estandarizacion
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es un informe de laboratorio en el cual se muestra de manera detallaad como estandarizar una solucon de hidroxido de sodioTRANSCRIPT
RICARDO ANDRES MEJIA HERNANDEZ – LUISA MARIA ROJAS BEDOYA
ESTANDARIZACIÓN:
PREPARACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE HNO3
RICARDO ANDRES MEJIA HERNANDEZ
LUISA MARIA ROJAS BEDOYA
MILTON GÓMEZ BARRERA
CONTROL DE CALIDAD
UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO
FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS
PROGRAMA DE QUÍMICA
ARMENIA – QUINDÍO
RICARDO ANDRES MEJIA HERNANDEZ – LUISA MARIA ROJAS BEDOYA
INTRODUCCIÓN
Una solución (o disolución) es una mezcla de dos o más componentes, perfectamente homogénea
ya que cada componente se mezcla íntimamente con el otro, de modo tal que pierden sus
características individuales. Esto último significa que los constituyentes son indistinguibles y el
conjunto se presenta en una sola fase (sólida, líquida o gas) bien definida.
Una solución que contiene agua como solvente se llama solución acuosa.
Si se analiza una muestra de alguna solución puede apreciarse que en cualquier parte de ella su
composición es constante. Entonces, reiterando, llamaremos solución o disolución a las
mezclas homogéneas que se encuentran en fase líquida. Es decir, las mezclas homogéneas que
se presentan en fase sólida, como las aleaciones (acero, bronce, latón) o las que se hallan en
fase gaseosa (aire, humo, etc.) no se les conoce como disoluciones.
Las mezclas de gases, tales como la atmósfera, a veces también se consideran como soluciones.
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OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL:
Preparar y estandarizar una solución de HNO3 2M
Objetivo específicos
Estandarizar el ácido nítrico (HNO3), para ser utilizado como patrón primario en la
estandarización hidróxido de sodio (NaOH).
Conocer la metodología experimental de las valoraciones ácido base.
Manipular adecuadamente los primarios y preparar sus disoluciones.
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MARCO TEORICO
Las soluciones son distintas de los coloides y de las suspensiones en que las partículas del
soluto son de tamaño molecular y están dispersas uniformemente entre las moléculas del
solvente.
Las sales, los ácidos, y las bases se ionizan cuando se disuelven en el agua
Características de las soluciones (o disoluciones):
I) Sus componentes no pueden separarse por métodos físicos simples como
decantación, filtración, centrifugación, etc.
II) Sus componentes sólo pueden separase por destilación, cristalización,
cromatografía.
III) Los componentes de una solución son soluto y solvente.
Soluto es aquel componente que se encuentra en menor cantidad y es el que se disuelve. El
soluto puede ser sólido, líquido o gas, como ocurre en las bebidas gaseosas, donde el dióxido de
carbono se utiliza como gasificante de las bebidas. El azúcar se puede utilizar como un soluto
disuelto en líquidos (agua).
Solvente es aquel componente que se encuentra en mayor cantidad y es el medio que disuelve al
soluto. El solvente es aquella fase en que se encuentra la solución. Aunque un solvente puede
ser un gas, líquido o sólido, el solvente más común es el agua.
IV) En una disolución, tanto el soluto como el solvente interactúan a nivel de sus
componentes más pequeños (moléculas, iones). Esto explica el carácter homogéneo
de las soluciones y la imposibilidad de separar sus componentes por métodos
mecánicos.
V)
Mayor menor concentración
Ya dijimos que las disoluciones son mezclas de dos o más sustancias, por lo tanto se pueden
mezclar agregando distintas cantidades: Para saber exactamente la cantidad de soluto y de
solvente de una disolución se utiliza una magnitud denominada concentración.
Dependiendo de su concentración, las disoluciones se clasifican en diluidas, concentradas,
saturadas, sobresaturadas.
Diluidas: si la cantidad de soluto respecto del solvente es pequeña. Ejemplo: una solución de 1
gramo de sal de mesa en 100 gramos de agua.
Concentradas: si la proporción de soluto con respecto del solvente es grande. Ejemplo: una
disolución de 25 gramos de sal de mesa en 100 gramos de agua.
