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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Química y Textil Titulaciones Conductimétricas

ÍNDICE

Página 1.

OBJETIVOS

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

…………………………………..

2

…………………………………...

2

3. DATOS 3.1

DATOS EXPERIMENTALES

.…………………….

4

3.2

DATOS TEORICOS

……………………..

7

4. TRATAMIENTO DE DATOS

……………………………..

8

5. CONCLUSIONES

...…………………………..

12

6. RECOMENDACIONES

….….………………………

12

7. ANEXO

....………..………………..

12

8. BIBLIOGRAFIA

.……………………………

13

Página 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Química y Textil Titulaciones Conductimétricas

“TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS” 1. OBJETIVOS :  Estudiar el comportamiento de los electrolitos (fuertes y débiles) frente a una titulación con una base fuerte.  Comprobar la utilidad de la conductancia especifica en las titulaciones conductimétricas para el cálculo del punto de equivalencia.  Poder reconocer una titulación conductimetricas mediante la gráfica k vs Vol. para diversos electrolitos.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO :

Titulaciones Conductimétricas Esta técnica consiste en acompañar las variaciones de la conductancia de la solución en estudio durante una titulación. El punto final es determinado a partir de la representación gráfica de la conductancia o de la conductancia específica, debidamente corregidas, en función del volumen de titulante añadido. Las curvas obtenidas asumen formas diferentes según el sistema químico estudiado, sin embargo son caracterizadas por presentaren segmentos rectilíneos con inclinaciones diferentes en los lados de él(los) punto(s) de equivalencia. La principal ventaja de las titulaciones conductimétricas es su aplicabilidad a soluciones muy diluidas y a sistemas en los que las reacciones son relativamente incompletas, como es el caso de la determinación del fenol. Sin embargo, el empleo de las titulaciones conductimétricas a los sistemas redox es muy limitado, una vez que estas reacciones ocurren en presencia de elevadas concentraciones de iones hidrógeno, resultando en una pequeña variación de la conductancia asociada a una elevada conductancia de fondo. Como limitación del método, se destaca la susceptibilidad a las interferencias, lo que se traduce en resultados poco satisfactorios y menos exactos a la medida en que aumenta la concentración de electrolitos en la solución en estudio.  Ácido Fuerte x Base Fuerte La conductancia de la solución original del ácido se debe a los iones H+ y a su respectivo anión, totalmente disociados en solución, pero con mayor contribución del ión H+, debido a la alta conductancia de este ión H+0 = 349,8 mho.cm2.eqg-1. A medida que la titulación prosigue, la cantidad de aniones proveniente del ácido permanece constante, la cantidad de cationes proveniente de la base aumenta, y los iones H+ van siendo neutralizados por los OH- añadidos. Eso resulta en la disminución de la conductancia, principalmente porque el aumento de la conductancia debido a los cationes de la base no logra compensar la pérdida de conductancia asociada a la neutralización de los iones H+ por los iones OH- de la base. Como resultado gráfico se obtiene un segmento de recta decreciente, del punto A hasta el punto B, en el cual ocurre la neutralización completa del ácido. Desde ese punto, los iones OH- añadidos a la solución no son más consumidos, a la vez que la concentración de los cationes provenientes de la base también aumenta y la concentración de los aniones del ácido permanece constante. El efecto global de estos factores es el aumento de la conductancia, principalmente por el aumento de la concentración de los iones OH- (?OH-0 = 199,2 mho.cm2.eqg-1 en solución.

