INFORME 6

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Área Académica de Ciencias Básicas INFORME N

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Área Académica de Ciencias Básicas

INFORME Nº 06 EQUILIBRIO QUÍMICO EN SOLUCIONES ACUOSAS (PARTE 2) (LABORATORIO DE QUÍMICA-II QU-119 A)

REALIZADO POR:

MESA: C1 NOTA 

FERNANDEZ VELA. Brando Israel



JOAQUIN QUINO, Cesil Macario.



Ing. PAJARES BRIONES, Elmo



Ing. CARDENAS VARGAS, Bertha

PROFESORES:

PERIÓDO ACADÉMICO:

2012-II

FECHA PRÁCTICA:

12/10/2012

FECHA DE PRESENTACION:

6/11/2012

LIMA-PERÚ

CONTENIDO

EQUILIBRIO IÓNICO EN SOLUCIONES ACUOSAS (PARTE 2)

1. CONCEPTOS PREVIOS. 2. OBJETIVOS. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO. a) b) c) d)

Ácidos y bases de Lewis. Titulación. Hidrólisis. Zona de Viraje.

4. PARTE EXPERIMENTAL. a) EXPERIENCIA N°1: “SOLUCIONES ESTÁNDAR EN LA ZONA BÁSICA”. b) EXPERIENCIA N°2: “DETERMINACIÓN DE LA [H+] DEL ION HIDROGENO EN UNA SOLUCION BÁSICA DESCONOCIDA”. c) EXPERIENCIA N°3: “TITULACIÓN DE UNA BASE DEBIL NH4(OH) CON UN ÁCIDO FUERTE HCl”. d) EXPERIENCIA N°4: “DETERMINACIÓN DEL pH EN REACCIONES DE HIDRÓLISIS”.

5. APORTES. 6. CUESTIONARIO. 7. BIBLIOGRAFÍA.

1. CONCEPTOS PREVIOS. HCl y NH4OH

C Corrosivo

Clasificación: Destrucción del tejido cutáneo en todo su espesor en el caso de piel sana, intacta. Precaución: Mediante medidas protectoras especiales evitar el contacto con los ojos, piel e indumentaria. No inhalar los vapores. En caso de accidente o malestar consultar inmediatamente al médico.

CH3COOH Clasificación: (Peróxidos orgánicos). Sustancias y preparados que, en contacto con otras sustancias, en especial con sustancias inflamables, producen reacción O fuertemente exotérmica. Comburente Precaución: Evitar todo contacto con sustancias combustibles. Peligro de inflamación: Pueden favorecer los incendios comenzados y dificultar su extinción. NaOH Clasificación: Destrucción del tejido cutáneo en todo su espesor en el caso de piel sana, intacta. C Precaución: Mediante medidas protectoras especiales evitar el contacto con los Corrosivo ojos, piel y indumentaria. NO inhalar los vapores. En caso de accidente o malestar consultar inmediatamente al médico!

INDIGO DE CARMÍN

Clasificación: Sin ser corrosivas, pueden producir inflamaciones en caso de contacto Xi breve, prolongado o repetido con la piel o en mucosas. Peligro de sensibilización en Irritante caso de contacto con la piel. Clasificación con R43. Precaución: Evitar el contacto con ojos y piel; no inhalar vapores.

AMARILLO DE ALIZARINA

N Peligro para el medio ambiente

Clasificación: En el caso de ser liberado en el medio acuático y no acuático puede producirse un daño del ecosistema por cambio del equilibrio natural, inmediatamente o con posterioridad. Ciertas sustancias o sus productos de transformación pueden alterar simultáneamente diversos compartimentos. Precaución: Según sea el potencial de peligro, no dejar que alcancen la canalización, en el suelo o el medio ambiente! Observar las prescripciones de eliminación de residuos especiales.

