Inf 1

UNIV ERSI DAD NACI ONA L DE INGE NIERI A FACU LTAD DE INGE NIERÍ A AMBI ENTA L VALORACIONES ÁCIDO- BASE. CURSO: Fisicoq

Views 102 Downloads 1 File size 435KB

Report DMCA / Copyright

DOWNLOAD FILE

Recommend stories

Citation preview

UNIV ERSI DAD NACI ONA L DE INGE NIERI A FACU LTAD DE INGE NIERÍ A AMBI ENTA L

VALORACIONES ÁCIDO- BASE. CURSO: Fisicoquímica. PROFESORA: Bilma Yupanqui. CODIGO DE CURSO: AA233

INTEGRANTES: Lorenzo Castillo Martha Claudia. Mendez Sulca Santa Rodriguez León Jose

2015



INTRODUCCIÓN:

El siguiente informe describe el capítulo de los compuestos ácidos y básicos, estos tipos de sustancias químicas se conocen ya desde hace siglos, cuando nuestros antepasados descubrieron que algunos alimentos como el vinagre, el jugo de limón y entre otros tenían un sabor ácido; sin embargo no fue hasta hace unos cuantos cientos de años que se descubrió el origen de este sabor. También es cierto que los ácidos se presentan de diferentes maneras en nuestra vida cotidiana, en los utensilios de limpieza de hogar como el ácido clorhídrico más conocido como ácido muriático, medicamentos, entre otros. Por el lado de las bases también es de suma importancia su aplicación los hidróxidos de sodio y de potasio son usados frecuentemente para fabricar jabones sólidos y líquidos respectivamente, el hidróxido de magnesio y el hidróxido de aluminio son usados frecuentemente en la industria farmacéutica como antiácidos. Como dijimos líneas arriba, los ácidos y bases son muy frecuentes en nuestra vida y en muchas ocasiones se busca un equilibrio para formar soluciones ni muy ácidas ni muy alcalinas. RESUMEN: En el presente trabajo de laboratorio se va a tener soluciones de NaOH a 0.1M ; HCl a 0.1M.y ácido Acético a 0.1M en diferentes cantidades de volumen para así hallar las valoraciones para un ácido fuerte-base fuerte, para un ácido débil-base fuerte y para un ácido fuerte-base débil. OBJETIVOS:  Conocer el concepto de valoración como un procedimiento de amplio uso en el laboratorio para el análisis cuantitativo.  Consolidar los conceptos de ácido, base, pH e indicador que se aprendió en clase.  Determinar el punto de equivalencia. FUNDAMENTO TEÓRICO:  Ácido: Cuando en una solución la concentración de iones hidrógeno (H +) es mayor que la de iones hidróxilo (OH–), se dice que es ácida.  Base: O alcalina a la solución cuya concentración de iones hidrógeno es menor que la de iones hidróxilo.  Una solución es neutra cuando su concentración de iones hidrógeno es igual a la de iones hidróxilo. El agua pura es neutra porque en ella [H+] = [OH–]. La primera definición de ácido y base fue acuñada en la década de 1880 por Svante Arrhenius quien los define como sustancias que pueden donar protones (H+) o iones hidróxido (OH-), respectivamente. Esta definición es por supuesto incompleta, pues existen moléculas como el amoniaco (NH 3) que carecen del grupo OH- y poseen características básicas. Una definición más general fue propuesta en 1923 por Johannes Brönsted y Thomas Lowry quienes enunciaron que una sustancia ácida es aquella que puede

donar H+, exactamente igual a la definición de Arrhenius; pero a diferencia de éste, definieron a una base como una sustancia que puede aceptar protones. Una definición más general sobre ácidos y bases fue propuesta por Gilbert Lewis quien describió que un ácido es una sustancia que puede aceptar un par de electrones y una base es aquella que puede donar ese par. Cuadro comparativo entre ácido y base: Ácidos

