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TITULACION ACIDO-BASE

Adriana Trujillo, Natali Meyendorff Universidad del Cauca, Departamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y de la Educación, Popayán, Cauca. Fecha de presentación: Octubre 16 del 2012 RESUMEN En el laboratorio de Química Fundamental se realizaron los cálculos necesarios para preparar una solución, además se titularon las soluciones y se determinó su concentración.

INTRODUCCION

Ácido + Base → Sal + Agua

La naturaleza de las sustancias es uno de los temas más estudiados por la química, ya que de acuerdo a ésta,están determinados los tipos de reacciones que se presentan de acuerdo a los reactivos en un proceso.

Un caso particular sería la reacción entre un ácido fuerte (HNO3) y una base débil (Na2CO3).

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. NA VA = NB VB A este punto se le llama punto de equivalencia (Umland, 2000, p.139). 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 hidrogeniones que proceden del ácido, con hidroxiliones procedentes 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:

2HNO3 + Na2CO3 → 2 NaNO3 + CO2↑ + H2O Así pues, la titulación es un proceso en el cual la solución estándar (del patrón primario) se combina con una solución de concentración desconocida para determinar dicha concentración, la curva de titulación es la gráfica que indica como el pH de la solución cambia durante el transcurso de la misma (el pH se gráfica contra el volumen de base o ácido agregado). Entonces podría entenderse como final de la titulación al momento en que el pH llegase a 7, sin embargo, esto está en funciónde la “fuerza” del ácido o la base que se están titulando. Así cuando la neutralización se produce entre un ácido fuerte y una base fuerte. El pH en el punto de equivalencia es 7 ya que todos los iones han sido neutralizados. Por otra parte, cuando la reacción ocurre entre una base fuerte y un ácido débil, el anión del ácido sufre una hidrólisis, por lo que el pH al que ocurre la neutralización es mayor que 7. Y en la situación contraria, entre ácido fuerte y una base débil, el catión de la base sufre una hidrólisis produciéndose iones hidrónio, por lo que el pH es menor que 7.

Para determinar éste punto (de equivalencia), podemos utilizar la curva de titulación potenciométrica de la reacción ácidobásica cuya . En las titulaciones se pueden utilizar indicadores internos. Los indicadores son compuestos orgánicos de estructura compleja que cambian de color en solución a medida que cambia el pH. En este tipo de titulaciones (con indicador interno) no se requiere de ningún gráfico para determinar el punto de equivalencia, solo se requiere observar el cambio de coloración de la solución para concluir el final de la reacción y hacer las mediciones correspondientes.

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS PRELIMINARES

3.1 ¿Cómo funciona un indicador ácido – base? Es una sustancia química capaz de donar protones según hagan el cambio de color al producirse esta donación de protones. Se puede dividir en indicadores ácidos o básicos, según hagan el cambio de color en la zona acida. También se puede clasificarse algunos neutros que suelen colocarse en una u otra escala. Sus usos y aplicaciones principal es la de determinar el punto final de una neutralización también puede servir para provocar si un PH es suficientemente acido o base. Uno de los indicadores que funciona son fenolftaleína o anaranjado de metilo de hidróxido de sodio se haya una coloración y eso significa es un ácido o una base. 3.2 Describa las etapas básicas de una valoración ácido – base. ¿Por qué esta técnica es de un gran valor práctico? Neutralización: reacción química entre un acido y una base.

Acido † base sal †agua posee un PH igual a 7(neutro). Los ácidos y las bases se disocian en solución acuosa ejemplo: HCl † NaOH H † Cl †Na † OH

NaCl †H2O NaCl †H2O.

Titulación: es una técnica que sirve para averiguar la concentración que tiene una solución acido o básica, mediante una neutralización controlada. Esta técnica consiste en que una solución de concentración conocida (solución estándar), se adiciona gradualmente a otra solución de concentración hasta que la R(X) neutralice. Se coloca en una bureta la solución básica( solución estándar) y se agrega cuidadosamente sobre una solución acida de concentración desconocida, hasta que alcance el punto de equivalencia (Neutralización). Solución acida se le agrega un indicador (fenolftaleína) el que indica el cambio de color cuando se llega al punto de equivalencia.

3.3 ¿Cuál es la normalidad de una solución de Ca(OH)2 si en la titulación de la misma se gastaron 20 mL de HCl 0.05N?

3.4 Que volumen de H2SO4 del 75% en peso de densidad igual a 1.7 g/mL es necesario para preparar 1 litro de solución 0.05N?

DATOS Concentracion CON UNA MUESTRA DE ± 0.1 gr de NaOH [ ] [ ]

(

(

(

(

[ ] Por la concentración obtenida

de las bases

de los ácidos

En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellos, al mismo tiempo una descomposición química

En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellas, al mismo tiempo, una descomposición química

Concentrados destruyen los tejidos biológicos vivos (son corrosivos para la piel)

Suaves al tacto pero corrosivos con la piel (destruyen los tejidos vivos)

Enrojecen ciertos colorantes vegetales

Dan color azul a ciertos colorantes vegetales

Disuelven sustancias

Disuelven grasas y el azufre

Pierden sus propiedades al reaccionar con bases

Pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos

RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE CONSULTA 9.1 Enuncie algunas propiedades generales de ácidos y bases. Ácidos

Bases

Tienen sabor agrio (limón, vinagre, etc).