EQUILIBRIO IÓNICO EN SOLUCIONES ACUOSAS (PARTE 2) 2. OBJETIVOS: -

Determinar el pH de las soluciones mediante el uso de indicadores. Identificar las soluciones que se hidrolizan y sus reacciones de hidrólisis. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO:

-

ÁCIDOS Y BASES DE LEWIS:

Según la teoría de Lewis, un ion hidrógeno (H+), invariable será un ácido, y un ion hidróxido (OH)-, siempre será una base; pero las definiciones de Lewis amplían el modelo ácido-base por lo que tienen gran importancia en la química orgánica ya que el concepto de Lewis además identifica como ácidos ciertas sustancias que no contienen hidrogeno y que tienen la misma función que los ácidos comunes que contienen hidrogeno. -

TITULACIÓN:

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. NAVA = NBVB En términos generales la reacción entre cantidades equivalentes de ácidos y bases se llama neutralización o reacción de neutralización, la característica de una reacción de neutralización es siempre la combinación de hidrogenoides que proceden del ácido, con hidroxiliones precedentes de la base para dar moléculas de agua sin disociar, con liberación de energía calorífica como calor de neutralización y formación de una sal. En una expresión como la siguiente expresión: Ácido + Base → Sal + Agua. -

ZONA DE VIRAJE.

Se llama zona de viraje de un indicador, al intervalo de pH en el que se produce el cambio de color del indicador. La teoría de Ostwald explica la zona de viraje de los indicadores basándose en la propiedad del ojo humano que solo percibe una forma coloreada mezclada con otra, cuando esta al menos en un 10% sobre la otra forma coloreada, lo que explica que la zona de viraje de un indicador abarque, aproximadamente, dos unidades de pH.

4. PARTE EXPERIMENTAL: EXPERIMENTO N°1: “SOLUCIONES ESTANDAR EN LA ZONA BÁSICA”. a. Datos: Solución [ ]

1 0.1M

2 0.01M

3 0.001M

4 0.0001M

b. Observaciones: -

-

La coloración del NaOH 0.1 es incolora. Al separar las soluciones en el primer grupo al cual le agregamos el amarillo de alizarina se observó que las soluciones tomaban una coloración desde rojo intenso hasta amarillo claro. En el segundo grupo al cual le agregamos el índigo de carmín se observó un cambio de coloración de las soluciones desde azul hasta azul verdoso.

c. Reacciones químicas. Na(OH) + H2O → Na+ + (H3O)+ +OHd. Cálculos y resultados. -

Indicador: Amarillo de alizarina.

[NaOH] Color -

0.1M Rojo intenso

0.01 Anaranjado

0.001 Anaranjado claro

0.0001 Amarillo Claro

0.001 Azul claro

0.0001 Azul verdoso

Indicador: índigo de carmín. [NaOH] Color

0.1M Azul intenso

0.01 Azul

e. Diagrama de flujo: Tabla de indicadores base.

Rotular en cuatro tubos de ensayo diferentes concentraciones de NaOH

   

0.1M 0.01M 0.001M 0.0001M

Separar cada concentración en dos tubos de igual volumen Luego de agregar amarillo de alizarina carmín

Luego de agregar índigo de

Aumenta

Aumenta

Concentración

Objetivos

Concentración

Preparar una tabla de indicador base para encontrar concentraciones de soluciones desconocidas

f. -

Conclusiones: Al disminuir las concentraciones de las muestras y al agregarle los indicadores respectivos(amarillo de alizarina e índigo de carmín) la coloración de cada una varía de mayor a menor intensidad.

-

Las muestras analizadas de concentración cada vez más diluida de una sustancia básica como el NaOH presentan pOH cada vez mayores: las diluciones de soluciones básicas disminuyen dicho carácter básico.