Tienen sabor agrio (limón, vinagre, etc). En disolución acuosa enrojecen la tintura o papel de tornasol Decoloran la fenolftaleína enrojecida por las bases Producen efervescencia con el carbonato de calcio (mármol) Reaccionan con algunos metales (como el cinc, hierro,…), desprendiendo hidrógeno Neutralizan la acción de las bases En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellos, al mismo tiempo una descomposición química Concentrados destruyen los tejidos biológicos vivos (son corrosivos para la piel) Enrojecen ciertos colorantes vegetales Disuelven sustancias Pierden sus propiedades al reaccionar con bases



Bases

Tiene sabor cáustico o amargo (a lejía) En disolución acuosa azulean el papel o tintura de tornasol Enrojecen la disolución alcohólica de la fenolftaleína Producen una sensación untuosa al tacto Precipitan sustancias disueltas por ácidos Neutralizan la acción de los ácidos En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellas, al mismo tiempo, una descomposición química Suaves al tacto pero corrosivos con la piel (destruyen los tejidos vivos) Dan color azul a ciertos colorantes vegetales Disuelven grasas y el azufre Pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos Se usan en la fabricación de jabones a partir de grasas y aceites

pH: Es una medida de la acidez o de la alcalinidad de una sustancia. Los ácidos y las bases tienen una característica que nos deja poder medirlos, es la concentración de los iones de hidrógeno. Los ácidos fuertes tienen altas concentraciones de iones de hidrógeno y los ácidos débiles tienen concentraciones bajas. El pH entonces es un valor numérico que expresa la concentración de iones de hidrógeno. Los valores numéricos verdaderos para estas concentraciones de ion de hidrógeno son típicamente una fracción muy pequeña EJ 1/10.000.000. Debido a que éste es un número incómodo con el que trabajar, una escala única fue ideada. La escala creada utiliza el logaritmo negativo de la concentración del ion de hidrógeno (o actividad) para las soluciones ácido y básico. Los valores leídos en esta escala se llaman las medidas del "pH". Los números a partir del 0 al 7 en la escala indican las soluciones ácidas, y 7 a 14 indican soluciones alcalinas. Cuanto más ácida es una sustancia, más cercano su pH estará a 0; cuanto más alcalina es una sustancia, más cercano su pH estará a 14. Algunas soluciones fotográficas no son ni altamente ácidas ni altamente alcalinas sino que están más cercanas al punto neutro, pH=7 que es el pH de la

solución del agua de canilla. Las soluciones de revelador tienen valores en la porción alcalina de la escala del pH, extendiéndose típicamente de pH 9 a 12. Los baños de parada tienen valores en el extremo opuesto de la escala porque contienen cantidades grandes de ácido; tienen típicamente valores de pH de 1 a 3. Una manera simple de determinarse si un material es un ácido o una base es utilizar papel de tornasol . El papel de tornasol es una tira de papel tratada que se vuelve color de rosa cuando está sumergida en una solución ácida, y azul cuando está sumergida en una solución alcalina. El método más exacto y comúnmente más usado para medir el pH es usando un medidor de pH ( o pHmetro ) y un par de electrodos. Un medidor de pH es básicamente un voltímetro muy sensible , los electrodos conectados al mismo generarán una corriente eléctrica cuando se sumergen en soluciones. Un medidor de pH tiene electrodos que producen una corriente eléctrica; ésta varia de acuerdo con la concentración de iones hidrógeno en la solución. La principal herramienta para hacer las mediciones de pH es el electrodo de bombilla de vidrio. Tal vidrio tiene una composición especial, sensible a los iones hidrógeno. Un tipo de voltímetro conectado a los electrodos relaciona con el pH la corriente eléctrica producida en la membrana de vidrio. Para cerrar el circuito y brindar una referencia estable y reproducible, se requiere un segundo electrodo. El medidor debe estar calibrado con una solución de pH conocido, llamada "amortiguador" (también solución tampón o buffer ) Los amortiguadores resisten las variaciones de pH y tienen valores de pH específicos a temperaturas determinadas. DIAGRAMA DE FLUJO: VALORACIÓN ÁCIDO FUERTE – BASE FUERTE

