LAboratorio 1 Quimica Industrial Final

SECCION: A
GRUPO: 1
LABORATORIO DE QUIMICA INDUSTRIAL I
Integrantes
Sección

1.º Altamirano Acevedo,Hugo

2.º Campos Aliaga, Jesús

3.º Chuquii Espinoza, Carlos *

A

Mesa:
Fecha de realización:
22-8-13

1

Fecha de entrega: 29-8-13

PRACTICA DE LABORATORIO N°1
"TITULACIONES ALCALINOMETRICAS"
TABLA DE SIMBOLOS Y UNIDADES

SIMBOLO
UNIDADES S I
DEFINICION
Temperatura
T
K
Es una magnitud referida a las nociones comunes de caliente, tibio o frío que puede ser medida con un termómetro.
Masa
M
Kg
Es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo.
Volumen
V
m3
Está definida como la extensión en tres dimensiones de una región del espacio.
Concentración
mol
mg/L
Cantidad de materia que hay en tantas entidades elementales

OBJETIVOS:-

Efectuar las determinaciones alcalimétricas por métodos prácticos en soluciones acuosas que contienen:
Bicarbonatos HCO3-
Carbonatos CO3-2
Hidróxidos OH-
Determinar alcalinidad P y la alcalinidad M o Total de las soluciones acuosas.
Determinar la concentración de bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos, presentes en las soluciones alcalinas.

INTRODUCCION

En este presente trabajo se trata sobre la determinación de alcalinidad aplicando la técnica volumétrica, donde se usó como titulante ácido clorhídrico previamente estandarizado y las muestras fueron elaboradas por nosotros mismos; simulando una muestra alcalina con las condiciones adecuadas para aplicar la volumetría.
La determinación de alcalinidad o también conocido como alcalimetría, esta técnica es aplicada en muchas industrias, para el control de procesos de purificación de aguas residuales y calidad del agua de regio.
La alcalinidad está definida como la capacidad de amortiguar iones hidronio hasta un determinado pH igual 4.5. La alcalinidad es causada principalmente por los hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos presentes en solución y, en menor grado, por boratos, silicatos y fosfatos.
Alcalinidad= OH-+2CO3-2+HCO3-
La alcalinidad en el agua se expresa como OH-, CO3-2, HCO3- (mg/L o ppm)

MATERIALES, PRODUCTO Y MÉTODO:

MATERISALES
Bagueta
Luna de reloj
Vaso 400 mL
Bureta
Porta bureta
Matraz Erlenmeyer de 250 mL
Espátula
Plancha de calentamiento
Balanza
Soporte
PRODUCTOS
Ca2CO3
NaOH
CaHCO3
Fenolftaleína
Anaranjado de metilo
HCl 0.5N

METODO
Determinar los peso respectivos: Ca2CO3, NaOH y CaHCO3.
Preparar las diferentes soluciones: Ca2CO3 0.25N, NaOH 0.3N y CaHCO3 0.25N en la Fiolas aforadas de 250mL.
Instalar los equipos paras la titulaciones respectivas.
Una vez preparado el HCl 0.5N, verter en la bureta y tomar le volumen de aforado.
Una vez preparado las diferentes soluciones, obtener una alícuota de 25mL y verterlo en EL matraz Erlenmeyer de 250Ml.
Seguidamente agregar 3 gotas del indicador fenolftaleína
Valorar cuidadosamente hasta un volumen a determinar y tomar apuntes.

RESULTADOS EXPERIMENTALES:
1-CALCULO DEL PESO PARA LA PREPARACIÓN DE REACTIVOS

Solución
Concentración (N)
Volumen (mL)
Peso equivalente
Peso a Usar (g)
B
Na2CO3
0,25
250
52.995
3,31
C
Na2CO3
NaHCO3
0,3
0,2
250
52.995
84,01
3,97
4,20
D
Na2CO3
NaOH
0,3
0,2
250
52.995
40,00
3,97
2,00
E
NaHCO3
0,25
250
84,01
5,25
F
NaOH
0,3
250
40,00
3,00

Conclusión de la elaboración de Soluciones:

La elaboración de soluciones sobre todo cuando se trabaja con iones carbonato y bicarbonatos se tiene que ser demasiado cuidadosos ya que la composición de una solución se debe medir en términos de volumen y masa, por lo tanto es indispensable medir con instrumentos de medición muy precisos y ser cuidadosos al momento de hacerlo para poder tener y conocer la cantidad de soluto disuelto por unidad de volumen o masa de disolvente, ósea es decir su concentración. Durante cualquier trabajo experimental, el uso de soluciones se hace indispensable, por lo que también es necesario conocer los procedimientos de su elaboración ya que todos los compuestos pueden ser afectados por distintas variables como temperatura, el aire, intensidad de luz, entre otros.

