PRACTICA N° 7

TITULACIÓN POTENCIOMÉTRICA ACIDO-BASE FUERTE

CEBALLOS LEAL JOSÉ ANTONIO GARCÍA MENDO IRVING SAKAY GARCÍA PEREYRA ALEXIS ALFONSO

GARCÍA RETAMA DIANA FERNANDA HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ CONSTANTINO

UNIVERSIDAD VERACRUZANA CAMPUS COATZACOALCOS-MINATITLÁN FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS GRUPO: 301 EXPERIENCIA EDUCATIVA: QUÍMICA ANALÍTICA INSTRUMENTAL FACILITADOR: DRA. MIRZA EMA YE GÓMEZ29/09/2014

PRACTICA N° 11Realiza una curva de titulación ácido-base fuerte con el potenciómetro y observa los cambios de pH mediante la variación del potencial de electrodo.

INTEGRANTES DEL EQUIPO 2:

CEBALLOS LEAL JOSÉ ANTONIO GARCÍA MENDO IRVING SAKAY GARCÍA PEREYRA ALEXIS ALFONSO GARCÍA RETAMA DIANA FERNANDA HERNÁNDEZ HERNÁNDEZ CONSTANTINO

FUNDAMENTOUna curva de titulación ácido-base consiste en graficar el pH (o el pOH) contra los mililitros de titulante. Estas curvas son muy útiles para juzgar la factibilidad de una titulación y para seleccionar el indicador adecuado. Al efectuar una titulación de un ácido con una base o viceversa, es de gran importancia tener en cuenta los cambios de concentración de H+ cerca del punto de viraje, para así elegir el indicador más apropiado de acuerdo con los valores de pH entre los que tenga lugar su cambio de coloración. Los siguientes experimentos sirven para ejemplificar los tipos de curvas de titulación que se obtienen con un ácido fuerte, un ácido débil, una base fuerte y una base débil. Los datos se pueden usar para estandarizar una solución, analizar una muestra o determinar la constante de disociación de un ácido o base débil.

CURVAS DE TITULACIÓN PARA ÁCIDOS Y BASES FUERTES

En solución acuosa, los ácidos y las bases fuertes se encuentran totalmente disociados, por lo tanto, el pH a lo largo de la titulación se puede calcular directamente de las cantidades estequiometrias de ácido y base que van reaccionando. En el punto de equivalencia el pH está determinado por el grado de disociación del agua a 25°C, el pH del agua pura es de 7.00 Los iones hidronio en una solución acuosa de un ácido fuerte provienen de dos fuentes: 1) la reacción del ácido con el agua, y 2) la disociación de ésta. Sin embargo, en casi todas las soluciones diluidas, la contribución de un ácido fuerte excede con mucho a la del disolvente. Así para una solución de HCl con una concentración mayor a 1x10-6 M, se escribe:

Donde OH- representa la contribución de los iones hidronio que provienen de la disociación del agua. Una relación semejante se aplica a una solución de una base fuerte como el hidróxido de sodio. Es decir,

a) Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte Para desarrollar una curva de titulación de un ácido f con una base fuerte se necesitan tres tipos de cálculos, donde cada uno corresponde a una etapa distinta de la titulación: 1) antes del punto de equivalencia, 2) en el punto de equivalencia, y 3) después de este punto. Previo al punto de equivalencia, la concentración del analito se calcula a partir de la concentración inicial del ácido y de los datos volumétricos. En el punto de equivalencia, los iones hidronio e hidróxido están presentes en concentraciones iguales, y la concentración del ión hidronio se obtiene directamente de la constante del producto iónico del agua. Después del punto de equivalencia, se calcula la concentración formal del exceso de base, cuya concentración, se supone, es igual a la del ión hidróxido. Una manera adecuada de convertir a pH esta última concentración, se hace tomando el logaritmo negativo a ambos lados de la constante del producto iónico del agua. Por tanto,

b) Titulación de una base fuerte con un ácido fuerte Las curvas de titulación para bases fuertes se obtienen de manera semejante a como se hizo para los ácidos fuertes. Fuera del punto de equivalencia la solución es sumamente básica ya que la concentración de ión hidróxido es del mismo valor que la concentración formal de la base. La solución es neutra en el punto de equivalencia. Y se vuelve ácida cuando se sobrepasa este punto, en esa región, la concentración de ión hidronio es igual a la concentración formal del exceso de ácido.

REACCIONES QUE PUEDEN OCURRIR

HCL + NaOH NaCl + H2O

CUESTIONARIO DE PRE-LABORATORIO1.- ¿Qué pH se obtiene en el punto estequimoetrico de una titulación de un acido fuerte con una base fuerte? ¿Por qué?

El punto estequiometrico es igual a un pH de “7” porque al momento de agregar ya sea base al ácido o viceversa, ésta llegara a un límite donde la solución solo contendrá agua, y utilizando la constante del producto iónico del agua obtenemos un pH neutro.

2.- ¿Cómo puede obtenerse por cálculos el Ph de una solución de una base fuerte si esta tiene una concentración de 0.15 N? Explique.

Debido a que una base fuerte se disocia completamente en agua, por tanto la concentración de iones hidroxilos será igual a la concentración de la base.

NaOH= 0.15 N

¿

pOH=−log ¿

pH=14−0.8239=13.17

3.- Investiga la toxicidad de los reactivos empleados en esta práctica.