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Química y Textil Titulaciones Conductimétricas Cuantas más altas son las concentraciones del titulante y del titulado, más agudo es el ángulo entre los segmentos de recta, lo que da una mayor precisión en la determinación del volumen del titulante correspondiente al punto de equivalencia.  Ácido Débil x Base Fuerte En la primera etapa de la titulación, los iones H+ consumidos son aquellos provenientes del equilibrio original del ácido, lo que provoca una disminución de la conductancia. Esta disminución es atenuada, pero no compensada, por el surgimiento de los iones Na+ en solución. Cuando estos primeros iones H+ son totalmente consumidos, se consumen los iones H+ originalmente no disociados , en virtud del desplazamiento del equilibrio del ácido, lo que genera también iones A- en solución. El efecto del surgimiento de estos iones A- y también de los iones Na+ añadidos por la base conducen a un aumento de la conductancia de la solución. En el punto C, el equilibrio del ácido ya fue completamente desplazado. Luego, los iones OHañadidos a la solución no son más consumidos. Por consiguiente, la concentración de iones OHlibre comienza a aumentar, con la concentración de Na+, mientras la concentración de A- se estabiliza en este punto. El efecto de estos factores es un aumento brusco de la conductancia desde el punto C  Ácido Débil x Base Débil La titulación de un ácido débil por una base débil, difícil de ser hecha por otras técnicas, puede ser realizada a través del método conductimétrico. El aspecto anterior al punto de equivalencia es semejante a la titulación ácido débil x base débil, siendo válidas las consideraciones adoptadas para este tipo de sistema. En la región del gráfico posterior al punto de equivalencia, tenemos ahora la suma de una base débil a la solución, que no contribuye mucho para el aumento de la conductancia de la solución, que permanece prácticamente constante.  Mezclas de Ácidos Fuerte y Débil x Base Fuerte Este tipo de sistema presenta dos puntos de equivalencia: el primero, correspondiente a la neutralización del ácido fuerte, y el segundo, correspondiente a la neutralización del ácido débil. En la primera etapa de la titulación los iones H+ consumidos son aquellos provenientes del ácido fuerte, lo que provoca una disminución de la conductancia. Esta disminución es atenuada, pero no compensada por el surgimiento de los iones Na+ en solución. Cuando estos primeros iones H+ son totalmente consumidos, se consumen los iones H+ provenientes del ácido débil que hasta entonces no se había disociado, pues su equilibrio era afectado por la gran cantidad de iones H+ en solución. Esto genera también iones A- en solución. El efecto del surgimiento de estos iones A- y también de los iones Na+ añadidos por la base, conducen a un aumento de la conductancia de la solución. En el punto C, el equilibrio del ácido débil ya fue completamente desplazado. Luego, los iones OH- añadidos a la solución no son más consumidos. En consecuencia, la concentración de iones OH- libre comienza a aumentar, con la concentración de Na+, mientras que la concentración de A- se estabiliza en este punto. El efecto de estos factores es un aumento brusco de la conductancia desde el punto C. El análisis de mezclas de ácidos débiles, aún con Ka diferentes, es impracticable, pues no ocurre nítida discontinuidad después de la neutralización del ácido más fuerte.

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3. DATOS : 3.1 Datos Experimentales:

Grupo 1  Titulación de un ácido débil con una base fuerte CH3COOH + NaOH V (NaOH) mL

K (uS/cm)

0.0

213.0

0.3

189.0

0.5

182.1

1.0

184.3

1.5

202.0

2.0

230.0

2.5

262.0

3.0

294.0

3.5

333.0

4.0

370.0

4.5

410.0

5.0

451.0

6.0

513.0

7.0

588.0

8.0

662.0

9.0

731.0

10.0

808.0

11.0

867.0

12.0

938.0

13.0

1002.0

14.0

1065.0

15.0

1126.0

16.0

1187.0

17.0

1298.0

18.0

1478.0

19.0

1663.0

20.0

1861.0

NaOH ( 0.1 M) Sal acida de phtalato acido de potasio = 0.3 g disuelven 50 mL + 2 gotas de fenolftaleína  V (NaOH) = 15.7 mL  V (NaOH) = 15.8 mL

Por tal la nueva concentración del NaOH será 0.0932

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Grupo 2  Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte ( [ NaOH] = 0.0932 ) HCl + NaOH (10 mL)

