Universidad Tecnolgica Metropolitana del Estado de Chile Facultad de Ciencias Naturales, Matemtica y del Medio Ambiente

Departamento de Qumica

Carrera: Qumica Industrial

Asignatura: Electroqumica (QUI-315)

Profesor: Dr. Claudio Jimnez Valenzuela

INFORME DE

POTENCIOMETRA

Autores : Gonzlez Ortuya, Karen

Muoz Soto, Felipe

Fecha : 27 de junio del 2014

1

NDICE

Abstract 2

Aspectos tericos 3

Objetivos 5

Materiales y reactivos 6

Desarrollo experimental 7

Datos y resultados 9

Discusiones y conclusiones 17

Bibliografa 18

2

ABSTRACT

In this experience, potentiometry was used in its two forms: The direct one, which

consisted in the measurement of the electric potential, using the Nernst equation,

and the indirect one, which starts from an analitical titration to obtain the

equivalence point.

The objetive is to verify the Nernst equation by measuring potential difference for

different dilutions of NaOH and HCl known concentrations. This data were

tabulated and converted into a [H+] vs E(mV) and pH vs E(mV) graphics, data

were fitted by regression method in the graphs (1 n 2) we can observe that the

points dont match the tendency line and if we compare the data from the

calibration curve with the Nernst equation, we notice that the value is not as

expected (0,0059/n).

In the laboratory work we condutec separately each NaOH volume added Normal

curve graphics were performed, first derivate curve and second curve derived for

pH vs V(ml), of wich we seek to find agreement on the end points of each graph.

H3PO4 concentration present in the acid was also calculated.

And finally we research a mathematical method to fin the equivalence point of the

titration of H3PO4.

3

TEORIA

La medida de de potencial elctrico de dos electrodos sumergidos en una

disolucin, nos entregan informacin de la concentracin de las sustancias, que

puede ser desde dos puntos de vista:

1. Potenciometra Directa: Determinacin de la concentracin de una sustancia,

a travs de la medida de un potencial elctrico.

La ecuacin de Nernst puede aplicarse a la medida de potenciales

Ecuacin de Nernst: celda indicador referenciaE E E

o ox

red

a,E E log

n a

0 059

Electrodos de pH: La forma de determinar el pH es midiendo la diferencia de

potencial, la que se realiza a travs de una membrana da vidrio que separa la

disolucin del analito de una disolucin de referencia de acidez fija. Actualmente

se utiliza el electrodo, que condensa los dos electrodos (indicador y referencia) y

que se denomina electrodo combinado de vidrio, tal como se indica en la figura 1.

Figura 1.

2. Potenciometra Indirecta: Valoracin potenciomtrica cido-base, que sirve

para localizar el punto de equivalencia

4

Valoracin potenciomtrica: Medida basada en la diferencia de potencial entre

un electrodo adecuado frente a uno de referencia en funcin de la sustancia

valorante.

El punto de equivalencia, de una reaccin qumica se produce durante una

valoracin cuando el volumen agregado de sustancia valorante es

estequiomtricamente equivalente a la cantidad presente de analito a analizar en

la muestra.

El mtodo matemtico para encontrar el punto de equivalencia de la titulacin de

cido es:

(eq)

i b

V NC

V V

Punto final (no es idntico a el punto de equivalencia), este se refiere al punto en

que el indicador cambia de color en una valoracin. El mtodo para encontrar el

punto final es ver el punto de inflexin de la curva de titulacin, pero para ser ms

preciso en la localizacin del punto final existe el mtodo de la derivada, donde se

grafica la primera (pH/V) y la segunda derivada de la curva (2 pH/V2), como

se puede observar en la figura 2.

a) Curva normal b) Curva primera derivada

C) Curva segunda derivada

Figura 2. Curvas de titulacin

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OBJETIVOS

Objetivo general:

1. Comprobar la ecuacin de Nernst

Objetivos especficos:

1. Elaborar una curva de calibracin de [H+] contra el E(mV) para la solucin de

HCl y NaOH.

2. Elaborar una curva de calibrado de pH vs E(mV) para la solucin de HCl y

NaOH.

3. Realizar una valoracin potenciomtrica H3PO4 con NaOH y a la vez medir el

pH.

3.1 Realizar grficos de curva normal, curva primera derivada y curva

segunda derivada para encontrar el punto final de la titulacin especfica.

3.2 Calcular la concentracin de H3PO4.

3.3 Investigar mtodo matemtico que permita encontrar los puntos de

equivalencia de la titulacin del H3PO4.