Tiene sabor cáustico o amargo (a lejía)

En disolución acuosa enrojecen la tintura o papel de tornasol

En disolución acuosa azulean el papel o tintura de tornasol

Decoloran la fenolftaleína enrojecida por las bases

Enrojecen la disolución alcohólica de la fenolftaleína

Producen efervescencia con el carbonato de calcio (mármol)

Producen una sensación untuosa al tacto

Reaccionan con algunos metales (como el cinc, hierro,…), desprendiendo hidrógeno

Precipitan sustancias disueltas por ácidos

Neutralizan la acción

Neutralizan la acción

9.2 Dé las definiciones de Arrhenius, Bronsted y Lewis de un ácido y una base. ¿Porque son de mayor utilidad las definiciones de Bronsted para describir las propiedades ácido – base? Arrhenius

Bronsted

Lewis

Acido

Sustancias que se ionizan en agua para formar iones H+.

Sustancia capaz de donar un protón.

Sustancia capaz de aceptar un par de electrones.

Base

Sustancias que se ionizan en agua para formar iones

Sustancia que puede aceptar un protón.

Sustancia que puede donar un par de electrones.

OH-.

Figura 1. pH - metro 

Las definiciones de Bronsted son más utilizadas ya que ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus compuestos (al igual que sucede entre una base fuerte y otra débil). También explica que el agua pueda mostrar propiedades anfóteras, es decir que puede reaccionar tanto con ácidos como con bases. De este modo, el agua actúa como base en presencia de un ácido más fuerte que ella (como HCl) o, lo que es lo mismo, de un ácido con mayor tendencia a disociarse que el agua (como el amoniaco).

El método colorimétrico se basa en algunas sustancias orgánicas obtenidas artificialmente, ácidos o bases débiles, que experimentan un cambio de color según estén en una disolución ácida o básica. Este cambio de color se debe a que pasan de una forma disociada a una no disociada y viceversa. En la tabla 1 se pueden ver los indicadores más utilizados. Cuando se utiliza la cinta de papel (Figura 2) el color obtenido se compara con la muestra patrón y el más parecido se toma como el valor del pH.

9.3 Como funciona un indicador ácido - base

Para determinar experimentalmente la acidez o basicidad de una sustancia, o sea calcular su pH, se utilizan principalmente dos métodos: Método electrométrico y método colorimétrico. 

El método electrométrico utiliza un aparato llamado pH-metro (Figura 1) que determina la fuerza motriz de una pila que contiene dos disoluciones, una de ellas es la de referencia, cuyo pH es cero y otra es la que se va a determinar. Al introducir los electrodos la fuerza motriz se traduce en la escala y muestra el resultado.

Figura 2. Cinta indicadora de pH Tabla No. 1: intervalos de cambio de color de algunos indicadores Indicador

Zona de viraje

Color en medio H+

Color en medio OH-

Azul de timol

1,22,8

Rojo

Amarillo

Rojo

Amarillo

Rojo

Naranja

3,14,4

Violeta

Rojo

Rojo

Amarillo

3,05,0

Amarillo

Azul

Incoloro

Rojo

Amarillo de metilo Naranja de metilo Rojo congo Rojo de metilo Azul de bromotimol Fenolftaleína

2,94,0

4,26,3 6,07,6

8,3.10,0

valorante.

9.4 Cuales son las semejanzas y diferencias entre las valoraciones ácido – base y las valoraciones redox.

Valoración Redox

Semejanz as

Diferenci as

n entre el analito (la sustancia cuya concentraci ón queremos conocer) y la sustancia valorante.

Valoración acidobase



Son análisis cuantitativos



Permiten conocer la concentración desconocida de una disolución de una sustancia.



El nombre volumetría hace referencia a la medida del volumen de las disoluciones empleadas, que nos permite calcular la concentración buscada.



Dicha sustancia puede actuar como oxidante o reductor.



Es un tipo de valoració n basada en una reacción redox entre el analito (la sustancia cuya concentraci ón queremos conocer) y la sustancia





Dicha sustancia puede actuar como acido o base, neutralizánd olo con una base o ácido de concentraci ón conocida. Es un tipo de valoració n basada en una reacción ácidobase o reacc ión de neutralizació

9.5 Explique porqué el permanganato de potasio, KMnO4 y el dicromato de potasio, K2Cr2O7 pueden funcionar como indicadores internos en las valoraciones redox. Los indicadores internos en las valoraciones Redox presentan un color bien definido en cada uno de sus estados de oxidación (oxidado o reducido), se utilizan en reacciones que no son coloridas y se emplean en pequeñas cantidades, debido a que los colores que presentan son intensos. Estos indicadores requieren solamente un ligero cambio en las proporciones de un estado de oxidación a otro, para dar un cambio visible de color. Esta reacción del indicador es inmediatamente posterior al punto de equivalencia y permite verificar el término de la ecuación Redox, sin alterar apreciablemente el volumen del titulante utilizado, debido a que una sola gota de titulante es suficiente para que el indicador cambie de color.

CONCLUSIÓN

BIBLIOGRAFÍA 

CHANG RAYMOND, séptima edición, Ácidos y bases; pág. 601.

ANEXOS