EXPERIMENTO N°2: “DETERMINACION DE LA [H+] DEL ION HIDRÓGENO EN UNA SOLUCION BÁSICA DESCONOCIDA”. a. Datos: Reactivo NaOH XM b. Observaciones: -

Volumen 5mL

La coloración inicial del NaOH fue incolora. Al agregarle una gota de amarillo de alizarina a la mitad de la muestra inicial su coloración es igual a la muestra de NaOH 0.1M. Al agregarle al resto de la muestra una gota de índigo de carmín su coloración es igual a la muestra de NaOH 0.1M.

c. Reacciones químicas: Na(OH) + H2O → Na+ + (H3O)+ +OHd. Cálculos y resultados: TUBO 1 0.1M NaOH XM

Amarillo de alizarina Índigo de carmín

TUBO 2 0.01M

TUBO 3 0.001M

TUBO 4 0.0001

e. Diagrama de flujo:

Medir 5ml de NaOH de concentración desconocida

5ml Separar en dos tubos de ensayo volúmenes iguales de solución

Luego de agregar amarillo de alizarina

Luego de agregar índigo de carmín

Objetivos

Encontrar la concentración de la solución comparando la con el patrón del primer experimento asimismo encontrar el tipo de indicador apropiado para tal caso.

f. -

Conclusiones: El indicador más adecuado para este experimento es el amarillo de alizarina ya que la coloración de las muestras se asemejaba más que con otro indicador.

EXPERIMENTO N°3: “DETERMINAR EL VOLUMEN DE NaOH NECESARIO A REACCIONAR CON VOLÚMENES IGUALES DE HCl 0.1M Y CH3COOH 0.1M”. a. Datos: Reactivo HCl CH3COOH NaOH Fenolftaleína

Observaciones 0.1M 0.1M 0.1M 1 gota = 0.05mL

b. Observaciones: - La cantidad de volumen que se quiere hallar es la cantidad necesaria para neutralizar el HCl. - Debido al proceso de titulación los equivalentes de los ácidos y las bases deben se iguales. c. Reacciones químicas: NaOH(ac) + HCl(ac) → NaCl(ac) + H2O(l) + calor NaOH(ac) + CH3COOH(ac) → CH3COONa(ac) + H2O(l) + calor d. Cálculos y resultados: -

Con el HCl:

- Con el CH3COOH

V(g)(NaOH) = 1.2mL – 1gota

V(g)(NaOH) = 0.5mL – 1 gota

V(g)(NaOH) = 1.2mL – 0.05mL

V(g)(NaOH) = 0.5mL – 0.05mL

V(g)(NaOH) = 1.15 mL

V(g)(NaOH) = 0.45mL

e. Diagrama de flujo: Con una pipeta se mide 1ml de HCl y 1 ml de CH3COOH y se vierte en dos tubos de ensayo según:

Con la pipeta agregamos NaOH 0.1 M gota a gota a cada tubo hasta que torne un color rojo grosella como se muestra.

HCl

CH3COOH

Luego de agregar unas gotas de NaOH Luego de agregar unasgotas de NaOH

Luego de verter dos gotas de fenolftaleína

f. -

Conclusiones: Se comprueba experimentalmente que para neutralizar un ácido fuerte se requiere más volumen de la base fuerte para neutralizar al ácido débil.

EXPERIMENTO N°4: “TITULACION DE UNA BASE DÉBIL NH4OH CON UN ÁCIDO FUERTE HCl” a. Datos: Reactivo NH4OH XM H2O Anaranjado de metilo Fenolftaleína - Indicador: Anaranjado de metilo:

Volumen 10mL 20mL 2 gotas = 0.1mL 2 gotas = 0.1mL

Vg(HCl) = 1.4mL -

Indicador: Fenolftaleína:

Vg(HCl) = 1.35mL b. Observaciones: - La coloración inicial del NH4OH fue incolora. - Al inicio del experimento, al añadir gotas de anaranjado de metilo al NH4OH la solución toma una coloración amarilla. En el punto final de la titulación de esta base con el HCl la solución resultante presenta una coloración anaranjada. c. Reacciones químicas: NH4OH +HCl → NH4Cl + H2O d. Cálculos y resultados: - Proceso de dilución. n(inicio) = n(final) Mo.Vo = Mf.Vf X.10 = 30xa a= -

