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UNI-FIQT

LABORATORIO DE FISICO-QUIMICA II

CONTENIDO

1. OBJETIVO

2

2. FUNDAMENTO TEORICO

2

3. DATOS

4

4. TRATAMIENTO DE DATOS

6

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS

10

6. CONCLUSIONES

11

7. RECOMENDACIONES

11

8. BIBLIOGRAFIA

12

TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

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LABORATORIO DE FISICO-QUIMICA II

LABORATORIO N° 5

TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS 1. OBJETIVO  Analizar el comportamiento de los electrolitos fuertes y débiles en una neutralización acidobase.

 Determinar el punto equivalente en las titulaciones. 2. FUNDAMENTO TEORICO Titulaciones conductimétricas En estas titulaciones se sigue el curso de la reacción midiendo la conductividad de la solución. Como todas las soluciones iónicas son conductoras, cualquier tipo de titulación se puede efectuar conductimétricamente, siempre y cuando estén involucradas substancias iónicas. El que el punto equivalente así obtenido sea bueno o malo depende del contraste entre la conductividad del reactivo y la conductividad de los productos de la titulación. Consideremos cómo cambiará la conductancia de una solución de un electrolito fuerte A+B- luego del agregado de un reactivo C+D-, suponiendo que A+ reacciona con D- del reactivo titulante. Si el producto de la reacción AD es escasamente soluble o escasamente ionizado, la reacción se puede escribir: A+B- + C+D- ↔ AD + C+BEn la reacción entre A+ y D-, los iones A+ son reemplazados por C+ durante la titulación. A medida que avanza la titulación, la conductancia aumenta o disminuye dependiendo de si la conductancia de C+ es mayor o menor que la de A+.

Curvas de Titulación La forma de las curvas de titulación conductimétricas depende de la diferencia entre la conductividad de los reactivos y la de los productos de la titulacion. Sin embargo, para establecer un punto de equivalencia conductimétrico, se necesitan suficientes mediciones experimentales para definir la curva de titulación. Luego de corregir el cambio de volumen, se grafican los datos de conductancia en función del volumen de reactivo titulante. Posteriormente se extrapolan las dos porciones lineales y se obtiene el punto de equivalencia en la intersección de ambas. En la figura 1 se muestran algunas formas típicas de las curvas de titulación ácido-base por métodos conductimétricos. TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

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Figura 1. Algunas curvas de titulacion acido-base por métodos conductimétricos.

Puede considerarse otro tipo de titulación conductimétrica la ventaja de este tipo, es que se pueden realizar titulaciones de mezcla de ácidos.

Figura 2. Titulaciones conductimétricas de mezclas de ácidos.

3. DATOS TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

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3.1 DATOS EXPERIMENTALES:  Titulación HCl 0.02M con NaOH (Caso A) VNaOH (mL)

k(µS/cm)

VNaOH (mL)

k(µS/cm)

0

768

2.5

252

0.5

679

3.0

262

1.0

565

3.5

337

1.5

455

4.0

409

2.0

348

4.5

479

Tabla 1. Datos experimentales de volumen de NaOH y conductancia para la titulacion de HCl.

 Titulación HAc 0.02M con NaOH (Caso B) k(agua destilada) = 0.8 µS/cm VNaOH (mL)

k(µS/cm)

VNaOH (mL)

k(µS/cm)

0

54.2

10.0

1211

0.2

49.4

11.0

1348

0.4

50.2

12.0

1483

0.6

55.6

13.0

1602

0.8

63.7

14.0

1740

1.0

71.2

15.0

1866

2.0

119.9

16.0

1994

3.0

234

17.0

2120

4.0

381

18.0

2240

5.0

520

19.0

2370

6.0

664

20.0

2480

7.0

806

21.0

2600

8.0

945

22.0

2720

9.0

1081

Tabla 2. Datos experimentales de volumen de NaOH y conductancia para la titulacion de HAc.

 Titulación 10 mL de HCL 0.02M y 5 mL HAc 0.02M con NaOH (Caso C) k(agua destilada) = 1.8 µS/cm TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

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VNaOH (mL)

k(µS/cm)

VNaOH (mL)

k(µS/cm)

0

600

8.0

877

0.5

491

8.5

947

1.0

391

9.0

1015

1.5

296

9.5

1076

2.0

226

10.0

1143

2.5

211

10.5

1213

3.0

233

11.0

1265

3.5

264

11.5

1339

4.0

321

12.0

1403

4.5

391

12.5

1469

5.0

466

13.0

1534

5.5

529

13.5

1599

6.0

601

14.0

1664

6.5

672

14.5

1729

7.0

740

15.0

1785

7.5

810

Tabla 3. Datos experimentales de volumen de NaOH y conductancia para la titulacion HCl + HAc.

 Estandarización de NaOH Caso A

Caso B

Masaftalato

0.3 g

Masaftalato

0.3 g

VNaOH

15.5 mL

VNaOH

14.8 mL

[ NaOH ]

0.095 M

[ NaOH ]

0.099 M

Tabla 4. Datos experimentales para estandarizar el NaOH.