VALORACIÓN ÁCIDO DÉBIL – BASE FUERTE

VALORACIÓN ÁCIDO FUERTE – BASE DÉBIL

REACTIVOS Y MATERIALES:

NaOH El hidróxido de sodio (NaOH) o hidróxido sódico, también conocido como soda cáustica o sosa cáustica, es un hidróxido cáustico usado en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes. Además, se utiliza en la industria petrolera en la elaboración de lodos de perforación base agua. A nivel doméstico, son

reconocidas sus utilidades para desbloquear tuberías de desagües de cocinas y baños, entre otros. A temperatura ambiente, el hidróxido de sodio es un sólido blanco cristalino sin olor que absorbe la humedad del aire (higroscópico). Es una sustancia manufacturada. Cuando se disuelve en agua o se neutraliza con un ácido libera una gran cantidad de calor que puede ser suficiente como para encender materiales combustibles. El hidróxido de sodio es muy corrosivo. Generalmente se usa en forma sólida o como una solución de 50%. El hidróxido de sodio se usa para fabricar jabones, crayón, papel, explosivos, pinturas y productos de petróleo. También se usa en el procesamiento de textiles de algodón, lavandería y blanqueado, revestimiento de óxidos, galvanoplastia y extracción electrolítica. Se encuentra comúnmente en limpiadores de desagües y hornos.

HCl El ácido clorhídrico, ácido muriático, ácido de sal o todavía ocasionalmente llamado, ácido hidroclórico y agua fuerte; es una disolución acuosa del gas cloruro de hidrógeno (HCl). Es muy corrosivo y ácido. Se emplea comúnmente como reactivo químico y se trata de un ácido fuerte que se disocia completamente en disolución acuosa. Una disolución concentrada de ácido clorhídrico tiene un pH inferior a 1; una disolución de HCl 0,1 M da un pH de 1 (Con 40 mL es suficiente para matar a un ser humano, en un litro de agua. Al disminuir el pH provoca la muerte de todo el microbioma gastrointestinal, además de la destrucción de los tejidos gastrointestinales). A temperatura ambiente, el cloruro de hidrógeno es un gas ligeramente amarillo, corrosivo, no inflamable, más pesado que el aire, de olor fuertemente irritante. Cuando se expone al aire, el cloruro de hidrógeno forma vapores corrosivos densos de color blanco. El cloruro de hidrógeno puede ser liberado por volcanes. El cloruro de hidrógeno tiene numerosos usos. Se usa, por ejemplo, para limpiar, tratar y galvanizar metales, curtir cueros, y en la refinación y manufactura de una amplia variedad de productos. El cloruro de hidrógeno puede formarse durante la quema de muchos plásticos. Cuando entra en contacto con el agua, forma ácido clorhídrico. Tanto el cloruro de hidrógeno como el ácido clorhídrico son corrosivos.

Ácido Acético O ácido etanoico, se puede encontrar en forma de ion acetato. Éste es un ácido que se encuentra en el vinagre, siendo el principal responsable de su sabor y olor agrios. Su fórmula es CH3-COOH (C2H4O2). De acuerdo con la IUPAC se denomina sistemáticamente ácido etanoico.El punto de fusión es 16,6 °C y el punto de ebullición es 117,9 °C. En disolución acuosa, el ácido acético puede perder el protón del grupo carboxilo para dar su base conjugada, el acetato. Su pKa es de 4,8 a 25 °C, lo cual significa, que al pH moderadamente ácido de 4,8, la mitad de sus moléculas se habrán desprendido del protón. Esto hace que sea un ácido débil y que, en concentraciones adecuadas, pueda formar disoluciones tampón con su base conjugada. La constante de disociación a 20 °C es Ka = 1,75·10−5.

