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FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS PROCESO PLAN CURRICULAR CONTENIDO DEL INFORME DE LABORATORIO Código: FCQ-P05-F06; Versión: 01; Fecha: 16 de enero de 2018

INFORME DE LABORATORIO Asignatura: Número de práctica: Horario de laboratorio: Fecha de realización: Integrantes:

NOTA Química Analítica Cuantitativa I 2 13:00-15:00 Correo: [email protected] 02-04-2019 Fecha de entrega: 09-04-2019 Castellanos Paola Grupo N°: 7 López Andrea

1. TÍTULO DE LA PRÁCTICA: Preparación y valoración de soluciones de ácido clorhídrico e hidróxido de sodio. 2. OBJETIVOS: 2.1 General: Comprender, de una manera práctica y teórica, los procesos de valoración y estandarización. 2.2 Específicos: Identificar los reactivos a utilizar y los productos que van a formar. Preparar y titular soluciones al 0,1 N. Estandarizar y analizar las soluciones de ácido clorhídrico e hidróxido de sodio. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO: En la práctica realizada, ejecutando cálculos pertinentes, se preparó un litro de soluciones de hidróxido de sodio y ácido clorhídrico 0,1M a partir de patrones primarios. Posterior a esto se hizo estandarización y titulación de las soluciones antes mencionadas mediante dos indicadores, tales como, fenolftaleína y verde de bromo cresol (VBC). Palabras claves: Soluciones, hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, normalidad, concentraciones. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 4.1 Preparación de soluciones 4.1.1 Calcular las masas de los reactivos comerciales para la preparación de las disoluciones 0,1 M. 4.1.2 Colocar las masas en un matraz, con una “cama de agua”, esperar a que la temperatura del matraz disminuya. 4.1.3 Aforar en el balón de 1 litro con agua destilada. 4.2 Titulación y estandarización 4.2.1 Colocar el patrón primario en un Erlenmeyer y diluirlo con 25 mL de agua destilada. 4.2.2 Agregar 2 o más gotas del indicador, hasta que tome una coloración tenue. 4.2.3 Valorar con la solución antes preparada, repetir 4 veces. Página 1 de 6

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5. Cálculos: 5.1 Reacciones químicas Tabla 1: Soluciones Reacción Reacción (nomenclatura) Reacción Reacción (nomenclatura)

HCl + H2O  H3O+ + ClÁcido Clorhídrico + Agua  Ión hidronio + Iones cloro NaOH + H2O  Na+ + OHHidróxido de sodio + Agua  Ión sodio + Ión hidróxido

Fuente: Creación del autor.

Tabla 2: Estandarización Reacción 2HCl + Na2CO3  2NaCl + CO2 + H2O Reacción Ácido clorhídrico + Carbonato de sodio  Cloruro de sodio + dióxido (nomenclatura) de carbono + Agua Reacción 2NaOH + H2C2O4  Na2C2O4 + 2H2O Reacción Hidróxido de sodio + Ácido oxálico  Oxalato de sodio + Agua (nomenclatura) Fuente: Creación del autor.

5.2 Cálculo de los mL de HCl necesario para preparar 1 L de solución HCl de concentración 0,1 N Datos 𝑝 % ⁄𝑝 = 36% sol= 1,1589 g/mL Vsol= 1,0 L M= 0,1 N PMsoluto=36,45 g/mol

Procedimiento 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 × ∅ = 0,1 × 1 = 0,1 𝑀 𝑀=

𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝑉 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑀𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 × 𝑉 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

𝑚 𝐻𝐶𝑙 = 𝑀 × 𝑃𝑀 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 × 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 0,1

𝑚𝑜𝑙 𝑔 × 36,45 × 1,0 𝐿 𝐿 𝑚𝑜𝑙

𝑚 𝑠𝐻𝐶𝑙 = 3,645𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑉𝑠𝑜𝑙 = 3,645𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 ×

100 𝑔 𝑠𝑜𝑙 1 𝑚𝐿 𝑠𝑜𝑙 × = 8,7 𝑚𝐿 36 𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 1,1589 𝑔 𝑠𝑜𝑙

5.3 Cálculo de los g de Na2CO3 necesarios para titular 10 mL de HCl 0,1 N. 𝑚 𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 = 2 𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 donde 𝑛 𝑚𝑜𝑙 = 𝑃𝑀 2 𝑚 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 𝑃𝑀 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 × 𝑃𝑀 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 = 2

𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 = 𝑚

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donde 𝑛 𝐻𝐶𝑙 = 𝑀 × 𝑉𝑠𝑜𝑙

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𝑔 𝑀 × 𝑉 𝑠𝑜𝑙 × 𝑃𝑀 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 0,1 𝑚𝑜𝑙⁄𝐿 × 10 𝑚𝐿 × 106 ⁄𝑚𝑜𝑙 1𝐿 𝑚 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 = = × 2 2 1000 𝑚𝐿 𝑚 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 = 0,05𝑔 5.4 Cálculo de la concentración de HCl obtenida en la estandarización. 𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 =

𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 =

𝑚 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 x 2 x 1000 𝑉𝐻𝐶𝑙 x 𝑃𝑀 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3

0.0519 x 2 x 1000 = 0.092 𝑚𝑜𝑙⁄𝐿 𝑔 10.7𝑚𝐿 x 106 ⁄𝑚𝑜𝑙

Tabla 3: Ensayos titulación Ensayo

Masa Na2CO3 (g)

Volumen titulación (mL)

1

0,0519

10,7

Concentración HCl (𝒎𝒐𝒍⁄𝑳) 0.092

2

0,0509

10,5

0.091

3

0,0511

10,3

0.094

4

0,0529

9,4

0.106

Fuente: Creación del autor

Tabla 4: Tratamiento estadístico solución HCl. Datos Valores Media 0.096 Rango 0.015 Desviación estándar 6.952x10-3 Límite de confianza 0.088; 0,103 Fuente: Creación del autor

5.5 Cálculo de los mL de NaOH necesario para preparar 1 L de solución NaOH de concentración 0,1 N Datos 𝑝 % ⁄𝑝 = 99% sol= 2.13 g/mL Vsol= 1,0 L M= 0,1 N PMsoluto=40 g/mol

Procedimiento 𝑀𝑜𝑙𝑎𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 = 𝑁𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 × ∅ = 0,1 × 1 = 0,1 𝑀 𝑀=

𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑚 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 = 𝑉 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑃𝑀𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 × 𝑉 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

𝑚 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 𝑀 × 𝑃𝑀 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 × 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 0,1

𝑚𝑜𝑙 𝑔 × 40 × 1,0 𝐿 𝐿 𝑚𝑜𝑙

𝑚 𝑠𝑁𝑎𝑂𝐻 = 4𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝑉𝑠𝑜𝑙 = 4𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 ×

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100 𝑔 𝑠𝑜𝑙 = 4.04𝑔𝑁𝑎𝑂𝐻 99 𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜

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5.6 Cálculo de los g de H2C2O4 necesarios para titular 10 mL de NaOH 0,1 N. Dato 𝑝 % ⁄𝑝 𝐻2 𝐶2 𝑂4 = 98% 𝑚

𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 2 𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝐻2 𝐶2 𝑂4 donde 𝑛 𝑚𝑜𝑙 = 𝑃𝑀 𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 =

𝑚 𝐻2 𝐶2 𝑂4 =

2 𝑚 𝐻2 𝐶2 𝑂4 𝑃𝑀 𝐻2 𝐶2 𝑂4

donde 𝑛 𝑁𝑎𝑂𝐻 = 𝑀 × 𝑉𝑠𝑜𝑙

𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 × 𝑃𝑀 𝐻2 𝐶2 𝑂4 2

𝑔 𝑀 × 𝑉 𝑠𝑜𝑙 × 𝑃𝑀 𝐻2 𝐶2 𝑂4 0,1 𝑚𝑜𝑙⁄𝐿 × 10 𝑚𝐿 × 78 ⁄𝑚𝑜𝑙 1𝐿 𝑚 𝐻2 𝐶2 𝑂4 = = × 2 2 1000 𝑚𝐿 100 𝑚 𝐻2 𝐶2 𝑂4 = 0,0046 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 × = 0,05 𝑔 98 5.7 Cálculo de la concentración de NaOH obtenida en la estandarización 𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 =

𝑛 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 =

𝑚 𝐻2 𝐶2 𝑂4 x 2 x 1000 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 x 𝑃𝑀 𝐻2 𝐶2 𝑂4

0.0504 x 2 x 1000 = 0.092 𝑚𝑜𝑙⁄𝐿 𝑔 10.9𝑚𝐿 x 78 ⁄𝑚𝑜𝑙

Tabla 3: Ensayos titulación Ensayo

Masa Na2CO3 (g)