2-OBEJETIVO: DETERMINAR ALCALINIDAD P, LA ALCALINIDAD M A LAS SOLUCIONES B HASTA F LAS CONCENTRACIONES EN mg/L

Una valoración ácido-base es la determinación de la concentración de un ácido o de una base mediante la neutralización exactamente la base con un ácido de concentración conocida. Esto permite el análisis cuantitativo de la concentración de una solución de base desconocida. Se hace uso de la reacción de neutralización que se produce entre ácidos y bases y el conocimiento de cómo los ácidos y bases reaccionarán si se conocen sus fórmulas.

SOLUCION B: LAS SOLUCION SOLO CONTIENE Na2CO3

CO3= + H+ HCO3-
HCO3 - + H H2CO3

Solución
Concentración (N)
Volumen de Muestra
Volumen de gasto HCl(0.5N)
Cantidades
B
Na2CO3
0,25
50 ml
VF= 22.8
1era muestra

VAM=22.4

ALCALINIDAD P = 228 meq /L

ALCALINIDAD M (2P) = 456meqL

CONTENIDO DE CO3= = 2 P = 456meqL

CONTENIDO DE CO3= = mg/LCO3= =13440 mg/L

Determinación carbonato en una solución:

En el experimento siguiente podemos percibir que el volumen de ácido gastado para hacer vivar el indicador de fenolftaleína (VP) es muy semejante al volumen gastado para hacer vivar el indicador anaranjado de metilo, por ello podemos concluir que son iguales experimentalmente.

SOLUCION C: LAS SOLUCION SOLO CONTIENE Na2CO3 y NaHCO3

CO3= + H+ HCO3-

HCO3 - + H H2CO3

Solución
Concentración (N)
Volumen de Muestra
Cantidades
C
Na2CO3 - NaHCO3
0.3-0.2
20 ml
VF= 5.6
1era muestra

VAM=12.7

ALCALINIDAD P =140 meq /L

ALCALINIDAD M = 457.5meqL

CONTENIDO DE CO3= = 2 P = 280meqL

CONTENIDO DE HCO3-= (M-2P) = 317.5meqL

CONTENIDO DE CO3= = mg/LCO3= 8400 mg/L
CONTENIDO DE HCO3- = mg/LHCO3- =10827.5 mg/L

Determinación Carbonato y bicarbonato en una solución:

En este experimento siguiente se comprueba que el volumen para hacer virar al anaranjado de metilo (Vam) es mayor que el volumen gastado para hacer virar a la fenolftaleína (Vfe).

SOLUCION D: LAS SOLUCION SOLO CONTIENE Na2CO3 y NaOH

CO3= + H+ HCO3-
OH- + H H2O
HCO3 - + H H2CO3

Solución
Concentración (N)
Volumen de Muestra
Cantidades
D
Na2CO3 - NaOH
0.3-0.2
50 ml
VF= 32.5
1era muestra

VAM=13.7

ALCALINIDAD P = 325 meq /L

ALCALINIDAD M = 462meqL

CONTENIDO DE CO3= = 2 (M-P) = 137meqL

CONTENIDO DE OH-= (2M-P) = 599meqL

CONTENIDO DE CO3= = mg/LCO3= 8220 mg/L
CONTENIDO DE OH- = mg/LOH- =3196 mg/L

Determinación de carbonato y iones hidroxilo en una solución:

En este experimento el volumen de ácido gastando para hacer virar a la fenolftaleína (Vf) es mayor que el volumen de ácido gastado para hacer virar el anaranjado de metilo (Vam)

SOLUCION E: LAS SOLUCION SOLO CONTIENE NaHCO3

Solución
Concentración (N)
Volumen de Muestra
Cantidades
E
NaHCO3
0.25
20 ml
VAM= 9.3
1era muestra

ALCALINIDAD P = 0 meq/L

ALCALINIDAD M = 232.5meqL

CONTENIDO DE HCO3- = 232.5meqL

CONTENIDO DE HCO3- = mg/LHCO3- =14182.5 mg/L

Determinación de bicarbonato en una solución:

En este experimento no se obtiene un volumen de ácido para hacer virar la fenolftaleína debido que el NaHCO3 se encuentra en un Ph más bajo que del rango de la fenolftaleína, pero si obtenemos un volumen de gasta con el anaranjado de metilo.