4. TRATAMIENTO DE DATOS TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

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 Con los datos obtenidos experimentalmente, para cada tipo de titulacion caso A, B y C, trazar una gráfica de la variación de la conductancia (S). con el volumen titulante NaOH (mL). Comparar las curvas teóricas y experimentales.

Volumen de NaOH (mL)

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0

0.5

1

1.5

2

GRAFICA k vs. V

2.5 P.E.

3

3.5

P.E. = 2.66 mL

4

4.5

CASO A

Conductancia (µS/cm) Figura 3. Gráfica conductancia vs volumen titulante para el Caso A.

TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

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0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0

P.E. 2

4

6

8

Conductancia (µS/cm) Figura 4. Gráfica conductancia vs volumen titulante para el Caso B.

TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

7

Volumen de NaOH (mL)

10

12

GRAFICA k vs. V

14

16

18

P.E. = 1.6352 mL

20

22

CASO B

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Volumen de NaOH (mL)

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0

1

P.E.1

3 P.E.2

5

7

GRAFICA k vs. V

9

11

13

P.E.1 = 2.1 mL P.E.2 = 3.34 mL

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CASO C

Conductancia (µS/cm) Figura 5. Gráfica conductancia vs volumen titulante para el Caso C.

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Figura 6. Curva de titulación conductimétrica de HCl 0.001 M con NaOH

Figura 7. Curva de titulación conductimétrica de HAc 0.001 M con NaOH

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Figura 8. Curva de titulación conductimétrica de HCl 0.001 M y HAc 0.001 M con NaOH

5. DISCUSION DE RESULTADOS Reacción en la titulacion conductimétrica del ácido clorhídrico: HCl + NaOH → NaCl + H2O Al comparar las figuras 3 y 6 la conductancia primero disminuye, debido al reemplazo del ion hidronio por un número equivalente de iones sodio de menor movilidad hasta un punto de equivalencia, donde las moles de la base han neutralizado completamente las moles del ácido presente en la solución, y luego del punto de equivalencia, aumenta rápidamente con el agregado de base fuerte debido al aumento de las concentraciones de iones sodio y oxhidrilo. Reacción en la titulacion conductimétrica del ácido acético: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Mientras para las figuras 4 y 7 presenta en los primeros puntos porciones de curva y esto es porque la concentración de los iones hidronio es más pequeña que la de un ácido fuerte y debido también a que la adición de base establece un sistema amortiguador y la consiguiente disminución de la concentración de iones hidronio. Coincide con esta reducción, el aumento de la concentración de ion sodio y de la base conjugada del ácido. Estos dos factores actúan oponiéndose uno al otro. Al principio, predomina la disminución de la concentración de iones hidronio y se observa una reducción de la conductancia. Al progresar la titulación, el pH se estabiliza y resulta finalmente un aumento lineal de la conductancia. Después del punto de equivalencia, la curva adquiere pendiente más pronunciada debido a la mayor conductancia iónica del ion oxhidrilo. TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

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Reacción en la titulacion conductimétrica de la mezcla del ácido clorhídrico más ácido acético: 1RA RT: HCl + NaOH → NaCl + H2O 2 RT: CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Y por último para las figuras 5 y 8 el comportamiento esta descrito por diferentes etapas: al inicio y antes del primer punto de equivalencia la concentración de iones H+ lo impone el ácido fuerte porque el HAc es un ácido débil y en presencia de un ácido fuerte es a un más débil. En el primer punto de equivalencia el ácido fuerte es neutralizado porque la concentración de H+ lo imponen los protones provenientes de la disociación del ácido acético. Antes del segundo punto de equivalencia la conductancia es impuesto por el par conjugado ácido acético/acetato. En el segundo punto de equivalencia no los da la hidrólisis del acetato (neutralización del ácido acético). Después del punto de equivalencia es impuesto por el exceso del ion oxhidrilo. DA

6. CONCLUSIONES  Las curvas de valoración presenta tendencia lineal para electrolitos fuertes y para electrolitos débiles varía con un comportamiento prácticamente lineal en algunas regiones.  Para un solo componente se presente un solo punto de equivalencia mientras para un mezcla de ácido fuerte y débil presentan 2 puntos de equivalencia; siendo el primer punto la neutralización del ácido fuerte y el segundo punto la neutralización del ácido débil.  Los iones más móviles son H+ y OH-.  Las titulaciones conductimétricas son de gran ayuda para soluciones extremadamente diluidas.

7. RECOMENDACIONES  Se sugiere realizar la medida correcta de volumen con la pipeta graduada.  Es necesario el buen lavado del conductímetro para evitar que residuos de soluciones más o menos concentradas afecten la conductividad de la solución.

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8. BIBLIOGRAFIA  Arthur Adamson, "Quimica Fisica"; Espana1979 Editorial Reverte, Version castellana. Pag 575 -583.  Castellan W., "Fisicoquimica", 2da edicion, Fondo Interamericano S.A., Mexico 1978. Pag.462 465. Páginas web

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