PRÁCTICA DE LABORATORIO N°08 QU-141 UNSCH
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍA QUIMICA Y METALURGIA – DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA QUIMICA
ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS LABORATORIO DE QUÍ MICA GENERAL “A” QUIMICA GENERAL QU – 141
PRÁCTICA N° 08
TITULACIÓN ÁCIDO-BASE Profesor:
Ing. Abdías Ascarza Moisés
Alumnos:
Albert Jefferson Jefferso n Espinoza Buleje Jhon Gilber Mancilla Llantoy
Día y Hora:
Martes 10 a.m. – 1p.m.
Fecha de ejecución de práctica:
16 de junio del 2015
Fecha de entrega del informe:
23 de junio del 2015
AYACUCHO – PERU 2015
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INTRODUCCIÓN
La naturaleza de las sustancias es una de los temas más estudiados por la química, ya que de acuerdo a ésta, están determinados los tipos de reacciones que se presentan de acuerdo a los reactivos en un proceso. La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en solución. Una solución de concentración conocida, llamada solución valorada, se agrega con una bureta a la solución que se analiza. En el caso ideal, la adición se detiene cuando se ha agregado la cantidad de reactivo determinada en función de un cambio de coloración en el caso de utilizar un indicador interno, y especificada por la siguiente ecuación de la titulación.
N A V A = NB VB Es por ello q este presente INFORME explica estos temas obtenidos mediante procesos experimentales de laboratorio y así de esa manera contribuir en aprendizaje del tema. Por lo cual continuando con la elaboración de nuestro informe en esta oportunidad presentamos el octavo informe de Titulación ácido - base en la cual está concentrado todo el esfuerzo y la experiencia del grupo que lo conforman, caracterizándolo así por el rigor y el empeño académico. Ayacucho, julio del 2015
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PRÁCTICA N° 08 TITULACIÓN ÁCIDO-BASE
1. OBJETIVOS Tener la capacidad de poder preparar una solución de hidróxido sodio de concentración conocida. Emplear el patrón estándar de biftalato de ácido de potasio para la determinación de la concentración de la solución de hidróxido de sodio por titulación. Poder aplicar perfectamente la teoría para poder determinar el porcentaje en peso del ácido acético en el vinagre por el método de titulación utilizando una solución valorada de NaOH. Familiarizarse con los conceptos ácidos-bases y reacciones de neutralización.
2. MARCO TEÓRICO FUNDAMENTO TEÓRICO: Definición de ácidos y bases según Arrhenius. a. Bases: Son compuestos que ceden iones OH- cuando son disueltos en un solvente como el agua. b. Ácidos: Son compuestos que ceden iones H + o H3O+ en soluciones acuosa. Estos iones presentan un color característico frente a ciertas sustancias orgánicas denominadas indicadores. Por ejemplo el indicador anaranjado de metilo da color rojo con los ácidos y amarillo con las bases.
Reacción ácido-base: 3
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Es aquella que tiene lugar entre un ácido y una base, es decir, se combinan los iones oxhidrilo e hidrógeno para formar agua.
H+ + OH-
H2O
Reacción de Neutralización: Es proceso en el cual el número de equivalencia de iones hidrógeno de una solución ácida es exactamente igual al número de equivalentes de iones hidroxilo de una solución básica. Por tanto si una solución ácida tiene indicador anaranjado de metilo, el color de la solución será roja y al neutralizarla con una solución básica el color virará al anaranjado, es decir un color intermedio entre el rojo y el amarillo; pero si se agregan uno o más gotas en exceso de base, el color de la solución se tornará amarillo lo que nos indica que la solución pasó a ser básica.
Equivalente gramo de un ácido: Es el peso molecular del ácido dividido por el número de hidrógenos que presenta su fórmula. Ejemplo: HCl
:
36,5/1 = 36,5
H2SO4
:
98/2 = 49
Equivalencia Gramo de una Base (de un hidroxilo): Es el peso molecular de la base dividido por el número de OH - (iones hidroxilo) en la fórmula. Ejemplo: KOH
:
Al (OH)3
:
56/1 78/3
= 56 = 26
Normalidad de las soluciones Ácidas: Se define como el número de equivalentes gramo de ácido disuelto en un litro de solución. Ejemplo: En un litro de solución: 4
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1 . 0 N de H2SO4 contiene 1 eq-g o 49g de H2SO4. 0 . 1 N de H2SO4 contiene 0.1 eq-g o 4.9g de H2SO4.