HCl + CH3COOH + NaOH (5 mL) (5 mL)

V (NaOH) mL

K (mS/cm)

V (NaOH) mL

K (mS/cm)

0

4.440

0

2.080

1

4.130

1

1.759

2

3.800

2

1.464

3

3.470

3

1.167

4

3.150

4

0.891

5

2.840

5

0.723

6

2.530

6

0.703

7

2.240

7

0.739

8

0.796

8

1.947

9

0.855

9

1.638

10

0.918

10

1.385

11

0.980

11

1.141

12

1.038

12

1.247

13

1.100

13

1.435

14

1.209

14

1.624

15

1.373

15

1.813

16

1.555

16

2.000

17

1.737

17

2.180

18

1.908

18

2.360

19

2.090

19

2.540

20

2.710

21

2.880

22

3.040

23

3.200

24

3.370

25

3.520

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Grupo 3  Titulación de una mezcla ácido fuerte y acido débil con base fuerte . ( [ NaOH] = 0.0932 ) HCl + CH3COOH + NaOH V (NaOH) mL 0.0 0.3 0.4 0.7 1.0 1.5 2.1 2.5 2.8 3.3 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.1 10.6 11.0 12.0 13.2 14.2 15.0

16.0 17.0 18.0 19.0 20.0 21.5 23.0 24.0 25.0 26.5 28.0 29.5 31.5 32.0 34.0 36.0 38.0 40.0 42.0 44.0 46.0 48.0 50.0

HCl + NaOH

K (uS/cm) 242 222 213 205 207 216 243 262 279 309 352 416 479 545 603 673 748 775 833 898 955 995

1050 1109 1156 1209 1262 1331 1400 1449 1525 1746 1968 2190 2480 2550 2820 3090 3350 3610 3850 4100 4320 4570 4790

V (NaOH) mL

K (mS/cm)

0.0

2.620

1.0

2.290

2.0

1.961

3.1

1.641

4.0

1.337

5.0

1.036

6.5

0.727

8.0

0.851

9.0

1.037

10.0

1.250

11.5

1.519

12.6

1.737

13.5

1.906

14.6

2.100

15.5

2.260

17.5

2.590

Grupo 4  Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte ( [ NaOH] = 0.0932 ) HCl + NaOH V (NaOH) mL 0 1 2

13 14.1 15

K (ms/cm) 3.960 3.700 3.430

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1.141 1.297 1.426

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Química y Textil Titulaciones Conductimétricas 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

3.160 2.910 2.650 2.430 2.180 1.957 1.712 1.491 1.279 1.065

1.583 1.724 1.878 2.010 2.160 2.300 2.440 2.570 2.700 2.850

3.2 Datos Bibliográficos:

 Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte

 Titulación de un ácido débil con una base fuerte

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 Titulación de un ácido débil con una base débil

4. TRATAMIENTO DE DATOS :  Con los datos obtenidos experimentalmente, para cada tipo de titulación, trazar una gráfica de la variación de K con el volumen de solución titulante de NaOH .

Grupo 1  Titulación de un ácido débil con una base fuerte

VPE = 4 ml NaOH VACIDO = 100mL

Teóricamente :

# Eq.Acido = # Eq.Base N*Vacido = N*Vbase

MCH3COOH = 0.0037 M Página 8

Si Nbase = Mbase=0.0932 Nacido = Macido=?

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Grupo 2  Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte

VPE = 11 ml NaOH VACIDO = 100mL

Teóricamente :

# Eq.Acido = # Eq.Base N*Vacido = N*Vbase

MHCl = 0.0103 M

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Si Nbase = Mbase=0.0932 Nacido = Macido=?

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Grupo 3  Titulación de un ácido débil con una base fuerte

VPE = 5 ml NaOH VACIDO = 100mL

Teóricamente :

# Eq.Acido = # Eq.Base N*Vacido = N*Vbase

MCH3COOH = 0.0047 M

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Si Nbase = Mbase=0.0932 Nacido = Macido=?