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APARATOS Y REACTIVOS

Materiales

pH-metro

Vaso de precipitado 100mL

Pipetas totales 10mL (0,05 mL de precisin)

Matraces de aforo 250mL (0,1 mL de precisin)

Agitador magntico

Barra magntica

Bureta de 50mL

Matraces de erlenmeyer 125,1000mL

Pipeta Volumtrica 20 Ml (0,06 mL de precisin)

Reactivos

Solucin Buffer pH 4.0

Solucin Buffer pH 7.0

NaOH p.a, 99% m/m (MERCK)

HCl p.a, 37% m/m (MERCK)

Biftalato de potasio anhidro p.a, 99,5% p/p (MERCK)

Fenolftalena al 1% m/v, 99% m/v (ARQUIMED)

cido ortofosfrico 0,1N

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DESARROLLO EXPERIMENTAL

I. Preparacin de las soluciones

1. Se hirvi alrededor de 1600 ml. de agua destilada por 5 minutos y se enfri.

Con dicha agua, se prepar 1 litro de NaOH aproximadamente de 0,1M.

2. Se masaron 2 muestras de la sal biftalatato de potasio (C8H5KO4)*,

procediendo a ser depositadas en un Erlenmeyer de 125 ml. y disolviendo con

unos 20 ml. del agua destilada hervida. Luego se agregaron 2 gotas de

fenolftalena.

3. Se titul con NaOH 0,1M (preparado en 1), calculando la molaridad de la base.

Se hizo registro de datos.

4. Se prepar 50 ml. de HCL 0,1M y de sta se hicieron 3 disoluciones de 100 ml.

cada una, de concentraciones: 10-2 M, 10-3 M y 10-4 M.

5. Se prepararon tres disoluciones de NaOH de 100 ml. cada una, de

concentraciones: 10-2 M, 10-3 M y 10-4 M (usando el agua destilada).

II. Comprobacin de la ecuacin de Nernst

1. Se encendi el pH-metro dejando que este se estabilizara, continuamente se

lavaron los electrodos con agua destilada y se sec con papel.

2. La solucin de HCl 0,1M se utiliz para calibrar el potencimetro a 0.0mV

3. Para cada concentracin de las soluciones de HCl y NaOH se midi el

potencial E (mV). (En este proceso se lavaron los electrodos las veces en que

fue ocupado para cada solucin).

4. En datos y resultados encontrara los datos tabulados, la curva de calibracin

[H+] vs la concentracin de HCl y NaOH ajustadas por el mtodo de regresin

lineal.

5. Clculos de valores de pH de las soluciones. Tabla con: diferencia de potencial

(mV), pH de las soluciones buffer y las soluciones HCl y NaOH.

8

III. Valoracin Potenciomtrica

1. Se dej estabilizar el pH-metro, enjuagando los electrodos con agua destilada usando una piseta. Se calibr con solucin buffer 4 y 7.

2. 10 ml. de cido fosfrico fueron puestos en un vaso de precipitado de 150 ml y

stos fueron diluidos con 50 ml. de agua destila. Se insert la barra agitadora y el electrodo en el vaso de modo que estos no tocaran las paredes ni el agitador.

3. Se procedi a la agitacin colocando la bureta con el NaOH, midiendo el pH inicial

y se comenz a adicionar NaOH de a 1 ml por vez registrando los valores de pH despus de cada agregado hasta pH =12(rpida).

4. Se hizo una segunda valoracin, pero en ste caso, cuando el pH vari

notablemente por el agregado de la base, se disminuy el volumen de cada agregado de modo que en las cercanas del punto de equivalencia el volumen fue de 0,1 ml. En la sta titulacin se pudo agregar el NaOH en porciones mayores hasta las cercanas de los puntos de equivalencia.

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DATOS Y RESULTADOS

I. Preparacin de las soluciones

Preparacin de NaOH:

0,1M = => x = 4 g. de NaOH

Dato: Biftalato de potasio: P.M: 204,22 g/mol

P.Eq: 204,22 g/eq.

Volumen solucin biftalato de potasio (20mL)

- Para el caso de la muestra 1, el valor del volumen agregado de NaOH para la

titulacin fue de 19,20 ml. Posterior a ello, se realizo la estandarizacin del NaOH y se

calcul la concentracin de dicha muestra.

Masa de biftalato de potasio: 0,3938 g.

Volumen de hidrxido de sodio= 0,0192 L.

= 1,928 x10-3 eq. de biftalato de potasio = 1,928 x10-3 eq. NaOH

Segn NxV=eq.

Se obtiene: 1,928 x10-3eq.

NaOH = N1 x V1 => N1 = = 0,100 N NaOH

- Para la muestra 2, el volumen que se agreg de NaOH fue de 17 ml, se realiza su

estandarizacin y luego se calcula la concentracin:

Masa de Biftalato de potasio= 0,3830 g.

Volumen de hidrxido de sodio = 0,017 L.

= 1,88 x10-3 eq. De Biftalato de potasio = 1,88 x10-3 eq. NaOH

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Se sabe que NxV=eq. Por lo tanto: 1,88 x10-3eq.