Es de interés para la química orgánica como reactivo, para la química inorgánica como ligando, y para la bioquímica como metabolito (activado como acetilcoenzima A). También es utilizado como sustrato, en su forma activada, en reacciones catalizadas por las enzimas conocidas como acetiltransferasas y, en concreto, histona acetiltransferasas. Hoy día, la vía natural de obtención de ácido acético es a través de la carbonilación (reacción con CO) de metanol. Antaño se producía por oxidación de etileno en acetaldehído y posterior oxidación de éste a ácido acético.

Rojo de metilo El rojo de metilo es un indicador de pH. (Fórmula: C 15H15N3O2). Actúa entre pH 4.2 y 6.3 variando desde rojo (pH 4.2) a amarillo (pH 6.3). Por lo tanto, permite determinar la formación de ácidos que se producen durante la fermentación de un carbohidrato. El rojo de metilo se prepara con 0,1 g de este reactivo en 1500 ml de metanol. Una reacción positiva (más o menos) indica que el microorganismo realiza una fermentación acidoláctica de la glucosa por la vía ácido-mixta.

Naranja de metilo Naranja de metilo es un colorante azoderivado, con cambio de color de rojo a naranja-amarillo entre pH 3.1 y 4.4. El nombre del compuesto químico del indicador es sal sódica de ácido sulfónico de 4-Dimetilaminoazobenceno. La fórmula molecular de esta sal sódica es C14H14N3NaO3S y su peso molecular es de 327.34 g/mol. En la actualidad se registran muchas aplicaciones desde preparaciones farmacéuticas, colorante de teñido al 5%, y determinante de la alcalinidad del fango en procedimientos petroleros. También se aplica en citología en conjunto con la solución de Fuschin. También es llamado heliantina. Se usa en una concentración de 1 gota al 0.1% por cada 10 ml de disolución.     

Soporte universal. Pinzas. Bureta. Erlenmeyer. Medidor de pH.

TABLA DE DATOS Y RESULTADO: 1. Valoración ácido fuerte - base fuerte: Vol. de NaOH agregado (mL)

Ph 28.0

30.0

11.75

11.96

0.0

15.0

20.0

22.0

24.0

1.0 1.18 1.37 1.60 35.0 40.0 45.0

1.95

2.20

2.69 50.0

12.22

5.0

12.36

10.0

12.46

12.52

25.0

26.0

7

11.29



Graficar el perfil pH en la valoración de un ácido con una base de acuerdo a la tabla: 14.0 12.0 10.0 8.0 pH

6.0 4.0 2.0 0.0 0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

V (mL)





Determinar el punto de equivalencia: El punto de la curva en que el número de equivalentes de base añadidos iguala al número de equivalentes de ácido es el punto de equivalencia o punto de neutralización, y en este momento pH=7. Comente la gráfica: En la gráfica no se tiene que hacer otro cálculo ya que de la tabla se pudo hallar el punto de equivalencia.

2. Valoración ácido débil - base fuerte: Vol. de NaOH agregado (mL)

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

22.0

24.0

25.0

26.0

pH 28.0

2.9 4.14 4.57 4.92 30.0 35.0 40.0 45.0

11.75

11.96



12.22

12.36

5.35

5.61

12.46

6.12 50.0

8.72

12.52

Graficar el perfil pH en la valoración de un ácido con una base de acuerdo a la tabla: 14.0 12.0 10.0 8.0 pH

6.0 4.0 2.0 0.0 0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

V (mL)

 

Determinar el punto de equivalencia: El punto de equivalencia (igual número de equivalentes de ácido y de base) el pH > 7. Comente la gráfica:

10.29

Debido a que agrega NaOH 0.1M a CH3COOH, al principio la solución era ácida pero al momento de agregar NaOH, que es una base fuerte, esta solución se torna más básica. 3. Valoración ácido fuerte – base débil: Vol. de NaOH agregado (mL)