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Química y Textil Titulaciones Conductimétricas VPE =6.5 ml NaOH VACIDO = 100mL

Teóricamente :

# Eq.Acido = # Eq.Base N*Vacido = N*Vbase

Si Nbase = Mbase=0.0932 Nacido = Macido=?

MHCl = 6.058*10-3 M

Grupo 4  Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte

VPE = 12 ml NaOH VACIDO = 100mL

Teóricamente :

# Eq.Acido = # Eq.Base N*Vacido = N*Vbase

Si Nbase = Mbase=0.0932 Nacido = Macido=?

MHCl = 0.0112 M  Comparar las curvas teóricas y experimentales e interpretar los resultados.  Al comparar las curvas graficadas con las curvas teóricas se noto que estas siguen las misma tendencia ; por tal las titulaciones se realizo de manera adecuada, siendo las tendencias de la siguiente forma.  

Al titular un acido fuerte con una base fuerte la curva conductimetrica tiene la forma de un valor absoluto, donde la parte inferior nos indica el punto de equivalencia. Al titular una acido débil con una base fuerte la curva conductimetrica tiene la forma inicialmente de una curva .que luego se va poniendo recta .

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Facultad de Ingeniería Química y Textil Titulaciones Conductimétricas  Las concentraciones para los ácidos encontradas se obtuvieron a partir del punto equivalente, sí a la solución titulante se le hubiera adicionado un indicador se podría ver con mayor claridad este punto y asi poder comparar el punto equivalente con el indicador y el conductimetro.

5. CONCLUSIONES :  Se puede concluir que para el electrolito fuerte (HCl) frente al NaOH la curva de titulación conductimétrica está conformada por rectas que se interceptan en 1 punto, este será el punto de equivalencia para la titulación, mientras que para el CH3COOH frente al NaOH la curva de titulación está conformada por una curva y 2 rectas, la intercepción de esas rectas nos dará el punto de equivalencia.  Se infiere mediante las curvas de titulación conductimétrica el punto de equivalencia para una neutralización, por tal este es un método más exacto para el cálculo del punto de equivalencia comparado con un indicador ya que la vista nos puede engañar.

6. RECOMENDACIONES :  Tener cuidado al preparar la solución a la concentración requerida, ya que esta será un factor importante para hallar el punto de equivalencia.  Al introducir el electrodo en la solución tener cuidado de que no toque el magneto en plena agitación y al mismo tiempo que el electrodo quede casi totalmente sumergido. 7. ANEXO :

Aplicaciones La conductancia directa al no ser selectiva sólo se aplica para mezclas binarias y para medir la concentración total de electrolitos. Pero las titulaciones conductimétricas tienen muchas aplicaciones, siendo su principal ventaja es que se pueden titular disoluciones muy diluidas y sistemas en que la reacción es incompleta. Por ejemplo en la valoración acuosa del fenol (pKa=10), el punto de equivalencia no se puede determinar visualmente mediante un indicador o por potenciometría, pero sí por conductimetría. - Determinación

de

constantes

- Determinación

de

productos

de de

disociación solubilidad

de de

electrólitos sales

poco

débiles. solubles.

- Cálculo de la concentración salina de disoluciones y aguas naturales para estimación del grado de dilución o pureza de la muestra.

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8. BIBLIOGRAFÍA :  JANDER, G. 1961. Análisis Volumétrico. Unión Tipográfica Editorial Hispanoamericana. Primera Edición. México. 400 pp.  McNEAL, B. L., J. D. OSTER and J. J. HATCHER. 1970. Calculation of electrical conductivity from solution composition data as an aid to in-situ estimation of soil salinity. Soil Science. 110, 405-414  http://www.standardbase.com/tech/FinalHUTechCond.pdf

 www.wikippedia/conductimetria/.com

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