7/21/2019 Determinacin Del PKa

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UNIVERSIDAD DEL QUINDIOFACULTAD DE CIENCIAS BSICAS Y TECNOLOGIA

PROGRAMA DE QUMICA

PRACTICA N7DETERMINACIN ESPECTROFOTOMTRICA DEL pKa DE UN INDICADOR

ACIDOBASE (Un nuevo mtodo simplificado)

INFORME PRESENTADO POR:UBEIDEN CIFUENTES SAMBONI

AL PROFESOR:PhD. GUSTAVO ADOLFO OSPINA GOMEZ

EN EL ESPACIO ACADEMICO DE ANLISIS INSTRUMENTAL II

ARMENIA-QUINDIOABRIL 23 DE 2015

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DETERMINACIN ESPECTROFOTOMTRICA DEL pKa DE UN INDICADORCIDOBASE

1.

INTRODUCCIN

En los equilibrios quimicos intervinen cidos y bases, estos equilibrios qumicos

pueden representase de la siguiente forma: + Donde Hln es la forma cida y ln- es la forma bsica del indicador. La constante deequilibrio para la reaccin anterior es:

= (1)= log (2)La relacin entre la forma cida y la forma bsica est dada por:= (3)Donde A es la absorbancia de la solucin para un valor determinado de pH, , es laabsorbancia de la forma bsica y , es la absorbancia de la forma cida a la mismaconcentracin. Sustituyendo la ecuacin (3) en la ecuacin (1):

= log (4) forma algebraica

log

= (5) forma grficaEl pKa de un indicador puede ser determinado por el mtodo algebraico utilizando laecuacin (4) o por el mtodo grfico utilizando la ecuacin (5).En el mtodo algebraico, el conjunto de valores de pH y absorbancias son sustituidosen la ecuacin (3) y el pKa es calculado para cada valor de pH y su correspondienteabsorbancia. El pKa reportado ser el promedio de todos los pKa calculados.

En el mtodo grfico, el grfico de log[[A-AIn-]/[AHln-A]]en funcin del pH, elpKa del indicador ser el punto de intercepcin de la recta obtenida en el eje x.

El mtodo descrito se puede aplicar a los siguientes indicadores: azul de bromofenol,verde de bromocresol, prpura de bromocresol, azul de bromotimol, anaranjado demetilo, rojo de metilo, rojo de fenol y fenoltaleina. En esta experiencia, serdeterminado el pKa del azul de bromofenol.

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Figura 1. Estructura del azul de bromofenol en su forma cida y su forma bsica.

El azul de bromofenol, H2Bf, es una molcula orgnica que se utiliza como indicadorcido-base. Su comportamiento con el pH se esquematiza en la siguiente figura 1.Cuando se disuelve en agua la disolucin tiene un pH en torno a 3,6 y es de un colorverde-rojizo cuyo tono concreto en cada caso depende tanto de la concentracin de laespecie como de su espesor (es decir, el camino ptico de la luz en su interior). Estefenmeno se denomina dicromatismo (policromatismo, en general). Curiosamente, elazul de bromofenol es la sustancia con ms alto valor del ndice de dicromaticidad deKreft conocido, lo que significa que experimenta los ms acusados cambios de tonocuando cambian el espesor o la concentracin.

Ahora bien: se ha comprobado que si se siguen aadiendo iones hidroxilo (OH -) a ladisolucin azul, esta empieza a desteirse, pudiendo llegar a quedar completamenteincolora. Esto se debe a que los Bf2-puede reaccionar con los OH- dando la especieBr(OH)3-, la cual, efectivamente, no absorbe en el visible y por tanto no tiene color.

2.

PROCEDIMIENTO2.1.

OBTENCIN DEL ESPECTRO DE ABSORCIN DEL AZUL DE BROMOFENOL

Se preparar una solucin de azul de bromofenol en su forma bsica disolviendo 6gotas de solucin de colorante al 0,04% y dos gotas de solucin de NaOH 1,0 M en10 mL de agua destilada. Y se obtuvo el siguiente espectro:

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Figura 2. Espectro de absorcin de la solucin de azul de bromofenol en su formabsica, mxima absorbancia de la forma bsica a 591,05823 nm, A= 0,31084

Se observa que la forma bsica del indicador azul de bromofenol presenta un mximode absorcin de 0,31084 a los 591,058 nm.