Ácido Clorhídrico (HCL)

10LH: 100 ppm RQ: 50000 LC0 (Inhalación en humanos): 1300 ppm/ 30 min LC50 (Inhalación en ratas): 3124 ppm/ 1 hr LC50 (Oral en conejos): 900 mg/ Kg

Riesgos de fuego y explosión

No es inflamable. Se produce gas inflamable cuando se concentra en contacto con metales. Se genera vapores tóxicos e irritantes de cloruro de hidrogeno cuando se caliente.

Riesgo a la salud

El ácido clorhídrico y concentraciones altas del gas, son altamente corrosivos a la piel y recubrimientos mucosas.

Hidróxido de Sodio (NaOH)

LDLH: 2500 mg/m^3 RQ: 1000 LC50 (Oral en conejos): 50 mg/ Kg al 10% Nivel de irritación piel: 500 mg/ 24 hr Nivel de irritación ojos: 4 mg, leve 1% Riesgos de fuego y explosión

Riesgos de fuego y explosión

Para el manejo del NaOH es necesario el uso de lentes de seguridad, bata, guantes de neopreno, nitrilo o vinilo. Siempre debe manejarse en una campana y no debe utilizarse lentes de contacto.

Riesgo a la salud

El hidróxido de sodio es irritante y corrosivo de los tejidos. Los casos más comunes de accidentes son por contacto con la piel y ojos, así como la inhalación de polvos.

DIAGRAMA DE BLOQUE

Procedimiento

*pp: Vaso de precipitados

PRECAUCIONES DURANTE LA PRÁCTICA Evitar el contacto directo con el ácido clorhídrico, es altamente peligroso.

Colocar NaOH valorada en

bureta

Sujetar bureta a soporte métalico

Verificar calibración del

potenciometrico

Vaciar alicuota de 5 mL a pp

Diluir a 100 mL Calular pH teorico de HCL

Introducir electrodo y medir

pH inicial

Añadir barra magnética al pp y

agregar NaOH

Registar valores de pH

Llegar al punto estequiometrico y

en exceso

Graficar pH contra mL de NaOH

IMÁGENES Y OBSERVACIONES

Ilustración 1 El montaje del equipo requiere de mucho cuidado, puesto que los electrodos del potenciómetro son frágiles y requieren un manejo adecuado por parte del analista.

Ilustración 2 Una característica esencial de este método es que no es necesario utilizar el indicador, puesto el punto estequiometrico será medido mediante el potenciómetro.

Ilustración 3 Proceso de titulación, es muy importante tener una agitación constante pero lenta, para que la medición del pH sea la más precisa posible y no se concentren los iones en una sola parte del vaso.

CÁLCULOS Y RESULTADOSSe utilizó un alícuota de 5 mL de HCL 0.0638 N y se llevó a 100 mL por lo que se calculó la nueva normalidad que fue de 3.19*10^-3 N

Información experimental

mL NaOH0.1418 N Ph

0 2.690.5 2.731 2.8

1.5 2.922 3.32

2.1 3.592.2 4.41

2.25 4.82.3 5.16

2.32 5.232.35 5.382.4 5.62.5 7.023 10.17

3.5 10.924 11.21

4.5 11.425 11.57

Informaciónteórica

mL NaOH0.1418 N Ph

0 2.490.5 2.61 2.75

1.5 2.972 3.45

2.1 3.682.2 4.16

2.25 72.3 9.83

2.32 9.982.35 10.142.4 10.312.5 10.533 11.01

3.5 11.234 11.37

4.5 11.485 11.56

Cálculos teóricos sin diluir

mL NaOH0.1418 N Ph

0 1.190.5 1.341 1.75

1.5 2.262 2.51

2.2 32.25 72.3 10.98

2.32 11.132.35 11.282.4 11.452.5 11.673 12.12

3.5 12.314 12.42

4.5 12.525 12.59

0 1 2 3 4 5 60

2

4

6

8

10

12

14 Curva de titulación potenciométrica de 0.1418 N NaOH con 5 mL de HCL 3.19X10^3 N

Curva experimentalCurva teórica

mL

Ph

0 1 2 3 4 5 60

2

4

6

8

10

12

14

Curva de titulación potenciométrica de 0.1418 N NaOH con 5 mL de HCL 3.19X10^3 N

Teorica

Axis Title

Axis

Title

CONCLUSIONES

La utilización de métodos potenciométricos nos deja ver entre claro una mayor exactitud a la hora de las valoraciones de las sustancias que nosotros deseamos estudiar. Representa una gran ventaja puesto que los métodos que utilizan indicadores en realidad tienen una cierta desviación del verdadero punto estequiometrico, ya sea por diversas razones de observación del analista o la misma naturaleza de los reactivos, frente a un potenciómetro los cambios de pH son mejor medios, pues se basan en diferencias de potencial eléctrico ajustándose con mayor exactitud a los cálculos teóricos de la titulación en cuestión.

BibliografíaCananas, G. d. (s.f.). Neutraliación Acido-Base, Cálculo del pH. Recuperado el 20 de Octubre de

2014, de www.gobiernodecananas.org/educacion/3/user/1entisca1/1-cdquimica-tic/applets/Neutralización/teoria-netrulizacion.htm

UNAM. (s.f.). HIJA DE SEGURIDAD III ACIDO CLORHIDRICO. Recuperado el 27 de 09 de 2014, de http://www.quimica.unam.mx/IMG/pdf/3hshcl.pdf