Saturadas: se dice que una disolución está saturada a una determinada temperatura cuando no
admite más cantidad de soluto disuelto. Ejemplo: 36 gramos de sal de mesa en 100 gramos de
agua a 20º C.
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Si intentamos disolver 38 gramos de sal en 100 gramos de agua, sólo se disolvería 36 gramos y
los 2 gramos restantes permanecerán en el fondo del vaso sin disolverse.
Sobresaturadas: disolución que contiene mayor cantidad de soluto que la permitida a una
temperatura determinada. La sobresaturación se produce por enfriamientos rápidos o por
descompresiones bruscas. Ejemplo: al sacar el corcho a una botella de refresco gaseoso.
Modo de expresar las concentraciones
Ya sabemos que la concentración de las soluciones es la cantidad de soluto contenido en una
cantidad determinada de solvente o solución. También debemos aclarar que los términos diluida
o concentrada expresan concentraciones relativas.
Las unidades de concentración en que se expresa una solución o disolución pueden clasificarse
en unidades físicas y en unidades químicas.
La solubilidad es la mayor cantidad de soluto (gramos de sustancia) que se puede disolver en
100 gr. de disolvente a una temperatura fija, para formar una disolución saturada en cierta
cantidad de disolvente.
Las sustancias no se disuelven en igual medida en un mismo disolvente. Con el fin de poder
comparar la capacidad que tiene un disolvente para disolver un producto dado, se utiliza una
magnitud que recibe el nombre de solubilidad. La capacidad de una determinada cantidad de
líquido para disolver una sustancia sólida no es ilimitada. Añadiendo soluto a un volumen dado
de disolvente se llega a un punto a partir del cual la disolución no admite más soluto (un exceso
de soluto se depositaría en el fondo del recipiente). Se dice entonces que está saturada. Pues
bien, la solubilidad de una sustancia respecto de un disolvente determinado es la concentración
que corresponde al estado de saturación a una temperatura dada.
La solubilidad depende de la temperatura; de ahí que su valor vaya siempre acompañado del de
la temperatura de trabajo. En la mayor parte de los casos, la solubilidad aumenta al aumentar
la temperatura. Se trata de procesos en los que el sistema absorbe calor para apoyar con una
cantidad de energía extra el fenómeno la solvatación. En otros, sin embargo, la disolución va
acompañada de una liberación de calor y la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura.
Cualquier disolución cuya concentración sea exactamente conocida es una disolución patrón.
Pueden prepararse estas soluciones por dos métodos distintos
Método directo: Se disuelve una cantidad exactamente pesada de soluto, de composición
definida y conocida, y se lleva a cabo la disolución a un volumen conocido en un matraz
volumétrico; la concentración se calcula a partir del peso y volumen conocidos. Para que pueda
aplicarse este método el soluto debe ser una sustancia patrón primaria. Este método es
especialmente adecuado para la preparación de disoluciones patrón de concentración
predeterminada, como exactamente 0.1000 N, o disoluciones que tienen una equivalencia
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exacta expresada en ´términos de un constituyente determinado y especificado que se va a
determinar.
Método indirecto: Gran parte de los compuestos que se utilizan como reactivos valorantes no
pueden considerarse como patrones primarios, por lo que sus disoluciones no pueden preparase
por el método directo. Por sus disoluciones se preparan medidas aproximadas del peso y del
volumen y después se normalizan determinando el volumen exacto de solución necesario para
valorar una cantidad exactamente pesada de un patrón primario. La concentración exacta se
determina luego a partir del volumen de disolución gastado del peso del patrón primario y del
peso equivalente que corresponde a la reacción de valoración.
A temperatura ambiente el Hidróxido de Sodio es un sólido cristalino, blanco, sin olor y que
absorbe rápidamente Dióxido de carbono y humedad del aire (delicuescente). Es una sustancia
muy corrosiva. Cuando se disuelve en agua o cuando se neutraliza con algún ácido libera gran
cantidad de calor, el cual puede ser suficiente para hacer que material combustible en
contacto con el hidróxido haga ignición. Se usa generalmente como solución del 50% en peso o
como sólido que se comercializa como pellets, hojuelas, barras y tortas.
Es una sustancia exclusivamente producida por el hombre y por tal razón no se encuentra en la
naturaleza en su estado normal.