Tambin se realiz lo mismo procedimiento pero se adicion HCl y se registr elespectro:

Figura 3. Espectro de absorcin de la solucin de azul de bromofenol en su forma cida,mxima absorbancia de la forma cida a 435,997 nm, A= 0,17549

Se observa que la forma cida presenta un mximo de absorcin de 0,17549 a los435,997 nm.

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Se puede analizar y comparar que el grado de disociacin del indicador, es decir seacido o bsico, va cambiar la absorbancia y como consecuencia la longitud de ondadel mximo de absorcin de la molcula.

2.2.

DETERMINACIN DEL PKA DEL AZUL DE BROMOFENOL.

Para la determinacin del pKa de azul de bromofenol se tomaron 10 mL de la solucinde bromofenol al 0,04% y luego se prepararon las soluciones correspondientes adiferentes pH que se observan en la siguiente tabla, y luego se tomaron los espectros yse determinaron las absorbancias.

3. RESULTADOS Y DISCUCIN

Tabla 1. Datos de recolectados en la prctica (mtodo algebraico).

Solucin pH Absorbancia log[ ] pKa(Ecuacin 4)1 3,72 0,24871 0,576687099 4,2966872 4,04 0,26029 0,212448039 4,2524483 4,37 0,38706 -0,129294973 4,2407054 4,60 0,46037 -0,339301882 4,2606985 4,84 0,51657 -0,529357833 4,310642

4,2722366 12,01 AIn- 0,665807 2,0 AHIn

0,01166

Los valores reportados en la tabla 1 de

log

y de pKa se calcularon de la

siguiente manera:

= log = 3,72 log [0,24871 0,66580,01166 3,72 ] = 4,296687 = 4,04 log [0,24871 0,66580,01166 4,04 ] = 4,252448

= 4,37 log [0,24871 0,66580,01166 4,37 ] = 4,240705 = 4,60 log [0,24871 0,66580,01166 4,60 ] = 4,260698 = 4,84 log [0,24871 0,66580,01166 4,84 ] = 4,310642

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Luego el promedio de pKa es:

= 5

=21,02988

5 = 4,272236

= ( ) , =( ) 1 = 0,075 = 0,137

Por el mtodo grfico, se obtuvo lo siguiente:

Figura 4. Clculo del pKa por el mtodo grfico.

De acurdo a la figura 4 se observa que corta el eje x en 4,22 aproximadamente, por lo tantocomo por definicin

pH = pKacuando el cido esta disociado al 50%.

Comparando los dos mtodos, se observa que el pKa dio valores muy similares por ambosmtodos.

4. CONCLUSIONES

Se obtuvieron los espectros de absorcin del azul de bromofenol en medio cido(amarillo) y en medio bsico (azul), donde se obtuvo cada uno de los mximos de

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

3.6 3.7 3.8 3.9 4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5

log[[A-AIn-

]/[AHIn-A]]

pH

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absorcin a longitudes de onda correspondientes, para la forma cida, mximo deabsorcin de 0,17549 a los 435,997 nm y para la forma bsica, un mximo de absorcinde 0,31084 a los 591,058 nm.

Se obtuvo el pKa del indicador azl de bromofenol por dos mtodos, por mtodoalgebraica, obteniendo un valor promedio de 4,272 y por el mtodo grfico un pKa de4,22 con un diferencia de 0,05, por lo que se puede decir que se realiz una buenametodologa para sta determinacin.

5. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

H. H.Perkampus, UV-VISAtlas of Organic Compounds, 2a. ed., Hoboken, NJ:Wiley-VCH, 1992

L. G. Hargis, J. A. Howell y R. E. Sutton,Anal. Chem. (revision), 1996, 68, p. 169 J. A. Howell y R. E. Sutton,Anal. Chem. (revision), 1998, 70, p. 107.

M. Bader,J. Chem.Educ., 1980, 57, p. 703.

E. R. Malinowski,Factor Analysis in Chemistry, 3a. ed., cap. 9, Nueva York:Wiley, 2002.