Concentración NaOH

0,0504

Volumen titulación (mL) 10,9

1 2

0,0503

10,7

0.120

3

0,0512

10,3

0.127

4

0,0501

9,4

0.136

Fuente: Creación del autor

Tabla 4: Tratamiento estadístico solución HCl. DATOS VALORES Media 0.125 Rango 1.5 Desviación estándar 8.144 x10-3 Límite de confianza 0.116; 0,133 Fuente: Creación del autor Página 4 de 6

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6. RESULTADOS Y DISCUSIONES: En el primer ensayo se preparó un litro de soluciones diluidas de ácido clorhídrico e hidróxido de sodio 0.1M. Por lo cual, se utilizó 8.7mL de HCl comercial y 4,04g de NaOH. Según Vélez (2001), El ácido clorhídrico (HCl) es una solución clara, incolora y tiene un olor muy picante altamente corrosivo. En solución presenta una composición azeotrópica y es transparente o levemente amarillento. Por otra parte, la Agencia de Sustancias Tóxicas y Registro de Enfermedades (2002), afirma que el hidróxido de sodio es una base fuerte, se disuelve con facilidad en agua generando gran cantidad de calor y disociándose por completo en sus iones, además tiene altas propiedades higroscópica, por las cuales, es capaz de absorber la humedad contenida en el aire. En el segundo ensayo se procedió a titular las soluciones preparadas. Para la valoración de ácido clorhídrico se utilizó una alícuota de 10mL 0.1N de disolución de HCl. Durante el proceso de titulación con el uso de la fenolftaleína como indicador se pudo determinar el volumen al que se consiguió el punto final, no obstante, mediante los cálculos respectivos se obtuvo una media de concentración de 0.096N. Gonzales (2013) afirma que, el ácido clorhídrico es un ácido monoprótico. Siendo un ácido fuerte, se disocia completamente en agua para dar los iones hidronio y cloruro. Por otro lado, en la valoración de hidróxido de sodio se utilizó una alícuota de 10mL 0.1N de disolución de NaOH. El indicador utilizado en este caso fue verde de bromo crisol, el cual al llegar al punto final se tornó transparente, sin embargo, la media de concentración obtenida fue de 0.125N. Según Núñez (2016), el hidróxido de sodio tiene altas propiedades higroscópicas (absorbentes de agua). Por las cuales, es capaz de absorber la humedad contenida en el aire, es decir que se hidrató con rapidez, razón por la cual varía un poco la concentración. 7. CONCLUSIONES: La valoración es un tipo de análisis volumétrico en el cual, al analito se le van añadiendo poco a poco pequeñas cantidades de valorante hasta que la reacción se lleva a cabo por completo. Por otra parte, la estandarización de soluciones es el proceso mediante el cual se determina con exactitud la concentración de una solución. En el ensayo de estandarización de soluciones, los reactivos utilizados fueron: ácido clorhídrico y carbonato de sodio, por ende, sus productor fueron cloruro de sodio, dióxido de carbono y agua. Mientras que, en el segundo ensayo reaccionó ácido oxálico con hidróxido de sodio, produciendo oxalato de sodio y agua. Al realizar la titulación de las soluciones preparadas se pudo obtener el valor exacto de su concentración. En el caso del ácido clorhídrico la media de concentración fue de 0.096N mientras que para el hidróxido de sodio su concentración fue de 0.125N En el proceso de estandarización del ácido clorhídrico Página 5 de 6

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8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS: Gonzales, E. (mayo de 2013). ÁCIDO CLORHÍDRICO. Obtenido de http://biblioteca.saludcapital.gov.co/img_upload/57c59a889ca266ee6533c26f97 0cb14a/Acido_Clorhdrico.pdf Núñez, C. E. (septiembre de 2016). NOTAS SOBRE EL HIDRÓXIDO DE SODIO. Obtenido de http://www.cenunez.com.ar/archivos/50Notassonreelhidrxidodesodio.pdf Registry, A. f. (abril de 2002). ToxFAQ´s for Sodium Hydroxide. Obtenido de http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts178.html Vélez, J. S. (2011). PRODUCCIÓN SIMULTÁNEA DE SULFATO DE POTASIO Y ÁCIDO CLORHÍDRICO. Obtenido de http://www.bdigital.unal.edu.co/4656/1/8109004.2011.pdf

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