El Hidróxido de Sodio es una base fuerte, se disuelve con facilidad en agua generando gran
cantidad de calor y disociándose por completo en sus iones, es también muy soluble en Etanol y
Metanol. Reacciona con ácidos (también generando calor), compuestos orgánicos halogenados y
con metales como el Aluminio, Estaño y Zinc generando Hidrógeno, que es un gas combustible
altamente explosivo.
El Hidróxido de Sodio es corrosivo para muchos metales. Reacciona con sales de amonio
generando peligro de producción de fuego, ataca algunas formas de plástico, caucho y
recubrimientos.
Cuando es expuesto a un ácido como el ácido nítrico su reacción es la siguiente:
NaOH(aq) + HNO3(aq) = H2O(l) + NaNO3(aq)
Aplicaciones y usos
Todo el hidróxido de sodio consumido puede clasificarse en las siguientes aplicaciones:
En la industria química inorgánica se usa en la manufactura de sales de sodio, para la digestión
alcalina de minerales metálicos y en la regulación de pH.
En aplicaciones industriales de química orgánica se emplea en reacciones de saponificación,
producción de interme-diarios nucleofílicos aniónicos, en reacciones de esterificación y
eterificación en la catálisis básica.
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En la industria de papel se usa para el cocido de la madera en la operación de eliminación de
lignina.
En la industria textil se usa en la producción de fibras de viscosa. Además se usa en el
tratamiento de fibras de algodón para mejorar sus propiedades.
La industria de los detergentes lo usa para la producción de fosfato de sodio y para procesos
de sulfonación en medio básico.
En la industria jabonería se usa para la saponificación de grasas y sebos. En la producción de
aluminio se usa para el tratamiento de la bauxita.
En tratamiento de aguas residuales y purificación de agua de proceso se emplea para
regenerar resinas de intercambio iónico.
Además de las industrias anteriores, el hidróxido de sodio tiene aplicaciones en el
electroplateado, en la industria del petróleo y del gas natural, en la manufactura de vidrio, en
la industria de los alimentos, la limpieza y otros.
El hidróxido de sodio no es una sustancia química que pueda ser considerada patrón primario
por lo que la concentración de sus disoluciones preparadas directamente siempre es
aproximada. Para conocer la concentración exacta, dichas disoluciones deben ser
estandarizadas frente a un patrón primario. Para este fin, se utiliza el ftalato ácido de
potasio (KHC8H4O4, Mr = 204,233) que sí es un patrón primario. La reacción química:
De una forma simplificada:
HA- + OH- A-2 + H2O
Como indicador del punto final se puede utilizar cualquiera que vire en la zona alcalina de pH.
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El punto de equivalencia se alcanza cuando la cantidad de valorante añadida es exactamente la
necesaria para que reaccione estequiométricamente con la especie que se valora. Dicho punto
es un resultado teórico o “ideal” en una valoración. Por ello, se utiliza como medida
experimental del punto de equivalencia el punto final.
El punto final de una valoración es aquel en el que se produce un cambio brusco de una
propiedad física fácilmente observable. Por ejemplo, el cambio de color de un indicador. El
indicador se elige de tal forma que el punto final coincida (o sea muy cercano) al punto de
equivalencia. También se debe escoger un indicador apropiado para cada tipo de reacción y
para cada propiedad.
PROCEDIMIENTO
Preparación y estandarización del HNO3
Al balón aforado se le adicionó 138.46 mL de HNO3 concentrado, el cual tenía una pureza de
63%; posteriormente se procedió a aforar hasta 1000 mL con agua destilada. Ya obtenida la
solución se procede a estandarizar con el patrón primario que en este caso es biftalato de
potasio KHC8H4O4, se pesaron 0,102g del patrón y se diluyeron en 5 mL de agua destilada y
después se procedió a valorar, se tomó 7 volúmenes de HNO3 gastadso en la valoración,
utilizando como indicador fenolftaleína que determino el punto de equivalencia; pasando de ser
incoloro a un color rosa tenue, después se realizaron los cálculos de la concentración a la cual
está preparada realmente el HNO3.