SOLUCION F: LAS SOLUCION SOLO CONTIENE NaOH

OH- + H H2O

Solución
Concentración (N)
Volumen de Muestra
Cantidades
F
NaOH
0.3
20
VF= 8.9
1era muestra

ALCALINIDAD P = 222.5 meq /L

CONTENIDO DE OH-= 222.5meqL

CONTENIDO DE OH- = mg/LOH- =3782.5 mg/L

Determinación de iones Hidroxilo en una solución:

En el experimento siguiente obtenemos un gasto de ácido para hacer virar a la fenolftaleína debido a la presencia de OH, pero no hay gasto para hacer virar la solución con anaranjado de metilo debido que el ph decae rápidamente a un ph acido.

3- DETERMINAR BICARBONATO, CARBONATO E HIDROXIDO EN LA MUESTRA

Solución
Concentración (N)
Volumen de Muestra
Cantidades
1
Muestra
-
25
VF= 1.6
VAM= 0.1
1era alícuota
1
Muestra
-
25
VF= 1.6
VAM=0.1
2era alícuota
1
Muestra
-
25
VF =1.7
VAM= 0
3era alícuota

Promedio=1.63

Solo hay presencia de OH-= VF = 1.6 VAM= Nulo

ALCALINIDAD P = 32.6meq /L

CONTENIDO DE OH-=32.6meqL

CONTENIDO DE OH- = mg/LOH- =1.63 mL×0,5N×17g/eq0,025L=554.2 mg/L

Determinación alcalimetría en la solución:

En el experimento siguiente de determinación alcalimetría de una muestra solo notamos que había un hasta para hacer virar la solución con fenolftaleína y no obteníamos gasto para hacer virar la solución con anaranjado de metilo.

CONCLUSIONES
Se logró comprobar que si en la solución existe OH- no existirá volumen de gasto para solución con anaranjado de metilo
Se logró comprobar que si en la solución existe HCO3- no existirá volumen de gasto para la solución con fenolftaleína y sì para la solución con anaranjado de metilo.
Se logró comprobar que si en la solución existe HCO3- y CO3= el volumen de gasto para la solución con anaranjado de metilo será mayor que el volumen de gasto para la solución con fenolftaleína
Se logró comprobar que si en la solución existe CO3= y OH- el volumen de gasto para la solución con fenolftaleína será mayor que el volumen de gasto para la solución con anaranjado de metilo.

OBSERVACIONES:
En las mezclas de iones Hidroxilo, carbonatos y bicarbonatos los constituyentes presentes pueden determinarse por valoraciones que implican la utilización de dos indicadores.
La interacción de la mezcla de iones hidroxilo y carbonatos con un ácido fuerte puede ser considerada como un proceso, que se verifica en tres etapas :
Condición
Etapas
pH = 8.31
OH- + H H2O

CO3= + H+ HCO3-
pH=3.84
HCO3 - + H H2CO3

Para eliminar la presencia de CO2del agua esta se tiene que hervir ya que se transforma en un contaminante en la soluciones, también se tiene que evitar la agitación fuerte de la solución, ya que si se agita fuerte este facilitaría la absorción de CO2 del aire.

CONCLUSIONES GENERALES:
Se logró efectuar la determinaciones alcalimétricas para soluciones con HCO3-, CO3= y OH-
Se logró determinar que en la muestra problema ahí presencia de OH-=554.2 mg/L
En la determinación de la muestra se hubo una pequeña cantidad de gasto de anaranjado de metilo lo que indicaría presencia de carbonatos lo cual no es cierto por lo siguiente: Como se sabe, los álcalis solidos absorben del aire el CO2( y el vapor de agua), transformándose en CO3= con la siguiente rxn:
NaOH + CO2 Na2CO3
Debido a eso la solución de sosa caustica contiene siempre impurezas de CO3=.

CUESTIONARIO
En una titulación de 25ml de la solución que contiene una mezcla de Na2CO3 y NaHCO3 en presencia de fenolftaleína se utilizó 25.5ml de HCL 0.5N y en presencia de naranja de etilo se gastó 28.2ml mas de HCL 0.5N.
¿Cuántos gramos de cada sustancia están contenidos en 150ml de solución?

mgLNa2CO3=NaxVaxPeVm

mgLNa2CO3=0.5meqmlx51mlx53mgmeq25x10-3L=54060mgL

54060mg 1000ml
Xmg 150ml
Xmg=8.109g de Na2CO3 en 150ml

mgLNaHCO3=NaxVaxPeVm

mgLNaHCO3=0.5meqmlx2.7mlx84mgmeq25x10-3L=4536mgL

4536mg 1000ml
Xmg 150ml
Xmg=0.6804g de NaHCO3 en 150ml

Una muestra de 2000 mL de agua requiere 13 mL de ácido clorhídrico 0,05 N para alcanzar el pH de 8,3 y 16 mL adicionales de ácido clorhídrico a pH 4,5. Determine la alcalinidad total del agua y la alcalinidad de cada una de las formas existentes.