En la reacción:

Neq(NH4OH)= Neq(HCl) M1.θ1.V1 = M2.θ2.V2 ax1x30 = 0,1x1x1,4 ( )x1x30 = 0.14 …….. X = 0.014M



pH < 7

Diagrama de flujo:

Medir 10 ml de NH4OH x molar agregar 20ml de H2O en un matraz de Erlenmeyer. Agregando anaranjado de metilo

Agregando fenolftaleína

A estas dos soluciones agregamos HCl gota a gota hasta que cambie de color permanente según el gráfico siguiente.

e. Conclusiones: -

En esta experiencia el mejor indicador es el anaranjado de metilo ya que su intervalo de pH varía de 3.1 a 4.4 y que se emplea en medio ácido. En la titulación del NH4OH (base débil) con el HCl (ácido fuerte) el pH resultante es menor a 7. Esto se debe a que en el punto de equivalencia (cuando solo hay NH4Cl) hay un exceso de iones H+. Esto significa que la solución resultante tiene un carácter ácido.

EXPERIMENTO N°5: “DETERMINACIÓN DEL pH EN REACCIONES DE HIDRÓLISIS”. a. Datos:

b. -

Reactivo [ ] CH3COONa 0.5M Na2CO3 0.5M AlCl3 0.5M NaCl 0.5M K2SO4 0.5M Observaciones: Al agregarle una gota de CH3COONa al papel indicador universal toma una coloración verde oscuro Al agregarle una gota de Na2CO3 al papel indicador universal toma una coloración azul intenso. Al agregarle una gota de AlCl3 al papel indicador universal toma una coloración anaranjada. Al agregarle una gota de NaCl al papel indicador universal toma una coloración amarillo verdoso. Al agregarle una gota de K2SO4 al papel indicador universal toma una coloración verde claro.

c. Reacciones químicas: Acetato de sodio: CH3COONa + H2O↔

CH3COOH + NaOH

Carbonato de sodio: Na2CO3 + 2H2O ↔ 2NaOH + H2CO3

Cloruro de aluminio: AlCl3 + 3H2O ↔ Al(OH)3 + 3HCl

Cloruro de sodio:

NaCl + H2O↔NaOH + HCl

Sulfato de potasio: K2SO4 + 2H2O↔ 2KOH + H2SO4

d. Cálculos y resultados: Sales CH3COONa pH 8 e. Diagrama de flujo:

Na2CO3 10

Contamos con las siguientes reacciones.

Mojar cada papel indicador con cada reactivo diferente.

AlCl3 2

    

NaCl 6

K2SO4 7

Acetato de sodio. Carbonato de sodio. Cloruro de aluminio. Cloruro de sodio. Sulfato de potasio.

En una luna de reloj limpia distribuir trozos de papel indicador.

Objetivos

Comparando cada muestra resultante con el indicador universal determinar el pH para cada solución. f. -

-

Conclusiones: Acetato de Sodio: Observamos que la reacción presenta una base fuerte y un ácido débil lo cual implica que la reacción posee un carácter básico por lo tanto pH>7. Experimentalmente afirmamos esto demostrando que es ligeramente básico: 8. La reacción se puede hidrolizar. Carbonato de Sodio: Reacciona un ácido débil con una base fuerte podemos deducir que tiene un carácter básico por lo tanto diremos que pH>7. Esto lo comprobamos experimentalmente pues obtuvimos: 10. La reacción se puede hidrolizar.

-

Cloruro de Aluminio: En esta reacción están presentes una base débil y un ácido fuerte podemos deducir que la reacción posee un carácter ácido. Entonces su pH