Preparación y estandarización de hidroxido de sodio NaOH 0.1 M:
Se tomaron 0,823 g de NaOH con un porcentaje de pureza de 99% y se aforaron a 100 mL y se
agito, quedando la solución con una concentración de 0.2 M, ya con la solución preparada se
toma una alícuota de 20mL y se diluye hasta obtener una concentración de 0.1M 100mL con
agua destilada, se procedió a estandarizar con el patrón primario que es HNO3 estandarizado
de una concentración conocida, se utilizó como indicador el naranja de metilo para conocer el
punto de equivalencia, se repitió el proceso 5 veces para poder obtener un promedio del
volumen gastado de HNO3, ya con estos datos se procede a calcular la concentración a la cual
esta la solución de NaHCO3 teniendo en cuenta el factor de dilución.
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CÁLCULOS Y RESULTADOS
Preparación de la solución de HNO3 2M: En el siguiente cálculo se determinara la cantidad
de reactivo almacén requerida para preparar 1 litro de HNO3 con una concentración de 2
molar.
VFinal= 1000mL
Concentración final = 2M
%pureza= 65 %
Densidad= 1,4 g/mL
Peso molecular= 63 g g/mol
Por lo tanto el volumen de reactivo almacén para preparar un litro de solución de HNO3 con una
concentración de 2 mol/L es de 138,461 mL.
Preparación de NaoH 0,2 M:
Se necesitan 0,8080 g de NaOH para preparar 100 mL de con una concentración de 0,2 mol/L.
Cantidad de biftalato :
Se realizó un dilución de 1/10 en el HNO3, para que quedara en una concentración de 0,2 mol
/L. Se realizaron ensayos de práctica y se disminuye la concentración del hidróxido de sodio a
la mitad y por lo tanto a la mitad la cantidad de biftalato se gasta entre el 40 y el 80 % del
líquido contenido en la bureta.
HNO3: 0,2 mol/L
NaOH: 0,1 mol/L
g de biftalato: 0,102 g
Para preparar la solución de hidróxido de sodio con la cual se realizaran las titulaciones se
tomaron 50 mL de la solución con una concentración de 0,2 M y se aforo hasta 100 mL.
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Resultados experimentales obtenidos de la titulación de HNO3 0,2 M con NaOH 0,1 M
Gramos de biftalato de
potasio en 10 ml de agua
NaOH 0,1
M
0,1021 5,25
0,1020 5,15
0,1024 5,26
0,1020 5,24
0,1026 5,26
0,1025 5,17
0,1023 5,19
0,1020 5,22
0,1021 5,24
0,1020 5,19
Tabla 1. Datos experimentales de la estandarización
Para corregir las masas pesadas en la balanza, se recurrió a la ecuación de ésta hallada en la
calibración. La ecuación es . De esta ecuación se despejó x, y la ecuación
quedó como sigue:
X = 1,0008 Y + 0,0034
Siendo X la masa real y Y la masa leída en la balanza.
Para corregir los volúmenes de la bureta se utilizan la ecuación de la línea de calibración de la
bureta. La ecuación es Y = 1,001 x + 0,069
X = 0,9990 Y + 0,006893
Siendo X la masa real y Y la masa leída en la balanza.
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Grafico 1. Grafica de los datos de la bureta con su respectiva línea de tendencia.
En la Tabla 2 se resumen las masas de biftalato pesadas para cada titulación, al igual que su
corrección calculada según ecuación anterior:
Para calcular la normalidad del hidróxido de sodio diluido se utilizó la siguiente formula
( )
( ) (
)
( )
0
2
4
6
8
10
12
0 2 4 6 8 10 12
VO
LUM
EN E
XP
ERIM
ENTA
L
VOLUMEN TEORICO
Muestra masa
biftalato de
potasio (g)
masa biftalato
de potasio
corregida (g)
vol.