volumen 1(Vp)=13ml de HCL 0.05N
volumen 2(VM)=16ml de HCL 0.05N

Alcalinidad P=13ml×0,05N2000mLx1000=0,325meql
Alcalinidad M=13+16ml×0,05N2000mLx1000=0,725meql

Alcalinidad de cada una de las formas
Alcalinidad de CO3==2AlKP=0.65meql
Alcalinidad de HCO3-=(ALK M-2ALK P)=0.075meql
Se toma una muestra de 100 mL de agua de pozo de una planta industrial. Al agregar unas tres gotas de fenolftaleína se mantiene incolora. Luego se añade 3 gotas de naranja de metilo y el agua da coloración naranja. Se requiere agregar a la muestra de agua 5 mL de HCl 0,1 N para que produzca el viraje a color rojo.

Alcalinidad P=0ml×0,05N×1000 mL/L100mL=0meq/L
Alcalinidad M=5ml×0,1N×1000 mL/L100mL=5meq/L

REFERENCIA BIBLIOGRAFIACA

Gilbert, H. Ayres. (1970).Análisis químico cuantitativo (2nd ed.) Madrid: Harla, S.A

Arthur,L. Vogel.(1960).Química analítica cuantitativa. Buenos Aires: Kapelusz

ANEXOS 1:
CALCULOS Y FORMULAS
1-PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

FORMULA: N.V=WP-eq calculamos el peso necesario para cada solución.
b). Preparar 250 ml de solución 0.25N de Na2CO3
NxV=WPe
0.25x0.25=WNa2CO353
WNa2CO3=3.15g

C). Preparar 250ml de solución que sea a la vez, 0.3N de Na2CO3 y 0.2N de NaHCO3

NxV=WPeq
0.3x0.25=WNa2CO353
WNa2CO3=3.98g
NxV=WPeq
0.2x0.25=WNaHCO384
WNaHCO3=4.20g

D). Preparar 250 ml de solución que sea a la vez 0.3N de Na2CO3 y 0.2N de NaOH.

NxV=WPeq
0.3x0.25=WNa2CO353
WNa2CO3=3.98g
NxV=WPeq
0.2x0.25=WNaOH40
E. Preparar 250 ml de solución 0.25N de NaHCO3
NxV=WPeq
0.25x0.25=WNaHCO384
WNaHCO3=5.25g

F). Preparar 250 ml de solución 0.3N NaOH
Nx V=WPeq
0.3x0.25=WNaOH40
WNaOH=3.00 g
WNaOH=2.0
CÁLCULOS DE LAS ALCALINIDADES P Y M
SOLUCION B
ALCALINIDAD P = 22.8 x 0.5 50x 1000=228 meq /L

ALCALINIDAD M (2P) = 2 x 22.8 x 0.550 x 1000=456meqL

SOLUCION C

ALCALINIDAD M = (5.6+12.7) x 0.520 x 1000=457.5meqL

SOLUCION D

ALCALINIDAD M = (32.5+13.7) x 0.550 x 1000=462meqL

SOLUCION E
ALCALINIDAD P = 0 meq/L

ALCALINIDAD M = 9.3 x 0.520 x 1000=232.5meqL

SOLUCION F
ALCALINIDAD P = 8.9 x 0.5 20x 1000=222.5 meq /L
Muestra
ALCALINIDAD P = 1.63 x 0.5 25x 1000=32.6meq /L

CALCULOS DEL CONTENIDO DE HIDROXILO, CARBONATO Y BICARBONATO DE LAS SOLUCIONES EXPRESADOS EN mg/L

SOLUCION B
CONTENIDO DE CO3= = mg/LCO3= =2x22.4mL×0,5N×30g/eq0,050L=13440 mg/L
SOLUCION C
CONTENIDO DE HCO3- = mg/LHCO3- =(12.7-5.6)mL×0,5N×61g/eq0,020L=10827.5 mg/L

SOLUCION D
CONTENIDO DE OH- = mg/LOH- =(32.5-13.7)mL×0,5N×17g/eq0,050L=3196 mg/L
SOLUCION E
CONTENIDO DE HCO3- = mg/LHCO3- =9.3 mL×0,5N×61g/eq0,020L=14182.5 mg/L

SOLUCION F
Muestra


LAboratorio 1 Quimica Industrial Final

Recommend Documents