Normalidad de las Soluciones Básicas: Se define como el número de equivalentes gramo de base disuelto en un litro de solución. Ejemplo: En un litro de solución. 1 . 0 N de KOH contiene 1 eq-g o 56g de KOH. 0 . 1 N de KOH contiene 0.1 eq-g o 5.6g de KOH.
Valoración o Titulación: Es la operación que consiste en determinar la concentración de una solución problema empleando una solución estándar o patrón. Solución Problema: Es aquella cuya concentración se desconoce y que debe determinarse por titulación. Solución Estándar: Conocida también como solución patrón, y es aquella que tiene concentración conocida; y que se va a emplear para determinar la concentración de la solución problema.
Titulación Ácido-Base: Es un término general que puede adoptar la forma de alcalimetría o acidimetría: a. Acidimetría.- Consiste en la determinación de la concentración de una solución básica de concentración conocida (solución estándar). b. Alcalimetría.- Consiste en la determinación de la concentración de una solución básica (solución problema), empleando una solución ácida de concentración conocida (solución estándar). En la acidimetría, se puede determinar la cantidad de ácido que existe en una solución conociendo el volumen de una solución 5
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básica, de concentración conocida, necesaria para ácido. En la alcalimetría, se puede determinar la cantidad existe en una solución conociendo el volumen de ácida, de concentración conocida, necesaria para base.
neutralizar el de base que una solución neutralizar la
En alcalimetría, por ejemplo, en proceso se efectúa agregando el ácido sobre la base, gota a gota, con ayuda de una bureta y con permanente agitación de la solución básica. A medida que se adiciona el ácido, se irá neutralizando la base, hasta que llega un momento en que la cantidad de ácido adicionado es exactamente igual a la cantidad de base. En este momento se dice que se ha alcanzado el “punto de neutralidad” o “punto de equivalencia”. La
adición de una gota más de ácido provocará el cambio de color del indicador los cual nos señala que hemos llegado al “punto final” de
la titulación; debiendo suspenderse la adición de ácido. Se mide el volumen gastado de ácido y a través de cálculos, que más adelante se detallan, se determina la concentración de la base.
Punto Final.- Es aquél donde se produce el cambio de color del indicador. Punto de Equivalencia.- (en titulación ácido-base se denomina también “punto de neutralidad”). Es aquella en la que el número de equivalentes del ácido y de la base son exactamente iguales.
3. PARTE EXPERIMENTAL A.Materiales, equipos e instrumentos empleados Bureta Pinza para bureta Luna de reloj Fiola Pipeta graduada Espátula Erlenmeyer Vaso de precipitado
B.Reactivos empleados Hidróxido de sodio, NaOH 6
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Vinagre Fenolftaleina Agua destilada
C.Procedimiento experimental ENSAYO N° 1 PREPARACIÓN DE 250ml DE UNA SOLUCIÓN DE HIDRÓXIDO DE SODIO 0,1N 1.- La preparación de ésta solución la hicimos en la práctica n°7 (Preparación de soluciones) en el ensayo n°3 (preparar 100ml de NaOH 0,1M), pero como la solución era en MOLAR y ahora nos piden una solución con un 0,1N (NORMAL) nos aprovecharemos de esta fórmula: N=M. θ Dónde: θ es parámetro de la función, en esta función seria 1 la cual se obtiene del (OH) y la moralidad de la solución del ensayo n°3 es 0,1 (N = 0,1). Reemplazando los datos en la formula nos da como resultado: N = M. Y al reemplazar el dato de la molaridad nos quedaría que: N =0,1. Lo cual quiere decir que es lo mismo preparar una solución de 250ml de NaOH de 0.1M. a.- De otra manera seria calculando los gramos de hidróxido de sodio necesarios. b.- Pesar la cantidad calculada de NaOH lo más rápido posible (es hidroscópico) en una balanza analítica usando una luna de reloj. c.-Transvasar el NaOH a un vaso de precipitado, lavar con tres porciones de agua sucesivamente la luna de reloj, recoger en el vaso precipitado y luego aumentar agua hasta 20ml aproximadamente, disolver el soluto por agitación.