NaOH = N2 x V2 => N2 = = 0,110 N NaOH

-Para la muestra N1

La concentracin de NaOH es 0,100

C1V1 = C2V2

C1 x 20ml =0,100 N x 19,2 ml

C2 = 0,96 N Concentracin Biftalato de potasio

-Para la muestra N2

La concentracin de NaOH es 0,110

C1V1 = C2V2

C1 x 20ml = 0,110 N x 17ml

C1 = 0,093 N Concentracin Biftalato de potasio

-Para la preparacin de HCl:

0,1 M = => x = 0,185 g. de HCl puro

37% p/p = = => x = 0,5 g. de HCl

Luego, usando la ecuacin de densidad:

d= => V= => V= => V = 0,42 ml.

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II. Comprobacin de la ecuacin de Nernst

Tabla N1

Concentracin [H+] de la solucin HCl Diferencia de potencial (mV)

1x10-4 180,5

1x10-3 158,9

1x10-2 180,5

Dato: Solucin Patrn de 50 ml de HCl 0,1M

Tabla N2

Concentracin [H+] de la solucin NaOH Diferencia de potencial (mV)

1x10-4 162,1

1x10-3 190,3

1x10-2 182,0

Dato: Solucin Patrn de 50 ml de HCl 0,1M

Grfico N1 Curva de calibracin de la solucin de HCl y NaOH 0,1M

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Tabla N2 Datos de pH y potencial.

pH soluciones

Buffer

pH solucin HCl y

NaOH

E(mV) para

solucin HCl

E(mV) para

solucin NaOH

4 2 251,8 182,0

7 3 158,9 190,3

- 4 180,5 162,1

Grfico N2 Curva de calibracin de la solucin de HCl y NaOH 0,1M

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III. Valoracin Potenciomtrica

Tabla N 3 Primera valoracin:

Volumen (ml)

pH pH V pH/V pH2/V2

0 2,21

0,09 1 0,09

1 2,3 0,07

0,16 1 0,16

2 2,46 0,13

0,29 1 0,29

3 2,75 0,13

0,42 1 0,42

4 3,17 2,78

3,2 1 3,2

5 6,37 -2,5

0,7 1 0,7

6 7,01 -0,42

0,28 1 0,28

7 7,29 -0,14

0,14 1 0,14

8 7,43 0,49

0,63 1 0,63

9 8,06 2,01

2,64 1 2,64

10 10,7 -2,04

0,6 1 0,6

11 11,3 -0,4

0,2 1 0,2

12 11,5 0,1

0,3 1 0,3

13 11,8 -0,2

0,1 1 0,1

14 11,9 -0,04

0,06 1 0,06

15 11,96 0,01

0,07 1 0,07

16 12,03

Con los datos anteriores, se realizaron las grficas de: pH, pH/Volumen y

2pH/V2 vs Volumen; las tres en funcin del volumen de NaOH.

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Grfico N3 Curva Normal de titulacin con NaOH

Grfico N4 Curva primera derivada

15

Grfico N5 Curva segunda derivada

Tabla N4 Segunda valoracin:

Volumen (ml) pH pH V pH/V pH2/V2

10 11,27

0,23 1 0,23

11 11,5 -0,03

0,2 1 0,2

12 11,7 -0,05

0,15 1 0,15

13 11,85 -0,08

0,07 1 0,07

14 11,92 0,01

0,08 1 0,08

15 12

La tabulacin anterior muestra un duplicado de la primera valoracin, con la

diferencia que en sta segunda medicin, se adicion de forma ms rpida el

NaOH hasta los 10 ml. y posteriormente se fue agregando de 1 ml. hasta alcanzar

aproximado de 12 en el pH.

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Grfico N6 Segunda valoracin.

La forma en que se dispusieron los grficos de la primera valoracin, permite ver

que el volumen equivalente es cercano a 5 ml. adicionados de NaOH.

Otra forma de determinar el volumen equivalente adems de la forma grfica, es

mediante la siguiente ecuacin matemtica que relaciona la normalidad y la

concentracin:

C =

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CONCLUSIONES

La medida de diferencia de potencial de las disoluciones de NaOH y HCl con pH

conocido, llevadas a l grafico N2, verifica la ecuacin de Nernst, sin embargo se

sabe que existe un deterioro en el electrodo de vidrio que hace que el valor de la

pendiente obtenida en este grfico se aleje del valor de la ecuacin de Nernst que

es 0,059.

De lo anterior, se obtuvieron 2 volmenes de equivalencia, demostrados por los

puntos de inflexin de las grficas de la valoracin 1. Estos son coincidentes con

la primera y segunda derivada de las grficas.

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BIBLIOGRAFA

Gallardo, Felipe. Qumica Analtica instrumental [En lnea] Chile, Universidad

de la Frontera, 2da Edicin 2010, [Consulta: 26-junio-2014] Disponible en :

http://www.academia.edu/4897686/QAI2010

Ortiz, Reynaldo. Martnez Yris. Prcticos de electroanaltica [En lnea] Chile,

Universidad de los Andes, 2003 [Consulta: 27-junio-2014] Disponible en :

http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/ymartin/index_archivos/Guia%20de%20in

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