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• Marlen Daniela Flores

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Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Facultad de Ingeniería Química Química Analítica Volumetría acido-base

MARCO TEÓRICO

Los ácidos y bases están presentes en nuestra vida diaria, tanto en nuestro organismo como en el medio que nos rodea. Algunos ácidos son muy conocidos, como por ejemplo el ácido acético (presente en el vinagre), los ácidos cítricos y en nuestro cuerpo, los ácidos estomacales, como por el ejemplo el ácido clorhídrico. Pero como estamos rodeados de ácidos, lo mismo ocurre con las bases. Tal es el caso del hidróxido de sodio, presente en la soda caustica, empleada como agente de limpieza y como materia prima para elaborar jabones. El hidróxido de aluminio y el hidróxido de magnesio, componentes de la leche de magnesia, la cual se emplea para contrarrestar la acidez estomacal y por ello cotidianamente se les conocen como antiácidos. Las bases orgánicas son consumidas diariamente alrededor del planeta. Entre ellas encontramos a la cafeína, la cocaína y el tabaco. También conocidas como alcaloides, tienen la facultad de estimular el sistema nervioso central y producto del consumo constante de estas, tiene por consecuencia a la adicción.

Teorías  Teoría de Arrhenius El químico sueco Svante Arrhenius (1859 – 1927) estructuró el primer concepto de ácidos y bases. Explicó el comportamiento de las soluciones acuosas electrolíticas afirmando que los electrolitos se disocian en iones (átomos cargados eléctricamente) positivos y negativos. Definió a los ácidos como una sustancia que en el agua produce iones H3O+ (abreviado como H+) mientras que una base es una sustancia que en solución acuosa produce iones OH-, también llamados iones hidroxilo. Si una solución acuosa contiene más H+ que OH-, decimos que la solución es ácida. Si es, al contrario, decimos que la solución es básica. Al ácido que al disociarse da un solo protón se le denomina monoprótico. Si da más de uno se llama poliprótico. Ejemplo: Ácido carbónico H2CO3 H2O CO3- + 2H+ Las bases también se pueden clasificar según el número de iones hidroxilo que posean: Hidróxido de Sodio NaOH H2O Na+ + OH-El inconveniente de la teoría de Arrhenius radicaba en que hay sustancias que no poseen hidrógeno y dan

protones, así como bases, como el amoniaco, que al ser disueltas en agua provocan un aumento en hidroxilos.  Teoría de Brønsted - Lowry El químico danés Johannes Brønsted (1879 – 1947) y el químico inglés Thomas M. Lowry (1874 – 1936), en forma independiente en 1923, establecieron que una reacción ácido-base implica una transferencia de protones; el ácido es una especie (ion o molécula) que dona un protón y la base es la especie (ion o molécula) que acepta el protón. La teoría recibe también el nombre de intercambio protónico y en forma general se puede esquematizar así:

HX + Y X- + XY+ Ácido base ácido El pH y pOH

El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones más solubles en agua. El resultado de una medición de pH viene determinado por una consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de iones hidroxilo (OH-). Cuando el número de protones se iguala al número de iones hidroxilo, la sustancia es neutra. Por ejemplo, el agua posee un pH de 7. Esta concentración puede variar entre 0 y 14 siendo 7 el punto medio. Cuando una sustancia es mayor de 7, se considera que es básica. Por el contrario, si es menor que 7, es una sustancia ácida.

JUSTIFICACIÓN La volumetría ácido- base, también conocida como valoración ácido-base, titulación ácido-base, o incluso, valoración de neutralización, es un tipo de técnica utilizada para realizar análisis de tipo cuantitativo, para hallar la concentración de una disolución, en la cual se encuentra una sustancia que realiza el papel de ácido, o de base, que a su vez se neutraliza con otro ácido o base, del cual conocemos su concentración. La valoración acido-base tiene su fundamento en el cambio brusco de concentración de los iones hidronios H3O+, y por lo tanto del pH que se produce en el punto final de la reacción de neutralización. El punto final se reconoce por el cambio de color que experimenta el indicador añadido a la solución. La volumetría ácido-base es un procedimiento que permite calcular la concentración de una disolución, conociendo la concentración de otra, en una reacción de neutralización ácido- base. Se basa en el cambio brusco del pH de

una disolución (ácida o básica), cuando se completa la reacción de neutralización (OH - + H + = H 2 O) punto de equivalencia Instante definido como punto de equivalencia indicador ácido basecambiando de color Para saber cuándo se ha alcanzado el punto de equivalencia, se utiliza un indicador ácido base, que avisa, cambiando de color, cuando se ha completado la reacción.

