g5r6 (/recipitado ro%o ladrillo), esto se produce

debido a que el cloruro de plata es menos soluble que el cromato de plata.

 &n proceso de dilución genera que la solución "inal tenga una concentración menor de solutoC además resulta ser un procedimiento sencillo. /ero en caso de querer obtener una concentración determinada debemos tener cuidado al medir las cantidades inolucradas para tener un buen resultado.  La titulación de un ácido débil con una base "uerte es un proceso en cu!a "ase inicialA • •

La solución contiene un ácido débil diluido. *l p' depende de la ionización del ácido.


()gina ,*

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM +¿ .

•

9e puede usar la constante de equilibrio para buscar la concentración de H

¿

 /ara calcular el p' de soluciones se puede usar indicadores dependiendo del grado de el grado de e$actitud con que se quiere calcular ! dependiendo del p' de la solución !a que el indicador tiene un límite para aumentar el p' bastara con diluir la solución con agua.  Las bases siempre reaccionan con los ácidos, ambos "uertes, en una reacción llamada de neutralización, ! sus productos serán sus respectias sales ! agua.  *n el e$perimento 5, se nota que cada uno de los tubos tiene di"erente concentración, esto se puede obserar también debido al color de cada uno, ! gracias a ello en el e$perimento 3 pudimos determinar, por comparación de colores, la concentración del ácido desconocido.  &na de las "ormas como hallar la concentración de ciertas sustancias, es por medio de la titulación, con lo cual se medirá un olumen gastado necesario para que se "ormen los productos.

RECOMENDACIONES  Las mediciones se deben hacer con precisión, tener cuidado a la hora de pesar los reactios ! medir cuidadosamente el olumen en la probeta !a que pequeKos errores pueden llear a un mal cálculo.  *n el primer e$perimento debemos asegurarnos de medir cuidadosamente el olumen de reacción (olumen consumido hasta el momento en que parece el precipitado color blanco) esto nos permitirá luego hallar la concentración de los iones presentes en la solución.  *n el segundo e$perimento, preparar las mezclas de 'l con mucha precisión para obtener me%ores resultados ! al momento de aKadir las gotas de indicadores también se debe realizar con cuidado.  *n el tercer e$perimento, se debe comparar la mezcla desconocida con los resultados obtenidos en el e$perimento anterior. &n error en el e$perimento 5 nos di"icultaría ! generaría errores en el resultado de la e$periencia 3.  *n el cuarto e$perimento, se debe realizar con cuidado ! precisión para así poder obtener el olumen de a' al darse la titulación con el '3'. La#oratorio de $uí%ica II N&'

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM  *s necesario utilizar una bata de laboratorioC la misma protege tu ropa ! tu piel del contacto con reactios.

 &sar guantes para cuando sea necesario tocar alg#n instrumento que se ha!a e$puesto a una llama o durante el mane%o de ácidos ! bases.  &sar los lentes de protección en todo momento para eitar alg#n daKo a la ista al momento de mane%ar ácidos ! bases en este e$perimento.  sistir al día del laboratorio con conocimientos preios al tema para poder realizar el laboratorio en el menor tiempo posible ! con la ma!or precisión.

APLICACIONES APLICACIONES DE LAS REACCIONES ÁCIDO3BASE E a'!isis "(a')i)a)io *l traba%o más "recuente en todos los laboratorios químicos consiste en la realización e análisis cualitatios (qué sustancias ha! en una muestra) ! cuantitatios (cuánto ha! de cada una de ellas). *l análisis cuantitatio determina las cantidades de sustancias químicas e$presadas como pureza de muestras o concentración de disoluciones. /or e%emplo, determinar el ` de un determinado metal contenido en un mineral, el ` de ácido acético en un inagre, la concentración de cloro en el agua, etc. 9i la muestra es sólida, caso mu! habitual, lo más práctico es disolerla en agua, normalmente por reacción con ácidos, ! llear la disolución hasta un olumen per"ectamente determinado, para aplicar posteriormente a esa disolución técnicas e$perimentales con ob%eto de determinar su concentración. De entre esas técnicas (métodos ópticos, eléctricos, graimetrías ! olumetrías), La#oratorio de $uí%ica II N&'

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM una técnica elemental son las olumetrías o aloraciones olumétricas, que consisten en

medir ol#menes de dos disoluciones, una de ellas de concentración conocida, para determinar la concentración de la otra.