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d.- Transvasar la solución a una fiola, lavar el vaso de precipitado con tres pequeñas porciones de agua destilada y recoger en la fiola, luego completar con agua hasta el enrase. e.- Etiquetar y guardar la solución para utilizar en el siguiente ensayo.
ENSAYO N°2 TITULACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE NaOH CON BIFTALATO DE POTASIO
ENSAYO N° 3 DETERMINACIÓN DEL PORCENTAJE DE ÁCIDO ACÉTICO EN EL VINAGRE
Observaciones y/o datos A medida que fuimos desarrollando las prácticas sobre los ensayos nos dimos cuenta que la titulación o llamado valoración es el proceso de determinación del volumen necesario de solución (solución patrón) que reacciona con una masa o volumen determinado de una muestra. También podemos decir que es un proceso de adición de volúmenes de un ácido u otra base o viceversa hasta el punto final, pero en el ensayo una vimos que solo obtuvimos una solución la cual es homogénea de una solo fase, es decir que expresamos la concentración de las soluciones en unidades químicas, lo cual tiene la ventaja de permitir la interpretación cuantitativa directas de las soluciones y de las reacciones químicas en las que intervienen.
4. RESULTADOS (debidamente tabulado y/o ecuaciones químicas, cálculos, gráficas, etc.) ENSAYO N°1 8
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5. DISCUCIÓN DE RESULTADOS La neutralización o punto de equivalencia juega un papel muy importante en este tema ya que todos los ensayos que hicimos estuvieron neutralizadas para así no tener otros resultados insatisfechos y esto se realizó gracias a los indicadores que son también muy importantes para que se determine la concentración de una sustancia mediante un proceso químico que es valoración de un ácido fuerte con un patrón por lo cual nos muestran o se expresan mediante la expresión de colores, como por ejemplo lo que se dio en el ensayo 3 la cual se expresó con un color rosa débil y así en los demás ensayos.
6. CONCLUSIONES En este proyecto experimental a pesar de los conocimientos adquiridos en Química, en lo referente a los conceptos de ácidos y bases, concentración, peso equivalente y titulación. Se pudo la elaboración de una solución de hidróxido de sodio con 0,1N, se pudo titular una solución de NaOH con biftalato ácido de potasio y se pudo determinar el porcentaje de ácido acético en el vinagre.
7. RECOMENDACIONES Varios son los factores que debemos observar y recomendar en las titulaciones de soluciones de ácido-base, entre las más importantes se encuentran las siguientes: 1.- La pureza del ácido, la cual una vez conocida, nos permite preparar las soluciones en una concentración conocida y así estar fuera de los errores. 2.- Al momento de preparar la solución tener la precaución de verter el ácido sobre el agua destilada. 9
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El experimento requiere que al utilizar el potenciómetro, la medición de los volúmenes de reacción sean pequeños de tal manera que nos permitan registrar variaciones, también pequeños, para así poder determinar un gráfico "continuo" del sistema reaccionante y calcular el punto de equivalencia de acuerdo al concepto implícito de diferencial de la primera derivada, lo que dará lugar a errores pequeños en la determinación del mismo, y por lo tanto de la concentración de nuestra solución problema con una buena aproximación.
8. SOLUCION DEL CUESTIONARIO A. ¿A que se denomina punto de equivalencia? En titulación ácido-base se denomina también “punto de neutralidad”.