Titulante
(mL)
vol. Titulante
corregido (mL)
Normalidad
NaOH diluido
1 0,1021 0,10388168 5,25 5,251643 0,09686023
2 0,1020 0,1037816 5,15 5,151743 0,09864337
3 0,1024 0,10418192 5,26 5,261633 0,09695574
4 0,1020 0,1037816 5,24 5,241653 0,09695134
5 0,1026 0,10438208 5,26 5,261633 0,09714202
6 0,1025 0,104282 5,17 5,171723 0,09873607
7 0,1023 0,10408184 5,19 5,191703 0,0981673
8 0,1020 0,1037816 5,22 5,221673 0,09732231
9 0,1021 0,10388168 5,24 5,241653 0,09704483
10 0,1020 0,1037816 5,19 5,191703 0,09788412
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Ya habiendo obtenido las concentraciones del hidróxido de sodio diluido, se procede a calcular
el error en el factor de dilución realizado teniendo en cuenta las medidas hechas en el balón:
Corrigiendo el volumen del balón:
Teniendo el verdadero factor de dilución, se multiplica por la concentración del hidróxido de
sodio diluido y se organiza de orden de menor a par hacerles su respectivo análisis estadístico,
para saber si se debe descartar alguno de los datos, como se muestra en la tabla 3:
1 0,19303527
2 0,19321685
3 0,19322562
4 0,19340316
5 0,19359686
6 0,19395616
7 0,19500758
8 0,19564016
9 0,19658894
10 0,19677368
Sumatoria 1,94444428
Promedio 0,19444443
desviación 0,00144493
3S 0,00433479
X-D1 0,00140916
X-D1/3S 0,32508069
X-D1/3S < 1 por lo cual no se descarta ningún dato y la normalidad estándar de la solución es
de 0,19444443
% Error: |
| = 2,777786 %
Estandarización de una solución de Ácido nítrico 2 M
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Las titulaciones se realizaran con una bureta de 10 mL, en la cual se pueden gastar entre 4 y 8
mL.
La concentración de la solución de hidróxido es de 0,19444443, por lo cual la solución de ácido
nítrico se diluirá 10 veces, con el objetivo de disminuirlo a una concentración de 0,2 y
disminuir el gasto de reactivos.
Corrigiendo el volumen del balón:
Por lo cual el factor de dilución verdadero es de
En la Tabla 4 también se muestran los volúmenes gastados de NaOH en cada titulación, al igual
que las respectivas correcciones del volumen que se realizaron utilizando la ecuación de la
bureta.
Muestra volumen
HNO3
Volumen
NaOH con
fenolftaleina
Volumen
NaOH
con
naranja de
metilo
Volumen
corregido de
NaOH con
fenolftaleina
Volumen
corregido de
NaOH con
naranja de
metilo
Molaridad del
Ácido nítrico
diluido
1 2,9 2,63 3,1 2,634263 3,103793 0,20810857
2 2,9 2,63 3 2,634263 3,003893 0,2014103
3 2,9 2,64 3,05 2,644253 3,053843 0,20475944
4 2,9 2,63 3,05 2,634263 3,053843 0,20475944
5 2,9 2,63 3,05 2,634263 3,053843 0,20475944
6 2,9 2,63 3,1 2,634263 3,103793 0,20810857
7 2,9 2,64 3 2,644253 3,003893 0,2014103
8 2,9 2,63 3 2,634263 3,003893 0,2014103
9 2,9 2,63 3 2,634263 3,003893 0,2014103
10 2,9 2,64 3 2,644253 3,003893 0,2014103
La normalidad de la solución de ácido nítrico diluido se calculó utilizando la siguiente formula
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Ahora procedemos a calcular cada dato por su factor de dilución, después los organizamos en
orden de menor a mayor, para hacerles su respectivo trato estadística para saber si se debe
descartar algún dato.
2,00328727
2,00328727
2,00328727
2,00328727
2,00328727
2,03659882
2,03659882
2,03659882
2,06991027
2,06991027
suma 20,2660534
promedio 2,02660534
S 0,02742445
3S 0,08227335
X-D1 0,02331807
X-d1/3s 0,28342184
X-D1/3S < 1 por lo cual no se descarta ningún dato y la molaridad estándar de la solución es de
2,02660534
% Error: |
| = 1,33 %
CONCLUSIÓN
La solución de acido nítrico preparada presento un porcentaje de error de 1,33 %, menor a 5%,
por lo tanto es aceptable y cumple con la normatividad establecida. Por lo cual puede utilizarse
para trabajar en el laborartorio y realizar cualquier titulación requerida.
Bibliografía.
1- EDTA. Agentes Quelantes consultado online.
www.autismomexico.com/index.php/?option
2- Sierra I, Morante S y Pérez D. Experimentación en química analítica. Universidad del
rey carlos. Librería-Editorial Dykinson. 2007. P 86