Reai*a"i+' de ('a o(,e)ra !"ido3#ase 9e toma una cierta cantidad de la disolución, ! se sit#a en un matraz erlenme!er, %unto con unas gotas de indicador. La elección del indicador se hace teniendo en cuenta el ácido ! la base que reaccionan. 9e prepara una disolución del agente alorante, de concentración conocida, ! con ella se llena la bureta. *l agente alorante será un ácido si el problema a alorar es una baseC análogamente, el agente alorante será una base si el problema a alorar es un ácido. 9e a aKadiendo poco a poco la disolución de la bureta, agitando el erlenme!er para lograr una mezcla rápida de ambos reactios. *sta adición se detiene en el momento del ira%e del indicador a un color persistente (punto "inal de la aloración). *ste cambio de color indica que las cantidades puestas a reaccionar han sido las estequiométricas. &na e$plicación teórica está basada en la teoría de
ÁCIDOS $ BASES EN LA VIDA COTIDIANA o se puede decir, que los !"idos ! las #ases nos sean sustancias e$traKas, todos hacemos uso de ellas a diario, ! no es de uso e$clusio en laboratorios como se podría llegar a pensar. otidianamente utilizamos sustancias cu!o uso precisamente radica en lo ácido o básicas que son. /or e%emplo podemos citar algunos alimentos u otras sustanciasA

 rutas ! alimentos de uso com#nA >uchos de estos alimentos contienen ácidos en su composición. /or e%emplo las naran%as, limones, pomelos ! en general las conocidas como "rutas cítricas contienen el ácido cítrico, de ahí su nombre. tras "rutas como es el caso de las manzanas contienen ácido málico. 9i hablamos de los !ogures, éstos contienen el "amoso ácido láctico ! otro alimento ácido por e$celencia es el inagre, el cual en su composición cuenta con el ácido acético. *l butanoico (ácido butírico, es un La#oratorio de $uí%ica II N&'

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM componente típico en las mantequillas, o en alimentos grasos en general, tanto de origen

animal como egetal. *l ácido tartárico "orma parte de las uas, ! es el componente que le otorga esa característica acidez. *stos son tan sólo unos e%emplos, muchísimos alimentos más de uso diario, contienen ácido

 0ambién es conocido el ácido clorhídrico el cual, %unto a otras sustancias, lo podemos encontrar "ormando parte del %ugo gástrico de nuestros estómagos, en donde realiza la "unción esencial de la digestión de los alimentos que ingerimos, ! además también act#a actiando enzimas digestias. 9e han hecho estudios que calculan que una persona adulta produce a diario entre dos ! tres litros de %ugo gástrico, con un p' ácido de en torno a +,M, con una concentración del O.6`

 /odemos hablar del origen de este ácidoC el ácido clorhídrico resulta de reacciones metabólicas, que producen iones ', los cuales pasan al estómago desde el plasma sanguíneo.  este paso se le conoce como transporte actio de sustancias, ! se encuentra catalizado por enzimas. /or otro lado, al mismo tiempo, para que se mantenga una cierta neutralidad de cargas, en el mismo sentido se mueen iones l-, en una cantidad igual, lo que da a la "ormación del 'l. l comer estimulamos la secreción de los iones ', de los cuales por lo general, una pequeKa proporción se reabsorbe en la membrana mucosa que se encuentra rodeando al estómago, lleando de nueo los iones ' al plasma. 9in embargo, la cantidad de ácido clorhídrico es ma!oritario, e$cesio, lo que genera molestias cuando e$iste un retorno masio de iones. *stas molestias son las conocidas como acidez de estómago, que de manera momentánea suele reducirse con la ingestión de un antiácido, el cual hace que disminu!a la concentración presente de iones '. lgunas sustancias de este tipo neutralizan el e$ceso de 'l en el %ugo gástrico.


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Facultad de Ingeniería Geológica Minera  Metal!rgica " FIGMM  *n cuanto a los prod(")os de i,pie*a, es de uso com#n la utilización de

sustancias con contenido en amoníaco ( '3), el cual es una base débil. /or otro lado, la sosa cáustica o el hidró$ido de sodio, son bases "uertes que se utilizan con "recuencia para la limpieza de caKerías. 0odos los productos por lo general, se encuentran mu! concentrados, por lo que

deben

ser

utilizados

con

precauciones.

 Los productos de .i2ie'e "orpora, como pueden ser los champ#s o geles de baKo, suelen mostrarnos claramente el p' que contienen, pues la acidez que tengan estas sustancias pueden in"luenciar en la óptima salud de nuestra piel o cabello. *l pelo se encuentra constituido por largas cadenas proteicas unidos por enlaces de di"erentes tipos. Los enlaces más débiles son los de hidrógeno, pues simplemente se pueden romper al mo%ar el pelo, aunque por lo general se uelen a "ormar cuando este se seca. 9i un champ# posee un p' menos que 6 o ma!or de U, a"ectaría en ma!or o menor grado a las uniones que e$isten en la cadena de proteínas, sobre todo si el champ# es "uertemente alcalino, lo que olería al cabello quebradizo, eliminando la grasa protectora ! deshidrataría el cuero cabelludo. sí pues, se recomienda un p' en torno al M para este tipo de productos. *n general, las sustancias ! productos para la higiene personal que sean mu! alcalinos resecarán la piel


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BIBLIOGRAFÍA

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Informe 5 de Quimica II

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