Reacción de un ácido fuerte con base fuerte: HCl + Ind + NaOH NaCl + H2O Reacción de un ácido débil con base fuerte: CH3COOH + Ind. + NaOH NaCO3 + H2O Reacción de un ácido fuerte con base débil: HCl + Ind + NH4OH NH4Cl + H2O

HIPOTESIS 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. Que tan real y eficiente es esta reacción la cual tiene una expresión como la siguiente:

Ácido + Base → Sal + Agua .

METODOLOGÍA El cálculo estequiométrico que se realiza para determinar la concentración del FeSO4, se hace mediante el volumen de disolución del permanganato que ha sido utilizado, por esto que éste método recibe el nombre de volumetría.

En las volumetrías, también es frecuente la realización y utilización de las conocidas como, curvas de valoración. Al presentar el pH que es medido a través de un electrodo, en función del volumen que ha sido introducido de la sustancia conocida, se consigue una curva de valoración, también conocida, como curva de titulación. En ellas, se ve claramente el cambio de pH para un determinado volumen, conociéndose al punto de inflexión de la curva, como punto de equivalencia, donde se indica el volumen de la sustancia valorante que ha sido consumido para poder reaccionar con el analito en cuestión El proceso se basa en la neutralización que se lleva a cabo entre las dos soluciones, ya que una es ácida y la otra es básica. Así se puede determinar la concentración de iones H de la solución valorada, podremos deducir la concentración de iones OH en la solución analizada, a partir del volumen de solución valorada usado para neutralizarla. Cuando esto sucede se dice que se ha alcanzado el punto de equivalencia. En este punto, el número de equivalentes-gramo del ácido y la base son iguales. La curva de titulación se construye graficando el pH de la solución en función del volumen del titilante agregado. La forma de la curva de titulación varía según cuál sea la fuerza del ácido

#eqácido = #eqbase Vácido x Nácido = Vbase x Nbase

Procedemos de la siguiente manera: En una bureta, añadimos la disolución de permanganato potásico, el cual posee un color violeta, a la vez que en un Erlenmeyer hemos introducido un volumen conocido de disolución de FeSO4, que es prácticamente incoloro, y también unas gotas de ácido sulfúrico. Al añadir el permanganato potásico, sobre el sulfato férrico, desaparece el color violeta, tornándose incoloro, pues se reduce a Mn^2+. El final de la reacción llega cuando una gota de permanganato ya no se decolora, así, la aparición de un color rosáceo que persiste al seguir añadiendo gotas, nos indica que ha llegado el final de la valoración, pues se ha agotado el reductor

CONCLUSIÓN Como conclusión podemos decir que dependiendo al rango de pKa que contenga o presente el ácido débil o la base débil que se vaya titular este presentara un valor de pH diferente, y el punto de equivalencia variara en comparación a las diferentes soluciones trabajadas. Por otro lado se pudo observar el volumen en el cual el número de moles de H3O+ era igual al número de moles de OH- . Se concluye que una de las formas más simples y fáciles de comprender una reacción de neutralización es a través del uso de las curvas de valoración, ya que en estas se resumen las características generales en este tipo de reacciones. Además, aprendimos que para poder apreciar el cambio de ácido a base o viceversa, el ojo humano no lo detecta fácilmente y por eso es indispensable el uso de un buen indicador, el indicador a utilizar dependerá del rango de pH que estemos trabajando. Se deduce que en cada etapa de la titulación, se debe satisfacer la expresión [H3O+][OH-]  110-14.

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