Es
aquella
en
la
que
el
número
de
equivalentes del ácido y de la base son exactamente iguales. Es decir: N° Eq-g ácido = N° Eq-g ácido B. Cuál es la finalidad de realizar la valoración de una solución? La finalidad es obtener la concentración de la solución problema y de su normalidad ya que la valoración es un método volumétrico para medir la cantidad de una disolución se necesita para reaccionar exactamente con otra disolución de concentración y volumen conocidos. Para ello se va añadiendo gota a gota la disolución desconocida o problema' a la otra disolución (disolución valorada) desde un recipientecilíndrico denominado bureta, hasta que la reacción finalize.
C.¿A qué se llama patrón primario? Un patrón primario también llamado estándar primario es una sustancia utilizada en química como referencia al momento de 10
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hacer una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con las siguientes características: 1. Tienen composición conocida. Es decir, se ha de conocer la estructura y elementos que lo componen, lo cual servirá para hacer los cálculos estequiométricos respectivos. 2. Deben tener elevada pureza. Para una correcta estandarización se debe utilizar un patrón que tenga la mínima cantidad de impurezas que puedan interferir con la titulación. Por ejemplo en cualquier caso, más del 98,5% de pureza, preferiblemente un 99,9%. 3. Debe ser estable a temperatura ambiente. No se pueden utilizar sustancias que cambien su composición o estructura por efectos de temperaturas que difieran ligeramente con la temperatura ambiente ya que ese hecho aumentaría el error en las mediciones. 4. Debe ser posible su secado en estufa. Además de los cambios a temperatura ambiente, también debe soportar temperaturas mayores para que sea posible su secado. Normalmente debe ser estable a temperaturas mayores que la del punto de ebullición del agua. 5. No debe absorber gases. No debe reaccionar con los componentes del aire. Ya que este hecho generaría posibles errores por interferencias, así como también degeneración del patrón. 6. Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. De esta manera se puede visualizar con mayor exactitud el punto final de las titulaciones por volumetría y además se pueden realizar los cálculos respectivos también de manera más exacta. 7. Debe tener un peso equivalente grande. Ya que este hecho reduce considerablemente el error de la pesada del patrón. Se debe tomar en cuenta la cantidad de patrón primario que debe pesarse para un análisis. Ejemplos de patrones primarios: 11
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Para estandarizar disoluciones de ácido: Carbonato de sodio Para estandarizar disoluciones de base: Biftalato ácido de potasio Para estandarizar disoluciones de oxidante: Hierro, trióxido de arsénico Para estandarizar disoluciones de reductor: Dicromato de potasio, yodato de potasio, bromato de potasio.
D.¿A qué se denomina estandarización? En química analítica, una solución estándar o disolución estándar es una disolución que contiene una concentración conocida de un elemento o sustancia específica, llamada patrón primario que, por su especial estabilidad, se emplea para valorar la concentración de otras soluciones, como las disoluciones valorantes. Un “estándar simple” se obtiene por dilución de un único elemento
o sustancia en un disolvente en el cual es soluble y con el que no reacciona. Como la mayoría de las muestras reales, contienen un variado rango de distintas sustancias, y si se mide la concentración de un elemento o sustancia en concreto, la muestra puede tener una composición diferente de la que se utilice como estándar. De hecho se suele usar por comodidad con fines comparativos los “estándares simples”: disoluciones estándares del elemento o
sustancia
pura
inexactitudes,
en
por
el
eso
disolvente. algunas
Esto
“muestras
puede
ocasionar
estándares”
son
diseñadas específicamente para que sean lo más parecidas posibles en su composición a las “muestras reales” que
pretendemos determinar.
E. ¿A qué se denomina punto final de titulación? Es aquél donde se produce el cambio de color del indicador (los indicadores son en realidad ácidos o bases en soluciones). BIBLIOGRAFÍA. 12
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Salomé Salcedo-Robert Álvarez Rivera-Ángel Egas Sáenz (1995) “QUIMICA EXPERIMENTAL” 1ra Ed. Ayacucho Perú.Edit Mercantil Robert Álvarez Rivera “Manual de Laboratorio” Ayacucho2015 Brescia, F. "Métodos de Laboratorio Químico" Edit. CESCA. México (1970). pp. 99-119. www.monografias.com › Química https://es.wikipedia.org
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