15.0

20.0

22.0

24.0

25.0

26.0

pH 28.0

11.13 9.86 9.44 9.08 30.0 35.0 40.0 45.0

8.66

8.39

7.88 50.0

5.28

2.70

2.22

2.00 

0.0

5.0

1.70

10.0

1.52

1.40

1.30

Graficar el perfil pH en la valoración de un ácido con una base de acuerdo a la tabla:

12.00 10.00 8.00 pH

6.00 4.00 2.00 0.00 0.0

10.0

20.0

30.0 V(mL)

40.0

50.0

60.0

 

Determinar el punto de equivalencia: El punto de equivalencia (cuando se ha añadido el mismo número de equivalentes de base que de ácido) es cuando el pH < 7 Comente la gráfica: Debido a que se adiciona HCl 0.1M a la solución de NH3 0.1 M, el pH va disminuyendo de valor desde 11.13 a 1.30, ya que al comienzo era una solución básica y se convirtió en ácido.

OBSERVACIONES:  Suele suceder olvidar de colocar el indicador (puede ser fenolftaleína) en la solución a titular.  En el momento de valorar tratar de ser bien exactos para que no se sature la nueva solución. DISCUSIÓN: A pesar de ser un laboratorio teórico y tener algunas limitaciones; los objetivos fueron cumplidos ya que se conocia el concepto de valoración de ácido base, y también el amplio uso en el laboratorio para el análisis cuantitativo. Ademas se consolidó los conceptos de ácido, base, pH e indicador que se aprendió en clase, y se pudo determinar el punto de equivalencia con los datos que se tenían en la tabla. CONCLUSIONES:  Cuando se trabaja con una base fuerte y un ácido fuerte el punto de equivalencia es pH=7.  Al realizar la valoración de ácido débil – base fuerte, se halló que el punto de equivalencia es pH > 7.  Al realizar la valoración de un ácido fuerte y una base débil, se obtuvo que el punto de equivalencia es pH < 7.

CUESTIONARIO: 

Investigar sobre indicadores: Los indicadores son: -el amarillo de alizarina-R para un rango entre 10 y 12 de pH. -La fenolftaleína para un rango de pH entre 8 y 10. -El azul de bromotimol para un rango de pH entre 6 y 8. -Rojo de metilo entre un rango aproximado entre 4.5 y 6 de pH. -Azul de bromofenol entre 3.5 y 4.5 de pH y el azul de limol entre 1.5 y 3.5 aproximadamente de pH.



Diferencia entre punto final y punto de equivalencia: En una titulación el punto de equivalencia es el punto en que se ha llegado cuando se ha agregado la cantidad exacta de titulante para que allá reacción. Este punto no es observable. Mientras que el punto final es aquel que si es observable mediante indicadores químicos y se da cuando se ha adicionado un pequeño exceso del titulante.



Indique las fases de una valoración: Son 4 fases: o Fase inicial. o Fase antes del punto de equivalencia. o Fase en el punto de equivalencia. o Fase después del punto de equivalencia. En una titulación ácido fuerte-base fuerte: - Fase inicial: La solución solo contiene ácido fuerte; el pH de la solución se determina usando la fórmula para determinar pH de un ácido fuerte. La concentración de H+ es igual a la concentración del ácido fuerte. - Fase antes del punto de equivalencia: Se añade base pero no es suficiente para completar la reacción del ácido. Además el pH depende del ácido sin reaccionar. -fase en el punto de equivalencia: La base añadida es necesaria para completar la reacción. En esta fase se igualan los moles de ácido y base y el pH es igual a 7. - Fase después del punto de equivalencia: Al existir exceso de base se determina la concentración de OH-.

BIBLIOGRAFÍA: http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Acido_base.htm http://www.aguamarket.com/sql/temas_interes/198.asp http://info.farbe.com.mx/indicadores-de-ph https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_sodio https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clorh%C3%ADdrico http://www.ecured.cu/index.php/%C3%81cido_ac%C3%A9tico ANEXOS: