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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA

DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA PARA LA TITULACIÓN

CONDUCTIMÉTRICA

TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROPUESTA TECNOLÓGICA PARA LA

OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO

AUTOR: ALEX WILFRIDO SUÁREZ GONZAGA

QUITO

2017

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA


CONDUCTIMÉTRICA

TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROPUESTA TECNOLÓGICA PARA LA

OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO

AUTOR: ALEX WILFRIDO SUÁREZ GONZAGA

TUTOR: ING. DIEGO ROBERTO FLORES OÑA

QUITO

2017

iii

© DERECHOS DE AUTOR

Yo, Alex Wilfrido Suárez Gonzaga en calidad de autor del trabajo de titulación,

modalidad propuesta tecnológica: “DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA

PARA LA TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA”, autorizo a la Universidad Central del

Ecuador hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o parte de los que

contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación.

Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente

autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los

artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su

Reglamento.

Asimismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la

digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

En la ciudad de Quito, a los 19 días del mes de mayo del 2017.

----------------------------------------

Alex Wilfrido Suárez Gonzaga

C.C. 1723433825

[email protected]

iv

APROBACIÓN DEL TUTOR

Yo, Diego Roberto Flores Oña en calidad de tutor del trabajo de titulación modalidad

propuesta tecnológica, titulado “DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA PARA

LA TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA”, elaborado por el estudiante ALEX WILFRIDO

SUÁREZ GONZAGA de la carrera de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería

Química de la Universidad Central del Ecuador, considero que la misma reúne los

requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico y en el campo epistemológico,

para ser sometido a la evaluación por parte del jurado examinador que se designe, por

lo que lo APRUEBO, a fin de que el trabajo investigativo sea habilitado para continuar

con el proceso de titulación determinado por la Universidad Central del Ecuador.

En la ciudad de Quito, a los 19 días del mes de mayo del 2017.

------------------------------------------------------------

Ing. Diego Roberto Flores Oña

Tutor de Tesis

v

DEDICATORIA

A mi madre Nancy por apoyarme siempre

y motivarme con amor cada día en las

buenas y malas. A mi padre Oscar que,

desde el cielo, me da fuerzas para seguir

adelante. A mis hermanos Paola y Oscar

por brindarme su ayuda y darme ánimos

siempre.

vi

AGRADECIMIENTOS

A los docentes de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del

Ecuador, por sus conocimientos impartidos a lo largo de la carrera.

Al Ing. Diego Flores, tutor de mi trabajo de grado, por sus conocimientos, su tiempo y

dedicación hacia mi persona que me permitieron realizar de la mejor manera este

trabajo.

A la Ing. Patricia Ochoa por sus consejos aportados en la parte de programación para

la culminación de este trabajo.

A mi novia Lili por brindarme su ayuda durante la elaboración de este trabajo, por creer

en mí siempre y por ser un pilar fundamental de mi vida.

A mis amigos Patricio, Edison, Marlon, y Ramiro que estuvieron conmigo en las buenas

y en las malas y que siempre supieron darme ánimos hasta con ocurrencias,

motivándome siempre a seguir adelante.

Y a todos quienes de forma directa o indirecta colaboraron para que este trabajo culmine

exitosamente.

vii

CONTENIDO

Pág.

CONTENIDO ................................................................................................................... vii

LISTA DE TABLAS ........................................................................................................... xi

LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................ xii

RESUMEN ...................................................................................................................... xiv

ABSTRACT ...................................................................................................................... xv

INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1

1. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................... 3

1.1. Electrolitos ................................................................................................................ 3

1.2. Conductividad ........................................................................................................... 3

1.3. Conductimetría. ........................................................................................................ 4

1.3.1. Ecuación de Kohlrausch. ....................................................................................... 6

1.3.2. Modificación de la ecuación de Kohlrausch. ......................................................... 6

1.3.3. Instrumentación ...................................................................................................... 7

1.3.3.1. Sondas conductivas. ........................................................................................... 7

1.3.3.2. Sondas inductivas ............................................................................................... 8

1.4. Titulación conductimétrica ........................................................................................ 8

1.4.1. Curvas de titulación conductimétrica. .................................................................... 9

1.4.2. Punto de equivalencia. ......................................................................................... 10

1.4.2.1. Método gráfico. .................................................................................................. 10

1.4.2.2. Método de la segunda derivada........................................................................ 10

1.5. Matlab ..................................................................................................................... 11

1.5.1. Interfaz gráfica de usuario (GUI). ......................................................................... 11

1.5.1.1. Componentes de una GUI ................................................................................ 11

1.5.1.2. Comandos básicos ............................................................................................ 13

1.5.1.3. Funciones get y set ........................................................................................... 13

1.5.1.4. Axes. .................................................................................................................. 13

viii

1.5.1.5. Ejecutar el programa. ........................................................................................ 13

2. METODOLOGÍA ......................................................................................................... 14

2.1. Revisión bibliográfica. ............................................................................................ 14

2.2. Titulaciones conductimétricas experimentales ...................................................... 15

2.2.1. Material y equipos ................................................................................................ 15

2.2.2. Sustancias y reactivos.......................................................................................... 15

2.2.3. Procedimiento experimental................................................................................. 16

2.2.4. Datos experimentales........................................................................................... 16

2.2.4.1. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la

titulación de ácido fuerte con base fuerte. ..................................................................... 16


titulación de ácido débil con base fuerte. ....................................................................... 18


titulación de ácido fuerte con base débil ........................................................................ 19


titulación de ácido débil con base débil. ........................................................................ 19


titulación de base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil. .............................. 20


titulación de precipitación ............................................................................................... 22

2.3. Descripción del programa. ..................................................................................... 22

2.4. Compilación del programa. .................................................................................... 24

2.5. Requerimientos ...................................................................................................... 24

2.6. Estructura del programa. ........................................................................................ 24

2.7. Comprobación del programa.................................................................................. 25

3. CÁLCULOS Y RESULTADOS ................................................................................... 26

3.1. Ácido fuerte con base fuerte .................................................................................. 26

3.2. Base fuerte con ácido débil .................................................................................... 27

3.3. Ácido fuerte con base débil .................................................................................... 27

3.4. Ácido débil con base débil ..................................................................................... 28

3.5. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil ........................................... 28

3.6. Valoración de precipitación .................................................................................... 29

3.7. Cálculo modelo del punto de equivalencia en la titulación de ácido fuerte con

base fuerte (HCl con NaOH) .......................................................................................... 29

ix

3.7.1. Condiciones iniciales ............................................................................................ 29

3.7.2. Cálculo del factor de dilución ............................................................................... 29

3.7.3. Cálculo de la conductividad corregida ................................................................. 30

3.7.4. Cálculo de la primera derivada ............................................................................ 30

3.7.4.1. Calculo del volumen promedio .......................................................................... 30

3.7.4.2. Primera derivada ............................................................................................... 30

3.7.5. Cálculo de la segunda derivada ........................................................................... 30

3.7.5.1. Calculo del volumen promedio .......................................................................... 30

3.7.5.2. Segunda derivada ............................................................................................. 31

3.7.6. Punto máximo....................................................................................................... 31

3.7.7. Método de los mínimos cuadrados ..................................................................... 32

3.7.7.1. Cálculo de la ecuación de la recta correspondiente al primer segmento

rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH ........ 33

3.7.7.1. Cálculo de la Ecuación de la recta correspondiente al segundo segmento

rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH. ....... 35

3.7.8. Volumen de equivalencia. .................................................................................... 36

3.8. Cálculo modelo de concentración del HCl en titulación de ácido fuerte con

base fuerte ...................................................................................................................... 36

3.8.1. Datos de la titulación ............................................................................................ 36

3.8.1.1. Resolución ......................................................................................................... 37

3.9. Concentraciones obtenidas con las Titulaciones experimentales y con el

programa. ....................................................................................................................... 37

3.9.1. Comprobación del programa................................................................................ 37

3.10. Estructura de la Interfaz gráfica del programa .................................................... 43

3.11. Manejo del software ............................................................................................. 43

3.11.1. Mensajes de error. ............................................................................................. 50

3.11.2. Codificación en Matlab. ...................................................................................... 51

3.11.2.1. Datos ingresados ............................................................................................ 51

3.11.2.2. Datos generados ............................................................................................. 51

3.11.2.3. Resultados....................................................................................................... 52

3.11.2.4. Diagrama de bloques de la estructura del programa ..................................... 52

3.11.2.5. Código fuente .................................................................................................. 53

4. DISCUSIÓN ................................................................................................................ 65

5. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 67

x

6. RECOMENDACIONES .............................................................................................. 68

CITAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 69

BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 70

xi

LISTA DE TABLAS

Pág.

Tabla 1. Conductividades equivalentes límite de algunos iones a 25ºC (S.cm2/mol) .... 5

Tabla 2. Descripción breve de los componentes básicos de una GUI. ........................ 12

Tabla 3. Valores de volumen y conductividad de titulación de HCl con NaOH ............ 17

Tabla 4. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOH con NaOH . 18

Tabla 5. Valores de volumen y conductividad de titulación de NH4OH con HCl .......... 19

Tabla 6. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOHconNH4OH . 20

Tabla 7. Valores de volumen y conductividad de titulación de Mezcla de Ácidos ........ 21

Tabla 8. Valores de volumen y conductividad de titulación de NaCl con AgNO3 ......... 22

Tabla 9. Resultados de la primera y segunda derivada y punto máximo ..................... 32

Tabla 10. Datos experimentales para cálculo de la ecuación del primer segmento

rectilíneo ......................................................................................................................... 33

Tabla 11.Datos experimentales para cálculo de la ecuación del segundo segmento

rectilíneo ......................................................................................................................... 35

Tabla 12. Concentraciones de analitos obtenidas experimentalmente y con el

programa......................................................................................................................... 37

Tabla 13. Número de Titulaciones conductimétricas analizadas .................................. 38

Tabla 14. Dirección electrónica (Links) correspondientes a los archivos analizados ... 39

Tabla 15. Porcentaje de diferencia de las titulaciones conductimétricas analizadas ... 41

xii

LISTA DE FIGURAS

Pág.

Figura 1. Conductímetro y detalle de celda conductimétrica .......................................... 7

Figura 2. Curva de valoración conductimétrica: (a) ácido fuerte con base fuerte (b)

ácido débil con base fuerte (c) ácido fuerte con base débil (d) ácido débil con base

débil (e) mezcla de ácido fuerte y ácido débil con base fuerte (f) valoración de

precipitación ...................................................................................................................... 9

Figura 3. Punto de equivalencia y punto máximo .......................................................... 11

Figura 4. Componentes básicos de una GUI. (Barragán, 2008) ................................... 12

Figura 5. Portada del Programa ..................................................................................... 25

Figura 6. Ácido fuerte con base fuerte ........................................................................... 26

Figura 7. Base fuerte con ácido débil ............................................................................ 27

Figura 8. Ácido fuerte con base débil ............................................................................ 27

Figura 9. Ácido débil con base débil .............................................................................. 28

Figura 10. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil .................................. 28

Figura 11. Valoración de precipitación ........................................................................... 29

Figura 12. Interfaz gráfica del programa y sus partes ................................................... 43

Figura 13. Ventana selección del tipo de titulación ....................................................... 44

Figura 14. Ventana ingreso de volumen de muestra y concentración del titulante ...... 44

Figura 15. Ventana con datos de volumen añadido y conductividad de la titulación ... 45

Figura 16. Ventana con botones insertar y eliminar fila. ............................................... 45

Figura 17. Menú importar datos de Excel ...................................................................... 46

Figura 18. Ventana selección de archivo ....................................................................... 46

Figura 19. Ventana con datos importados ..................................................................... 46

Figura 20. Ventana con datos graficados ...................................................................... 47

Figura 21. Ventana con punto de equivalencia y ecuaciones de rectas de ajuste ....... 47

Figura 22. Ventana con concentración del analito de la muestra ................................. 48

Figura 23. Menú Guardar datos en Excel ...................................................................... 48

Figura 24. Cuadro de diálogo para guardar archivo ...................................................... 49

Figura 25. Ventana con mensaje de guardado .............................................................. 49

xiii

Figura 26. Menú primera y segunda derivada ............................................................... 49

Figura 27. Ventanas de la primera y segunda derivada ................................................ 50

Figura 28. Mensajes de error ......................................................................................... 50

Figura 29. Mensaje de error al importar celdas vacías ................................................. 51

Figura 30. Diagrama de bloques de la estructura del programa……………………….. 50

Figura 31. Ejemplo titulación ácido fuerte con base débil (HCl con NH4OH) ............... 64

xiv


CONDUCTIMÉTRICA

RESUMEN

Se desarrolló una aplicación informática denominada ConduChem que permite,

mediante los datos analíticos provenientes de titulaciones conductimétricas: ácido fuerte

con base fuerte, base fuerte con ácido débil, ácido fuerte con base débil, ácido débil con

base débil, base fuerte con mezcla de ácido fuerte y acido débil, y Valoraciones de

precipitación; determinar el punto de equivalencia y la concentración del analito en

muestras de forma sencilla y rápida.

Para la elaboración de la aplicación se utilizó el software Matlab ® (R2016a), y el entorno

de programación visual Graphical User Interface (GUI), en el cual se implementaron

criterios matemáticos y químicos para determinar el punto de equivalencia y la

concentración del analito; además se implementó una opción para importar datos desde

un archivo de Microsoft Excel, facilitando el ingreso de los mismos. Se obtuvo una

interfaz gráfica de usuario, sencilla, práctica y fácil de utilizar.

La metodología implementada, y los criterios utilizados para el cálculo del punto de

equivalencia y concentración del analito, son adecuados, ya que los resultados reflejan

un porcentaje de diferencia no superior al 10%, que se consideró aceptable ya que la

aplicación maneja más cifras significativas que los datos experimentales, determinando

así que el programa trabaja correctamente.

PALABRAS CLAVE: /APLICACIÓN INFORMÁTICA / MATLAB / TITULACIONES

CONDUCTIMÉTRICAS /PUNTO DE EQUIVALENCIA

user4

Texto tecleado

/

xv

DESIGN OF A COMPUTER APPLICATION FOR CONDUCTIMETRIC

TITRATION

ABSTRACT

The developed computer application, ConduChem, allows by analytical data from

conductimetric titration: strong acid with strong base, strong base with weak acid, strong

acid with weak base, weak acid with weak base, strong base with a strong acid-weak

acid mixture and precipitation assessment to determine in a fast and simple way the

equivalence point and the analyte concentration.

For this, the Matlab ® (R2016a) software and the visual programming environment,

Graphical User Interface (GUI), were used. Mathematical and chemical criteria were

implemented to determine the equivalence point and the analyte concentration. Also, an

option to import data from a Microsoft Excel file was implemented to facilitate their input.

An easy, simple, and practical graphic user interface was obtained.

The implemented methodology and the used criteria to calculate the equivalence and

the analyte concentration are adequate because the results reflect a percentage

difference not superior to 10% which is acceptable. The application handles more

significant digits than experimental data determining that the program operates correctly.

KEYWORDS: / COMPUTER APPLICATION / MATLAB / CONDUCTIMETRIC

TITRATION / EQUIVALENCE POINT

user4

Texto tecleado

/

1

INTRODUCCIÓN

En la década de los 80 se introdujeron sistemas de educación virtual como una

herramienta informática para mejorar el nivel de interacción estudiante-docente a través

de un ordenador, a partir de esta fecha se han creado laboratorios virtuales, aplicaciones

informáticas o software que mejoran la calidad de enseñanza de diferentes técnicas

analíticas y además se ha sintetizado y disminuido el tiempo para la realización de los

cálculos correspondientes.

El avance de la tecnología nos obliga a utilizar estas aplicaciones informáticas, sin

olvidar que se las desarrolló a partir de una teoría basada en conceptos teóricos y

prácticos de la química, física y matemática, es por esto que se plantea el diseño de una

aplicación informática que integre todos los conocimientos para determinar la

concentración de un analito en una muestra, la cual abarcará diferentes tipos de

reacciones.

La conductimetría es una técnica instrumental que utiliza la medición de la conductividad

para determinar la concentración de una sustancia en una muestra, la cual

necesariamente debe ionizarse en la solución para permitir el paso de la corriente

eléctrica. La base para realizar esta técnica es la conductividad que tiene un ion que se

ha disociado en una solución, esta técnica analítica fue utilizada por primera vez en 1860

por Kohlrausch, físico alemán que dedicó su vida al estudio de las propiedades

conductimétricas de un electrolito. La conductimetría puede aplicarse para una reacción

ácido-base o una reacción de precipitación, siendo el procedimiento sencillo y aplicable

en diferentes laboratorios y para muchos sistemas.

En el presente estudio se elabora un programa denominado ConduChem el cual permite

determinar las curvas de titulación y la concentración de un analito en una muestra

utilizando como técnica analítica la conductimetría.

La aplicación se desarrolló utilizando una programación estructurada utilizando el

lenguaje de programación Matlab®, trabajando con la versión R2016a, así como el

2

Entorno integrado de programación visual Graphical User Interface (GUI) para la

creación de una interfaz gráfica de usuario sencilla, practica y fácil de utilizar. Además

de calcular la concentración del analito el programa muestra el punto de equivalencia y

las ecuaciones de las rectas de ajuste que intervienen en el cálculo del mismo.

Con respecto a las evaluaciones y a los resultados obtenidos mediante el programa se

concluye que la metodología implementada, así como, los criterios utilizados para el

cálculo del punto de equivalencia y concentración del analito, son correctos, ya que se

comparó los resultados con los obtenidos en titulaciones conductimétricas de artículos

de revistas, libros y trabajos de grado, dando concentraciones del analito en la muestra

con un rango de diferencia no superior al 10%.

3

1. MARCO TEÓRICO

1.1. Electrolitos

Son sustancias que se disocian (separan) en solución y que conducen la corriente

eléctrica. Los electrolitos se disocian en iones positivos y negativos. (Heitz & Horne,

2006, p.4)

Los medios iónicos de interés están constituidos por la combinación de dos o más

electrolitos y se conocen como disoluciones electrolíticas.

1.2. Conductividad

La conductividad eléctrica, se define como la capacidad que tienen las sales en solución

(electrólitos) para transportar la corriente eléctrica. El agua pura realmente no conduce

la corriente, pero el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones

cargados positiva y negativamente son los que permiten el transporte de la corriente, y

la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad.

Generalmente en las soluciones acuosas, entre mayor sea el número de sales disueltas,

mayor será la conductividad. (Canales & Molina, 2010, p.151)

En el caso de los conductores metálicos la conducción de la electricidad se debe al

movimiento de los electrones, mientras que en el caso de las disoluciones electrolíticas

se da por la migración de los iones bajo la influencia de un gradiente de potencial,

cuando la disolución se somete a un campo eléctrico, los iones se moverán al azar en

uno u otro sentido, en función de su carga.

La velocidad a la que se mueven los iones en la disolución depende de los siguientes

factores:

- Movilidad de los iones, que está definida por su carga y tamaño: una mayor carga y

un menor tamaño dan lugar a mayor velocidad de migración

- Viscosidad de la disolución: Una mayor viscosidad influye en una menor velocidad

de migración.

4

- Gradiente de Potencial: A medida que aumenta el potencial eléctrico al que es

sometida la disolución, los iones se mueven con mayor velocidad. (Bermejo y Moreno,

2014, p.96)

1.3. Conductimetría.

La conductimetría establece que las soluciones electrolíticas se comportan como

conductores eléctricos, donde los iones en solución son los que permiten el transporte

de cargas. Cuando un conductor obedece a la ley de Ohm, dicha conducción se

comprueba en el volumen de solución delimitado por la distancia entre dos electrodos

de posición fija. Esta condición experimental se cumple en arreglos denominados celdas

conductimétricas. (Baeza & García, 2011, p.16)

La resistencia eléctrica de una solución medida con una celda conductimétrica está

dada por la ecuación (1):

𝑅 = 𝜌ℓ

𝐴 (1)

𝑅 = resistencia eléctrica de la solución []

𝜌 = resistividad eléctrica [ cm]

ℓ = longitud entre los electrodos [cm]

𝐴 = Área traslapable de los electrodos [cm2]

La relación longitud/área es característica de cada arreglo de electrodos y se denomina

constante de celda conductimétrica, 𝑘𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎. Es muy importante la integridad de esta

constante durante un experimento si se desea precisión en los resultados.

Se define la conductancia en la ecuación (2) como el inverso de la resistencia de la

solución, 𝐿 = 𝑅−1, y la conductividad específica como el inverso de la resistividad, 𝜅= 𝜌−1.

Las unidades de la conductancia están dadas en siemens, 𝑆 = Ω−1, y la conductividad

específica en 𝑆/𝑐𝑚.

𝐿 =1

𝑅=

κ

𝑘 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎 (2)

La relación entre la conductividad y la concentración se define por medio de la

conductividad molar o equivalente en la ecuación (3) y (4), dependiendo de las unidades

usadas para expresar la concentración, como se describe a continuación.

Λ𝑀 =κ

𝐶0 (3)

5

Λ𝑒𝑞 =κ

𝑁 (4)

Donde:

ΛM = conductividad molar [S/cm2 mol]

C0 = concentración molar [mol/cm3]

Λeq = conductividad equivalente [S/cm2 eq]

𝑁 = concentración equivalente [eq/cm3]

La asignación a cada sustancia de un valor estándar de conductividad equivalente (o

molar) se realiza en condiciones de dilución infinita; se habla entonces de conductancia

equivalente límite (o conductancia molar límite).

La conductancia limite también se puede expresar como la suma de las contribuciones

de las conductividades iónicas de cada una de las especies constituyentes (a dilución

infinita) como se puede ver en la ecuación (5)

Λ𝑒𝑞0 = 𝑧+ ∗ Λ+

0 + 𝑧− ∗ Λ−0 (5)

Donde z representa la carga de cada ion.

Es importante destacar el hecho de que la contribución de cada ion a la conductividad

de una disolución, por unidad de carga eléctrica oscila entre valores muy parecidos, a

excepción de los iones H+ y OH- cuyos valores de conductividad equivalente límite es

marcadamente superior a la del resto de iones.(Bermejo y Moreno, 2014, p.99)

Tabla 1. Conductividades equivalentes límite de algunos iones a 25ºC

(S.cm2/mol)

6

1.3.1. Ecuación de Kohlrausch. Kohlrausch determinó que la conductividad de los

electrolitos fuertes en soluciones diluidas puede expresarse según la ecuación (6) como:

Λ = Λ0 − 𝑚√𝑐 (6)

donde Λ0 (conductividad equivalente a dilución infinita) y m son constantes para cada

electrolítico. La gráfica de Λ frente a √𝑐 es una línea recta. A medida que la

concentración aumenta la linealidad del modelo representado por la ecuación (6) se

pierde, esto se debe a la interferencia mutua de los iones. El ordenamiento de los iones

en la solución no es totalmente aleatorio. En las cercanías de un catión hay más iones

negativos que iones positivos, de igual modo sucede con un anión. A medida que el

electrolito este más concentrado la fuerza de atracción eléctrica entre los iones de signo

opuesto es más intensa, esta es una fuerza retardadora que actúa disminuyendo la

movilidad de los iones y como consecuencia hay una disminución de la conductividad.

(Reátegui, 2006, p.20)

1.3.2. Modificación de la ecuación de Kohlrausch. T. Shedlovsky propuso una

modificación empírica de la ecuación de Kohlrausch basada en sus observaciones para

concentraciones mayores a 0.1N. La ecuación empírica de la conductancia según la

ecuación (7) tiene la forma:

Λ = Λ0 − 𝑚1 ∗ 𝑐1/2 + 𝑚2 ∗ 𝑐 + 𝑚3 ∗ 𝑐3/2 + … (7)

El término Λ0 tiene el significado que ya conocemos y la constante m1 tiene un valor

negativo similar a la ecuación de Kohlrausch, m2 tiene un valor positivo y m3 un valor

negativo.

Para aplicar este método es necesario conocer la conductividad equivalente a dilución

infinita de cada electrolito y aplicar el método de mínimos cuadrados en un ambiente

solver de Microsoft Excel en un rango de concentración de 0 a 1N para determinar los

coeficientes mi.

El modelo de T. Shedlovsky puede aplicarse a una gran variedad de electrolitos fuertes

en un amplio rango de concentraciones.(Reátegui, 2006, p.21)

7

1.3.3. Instrumentación Un sistema de medida de la conductividad en el laboratorio está

determinado por una sonda, celda o célula de conductividad, que se sumerge en la

disolución a analizar conectada a un dispositivo de lectura, donde la señal medida por

la celda se transforma y ajusta para ser indicada en una pantalla digital como

conductividad.

Existen dos tipos de sondas de conductividad según el tipo de funcionamiento:

conductivas e inductivas (Bermejo y Moreno, 2014, p.100).

Figura 1. Conductímetro y detalle de celda conductimétrica.

1.3.3.1. Sondas conductivas. Miden la conductancia de una disolución a partir de la

resistencia que presenta al paso de la corriente eléctrica y la aplicación de la ley de ohm;

la corriente eléctrica debe situarse en un cierto volumen de disolución establecido entre

dos electrodos, enfrentados y separados por una distancia fija, delimitando el volumen

de la celda y fijando el valor de la constante de celda.

Los electrodos pueden estar compuestos por grafito, acero inoxidable, titanio o, más

comúnmente, platino. En este último caso la superficie de los electrodos suele estar

recubierta por una fina capa de platinado para aumentar el área superficial y minimizar

así fenómenos de polarización. Estos electrodos de platino platinado son los que se

deben utilizar en el caso de medidas que exijan una gran exactitud. (Bermejo y Moreno,

2014, p.101)

Los electrodos están protegidos por un cuerpo cilíndrico, de vidrio o material plástico,

abierto por la parte inferior a modo de campana, para sumergir los electrodos en la

disolución que se va analizar; de esta forma se evita el movimiento brusco de la

disolución en la celda y la posibilidad de medidas erróneas. Una vez que los electrodos

están en contacto íntimo con la disolución se aplica un potencial alterno de frecuencia

suficientemente alta para minimizar la polarización por concentración y la electrólisis de

8

las sustancias disueltas. (Bermejo y Moreno, 2014)

1.3.3.2. Sondas inductivas Estas sondas están constituidas por dos bobinas en el

interior de una carcasa en forma de anillo, a través y alrededor del cual fluye el líquido

del que queremos conocer la conductividad. Sobre la primera bobina se aplica el voltaje

V1 que induce una corriente en la segunda bobina, cuyo valor depende de la resistencia

del líquido que rodea a ambas.

Las ventajas de las sondas inductivas son las siguientes:

- No requieren electrodos, por lo que no hay efectos de polarización.

- Proporcionan mediciones exactas en productos o disoluciones con un alto nivel de

suciedad y tendencia a sedimentar.

- El sensor está completamente aislado de la muestra. (Bermejo y Moreno, 2014)

1.4. Titulación conductimétrica

La conductimetría se puede utilizar para poner de manifiesto el punto final de una

valoración, en sustitución de los indicadores visuales, al igual que en el caso de las

valoraciones potenciométricas. Para ello se mide la variación de la conductividad de una

disolución problema a medida que se añade un agente valorante desde una bureta.

Durante una titulación conductimétrica el volumen de la disolución crece

constantemente, lo que genera curvas de titulación no lineales, a menos que se corrija

la conductividad por este efecto. La corrección puede efectuarse multiplicando la

conductividad observada por el factor (Vo + V) / Vo, donde Vo es el volumen inicial de

la disolución y V es el volumen total del reactivo titulante agregado. La corrección

presupone que la conductividad es una función lineal de la dilución. (Cáñez, García,

Bernal, Federico, & Wicochea, 2011, p.168)

La medición de la conductividad de una disolución en el transcurso de una operación

química de titulación permite poner en evidencia el punto final de valoración. En

particular el monitoreo del punto final por medición conductimétrica es usado en

disoluciones muy diluidas. Por ejemplo, las valoraciones titulométricas de los ácidos y

las bases en concentraciones entre 100 umol/L y 1 umol/L cuya detección es difícil por

medición potenciométrica del 𝑝𝐻 pueden efectuarse conductimétricamente.

9

En general las valoraciones de óxido-reducción no son monitoreables por

conductimetría ya que algunos de los medios de reacción necesarios para asegurar una

buena cuantitatividad requieren de la presencia de medios ácidos concentrados. La alta

concentración y movilidad del ion 𝐻+ no permite diferenciar los cambios en la

conductividad de los iones de interés durante la titulación. (Baeza & García, 2011, p.24)

1.4.1. Curvas de titulación conductimétrica. Las curvas obtenidas en una valoración

conductimétrica muestran formas diferentes según la reacción química involucrada,

pero en general presentan segmentos rectilíneos con diferente pendiente antes y

después del punto de equivalencia como se puede observar en la figura 2. (Bermejo y

Moreno, 2014, p.105)

Figura 2. Curva de valoración conductimétrica: (a) ácido fuerte con base fuerte (b)

ácido débil con base fuerte (c) ácido fuerte con base débil (d) ácido débil con base

débil (e) mezcla de ácido fuerte y ácido débil con base fuerte (f) valoración de

precipitación.

a) b)

c) d)

e) f)

10

La figura 2(a) muestra la curva de valoración conductimétrica de un ácido fuerte (HCl)

con una base fuerte (NaOH) El tramo lineal descendente antes del punto de equivalencia

corresponde a la disminución de la conductividad debida a la neutralización de los

protones presentes en la disolución, provenientes de la disociación del HCl; el contraión

(Cl-) aporta una conductividad constante a lo largo de la valoración. Por otro lado, la

adición de agente valorante (NaOH) aporta iones Na+ que incrementan la conductividad

linealmente. En el punto de equivalencia todos los protones en disolución han sido

neutralizados por lo que la conductividad presenta un mínimo la adición posterior de

agente valorante da lugar a un aumento de la conductividad debido al aporte lineal de

iones hidroxilo. (Bermejo y Moreno, 2014, p.106)

1.4.2. Punto de equivalencia. Dicho punto corresponde a la cantidad de reactivo

titulante que equivale químicamente a la sustancia que se está titulando. El

advenimiento de técnicas instrumentales de análisis permitió incorporar nuevas formas

de detección de este punto equivalente, que son más exactas que las que utilizan

sustancias indicadoras visuales. La conductividad de una disolución varía con un

comportamiento prácticamente lineal en algunas regiones, de manera que el punto de

equivalencia puede ilustrarse gráficamente como la intersección entre dos líneas.

(Cáñez et al., 2011, p.166)

1.4.2.1. Método gráfico. Consiste en graficar los datos de conductividad en función del

volumen de reactivo. El punto de intersección entre los segmentos rectilíneos

corresponde a la disminución de conductividad debida a la neutralización de los

protones presentes en la disolución, se estima visualmente o analíticamente y se toma

como punto final.

1.4.2.2. Método de la segunda derivada. Implica calcular el cambio de conductividad

por unidad de volumen de titulante. El gráfico de estos datos en función del volumen

promedio V, produce una curva con un máximo que corresponde al punto de inflexión.

Si la curva es simétrica, el punto máximo de la pendiente coincide con el de equivalencia.

11

Figura 3. Punto de equivalencia y punto máximo

1.5. Matlab

Matlab es un potente lenguaje diseñado para la computación técnica. El nombre Matlab

proviene de Matrix Laboratoy, dado que el tipo de dato básico que gestiona es una matriz

(array). Matlab puede ser utilizado en computación matemática, modelado y simulación,

análisis y procesamiento de datos, visualización y representación de gráficos, así como

para el desarrollo de algoritmos. En la industria se utiliza habitualmente en investigación,

desarrollo y diseño de prototipos. (Gilat, 2005)

1.5.1. Interfaz gráfica de usuario (GUI). GUIDE es un entorno de programación visual

disponible en Matlab para realizar y ejecutar programas que necesiten ingreso continuo

de datos. Tiene las características básicas de todos los programas visuales como visual

basic o visual C++.

Una aplicación GUIDE está conformada por dos archivos con extensiones diferentes:

.m y .fig El archivo .fig es aquel que contiene toda la interfaz gráfica (botones de control,

menús, graficas) mientras que el archivo .m contiene toda la codificación

correspondiente a los botones de control generados en el archivo .fig. Cada vez que se

adicione un nuevo elemento en la interfaz gráfica, se genera automáticamente un código

en el archivo .m. (Barragán, 2016, p.21)

Los archivos .fig y .m deben tener el mismo nombre y generalmente deben residir en el

mismo directorio. Cuando se guarda por primera vez la aplicación, GUIDE abrirá

automáticamente el archivo M en el MATLAB editor. (Arellano, 2013)

1.5.1.1. Componentes de una GUI Cada componente de la aplicación posee

propiedades. Las propiedades permiten establecer las características del componente.

Punto Máximo

(Correspondiente al

punto de

equivalencia)

Punto de equivalencia

12

Éstas se establecen modificando sus valores. GUIDE provee de la herramienta Property

Inspector, para poder realizar el mantenimiento de las propiedades de cada

componente. Cuando se da doble clic en un componente se visualiza el Property

Inspector listando las propiedades del componente.(Arellano, 2013)

Cada vez que se añada un nuevo componente a la aplicación, GUIDE asignará valores

por defecto a sus propiedades, los cuales podrán ser luego personalizables según la

necesidad de la aplicación que estemos desarrollando.

Todos los componentes tienen la propiedad Tag, la cual permite referenciar al

componente dentro del código fuente. Todos los Tags de una aplicación GUIDE

conforman una estructura llamada handles, a través de la cual se hace referencia al

componente en el código fuente. (Arellano, 2013)

Los componentes de una GUI en MATLAB son:

Figura 4. Componentes básicos de una GUI. (Barragán, 2008)

La siguiente tabla muestra una descripción breve de los componentes básicos del

entorno de diseño (GUI).

Tabla 2. Descripción de los componentes básicos de una GUI. (Barragán, 2008)

Control Valor de estilo Descripción

Check box checkbox' Indica el estado de una opción o atributo

Editable text edit' Caja para editar texto

Pop-up menu popupmenu' Provee una lista de opciones

Lis Box lisbox' Muestra una lista deslizable

Push Button pushbutton' Invoca un elemento inmediatamente

Radio Button radio' Indica una opción que puede ser seleccionada

Toggle Button togglebutton' Solo dos estados, "on" o "off"

Slider slider' Usado para representar un rango de valores

Static Text text' Muestra un string de texto en una caja

Panel button Agrupa botones como un grupo

Button Group Permite exclusividad de selección con los radio button

13

1.5.1.2. Comandos básicos Básicamente se necesita entender cinco comandos para

poder describir una GUI: uimenu (menus desplegables), uicontrol (Botones de control),

funciones get, set y axes. Lo que hace relativamente complicados a estos comandos

es el gran número de formas de uso que tiene. (Esqueda, 2002)

1.5.1.3. Funciones get y set La asignación u obtención de valores de las variables se

efectúa mediante las sentencias get y set. Por ejemplo, si queremos que la variable

VolM tenga el valor del edit escribimos

VolM=get(handles.edit1,'String'); (8)

Para asignar el valor a la variable VolM al static text etiquetado como text1 escribimos

set(handles.text1,'String',VolM); (9)

Estas funciones son indispensables ya que nos permiten trabajar con los valores que se

ingresan en la interfaz gráfica (Barragán, 2008)

1.5.1.4. Axes. Al crear una interfaz de usuario, a menudo hay necesidad de trazar una

o más gráficas dentro de la interfaz. Podemos usar el comando subplot para este fin,

pero el comando axes es más flexible y ofrece opciones versátiles a los programadores.

El comando axes abre un eje en un punto especificado dentro de una ventana de figura

1.5.1.5. Ejecutar el programa. Al terminar la programación se procede a ejecutar la

aplicación y para ello Invocamos a la aplicación a través de su nombre desde la ventana

de comandos o dando clic en el botón Run que se encuentra en el editor de archivos.

(Arellano, 2013)

14

2. METODOLOGÍA

En este capítulo se presenta una descripción general de la metodología seguida para la

elaboración de un programa mediante la plataforma de programación Matlab®

(R2016a), así como el Entorno Integrado de programación visual, Graphical User

Interface (GUI), que permita llevar a cabo el cálculo de puntos de equivalencia y

concentraciones de muestras problema correspondientes a las siguientes titulaciones

conductimétricas:

• Acido fuerte con Base fuerte

• Base fuerte con ácido débil

• Acido fuerte con base débil

• Acido débil con base débil

• Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil

• Valoraciones de precipitación

2.1. Revisión bibliográfica.

Se realizó una extensa investigación bibliográfica en diferentes fuentes de información,

tales como: trabajos de grado, artículos de revistas científicas, libros especializados,

determinando procedimientos básicos para el cálculo del punto de equivalencia en

titulaciones conductimétricas. Además, se investigó el procedimiento básico para

realizar una titulación utilizando la conductividad y los tipos de curvas que se obtienen

con este tipo de titulaciones. Una vez definidos todos estos conceptos, se estudió los

métodos numéricos para el tratamiento de los datos analíticos. Por último, se analizó los

conceptos sobre programación como: comandos básicos, características fundamentales

de la plataforma de programación Matlab®(R2015b), así como el Entorno Integrado de

programación visual Graphical User Interface (GUI).

15

2.2. Titulaciones conductimétricas experimentales

Se realizaron Titulaciones Conductimétricas experimentales correspondientes a cada

tipo de titulación que se va a utilizar en el programa, con el fin de analizar cada tipo de

curva que se obtiene, y realizar la codificación del punto de equivalencia mediante el

método numérico que más se ajuste a los datos analíticos respectivamente. Además,

se comparó los resultados obtenidos experimentalmente con los obtenidos con el

programa presentados en el siguiente capítulo de cálculos y resultados.

Para realizar las titulaciones conductimétricas se procedió de la siguiente manera:

2.2.1. Material y equipos

• Vasos de precipitación V=200mL Ap. ± 50ml

V=100mL Ap. ± 20ml

• Pipetas V=1mL Ap. ± 0,01ml

V= 5mL Ap. ± 0,1ml

• Balones aforados V= 100mL

V= 50mL

• Agitador de vidrio

• Bureta V= 25mL Ap. ± 0,1ml

• Pinza para bureta

• Soporte Universal

• Balanza analítica Rango: 0-220g

Ap. ± 0,0001g

Marca: Boeco

• Medidor de conductividad Rango: 0.001 µS/cm to 3000 mS/cm

Marca: Thermo Scientific

Modelo: Orion Star A212

2.2.2. Sustancias y reactivos

• Agua tipo I H2O(l)

• Ácido clorhídrico concentrado HCl(l)

• Ácido Acético CH3COOH(l)

• Hidróxido de sodio NaOH(s)

• Cloruro de sodio NaCl(s)

• Hidróxido de amonio NH4OH(l)

• Nitrato de Plata AgNO3(s)

16

2.2.3. Procedimiento experimental

• Calibrar el medidor de conductividad con una solución patrón de KCl o la que

especifique el manual.

• Limpiar y enjuagar todos los materiales de vidrio con agua tipo I

• Enjuagar la sonda de conductividad con agua tipo I

• Medir cierta cantidad del analito y colocarlo en el vaso de precipitación

• Llenar la bureta con una cantidad de titulante.

• Sumergir la sonda de conductividad en el vaso que contiene el analito y registrar la

primera medición (sin adicionar titulante todavía) y enjuagar la sonda con agua tipo I

al terminar.

• Verter una pequeña cantidad del titulante y agitar.

• Sumergir la sonda de conductividad y registrar la medición, después enjuagarla con

agua tipo I

• Repetir los pasos anteriores hasta que se note un cambio en la conductividad, la

conductividad va disminuyendo hasta cierto punto, después comienza a aumentar

hasta finalizar la titulación, o la conductividad va aumentando relativamente de forma

equitativa desde el inicio hasta que en cierto punto se da un aumento brusco y

después continúa subiendo equitativamente.

• Registrar el volumen final.

• Calcular la concentración del analito usando los datos obtenidos.

2.2.4. Datos experimentales En las siguientes páginas se indican los datos

experimentales obtenidos de los diferentes tipos de titulaciones conductimétricas

realizadas en el laboratorio


titulación de Ácido fuerte con base fuerte.

En la siguiente tabla 3 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la

titulación conductimétrica de 50 ml de HCl con NaOH (0,01N)

17

Tabla 3. Valores de volumen y conductividad de titulación de HCl con NaOH

Volumen

NaOH, ml

Conductividad,

mS/cm

0 3,748

2 3,533

4 3,325

6 3,148

8 2,976

10 2,814

12 2,660

14 2,510

16 2,374

18 2,249

20 2,123

22 2,010

24 1,902

26 1,803

28 1,699

30 1,612

32 1,518

34 1,432

36 1,351

38 1,273

40 1,205

42 1,135

44 1,067

46 1,003

48 0,941

50 0,880

Volumen

NaOH, ml

Conductividad,

mS/cm

52 0,820

54 0,767

56 0,712

58 0,660

60 0,632

62 0,635

64 0,649

66 0,666

68 0,684

70 0,703

72 0,717

74 0,739

76 0,755

78 0,772

80 0,787

82 0,804

84 0,818

86 0,834

88 0,849

90 0,861

92 0,875

94 0,889

96 0,893

98 0,903

100 0,909

18


titulación de Ácido débil con base fuerte.

En la siguiente tabla 4 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la

titulación conductimétrica de 50 ml de CH3COOH con NaOH (0,01N)

Tabla 4. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOH con

NaOH

Volumen de

NaOH, ml

Conductividad,

uS/cm

36 492,1

38 527,7

40 564,8

42 595,0

44 627,5

46 659,5

48 689,3

50 714,4

52 741,0

54 766,0

56 793,7

58 815,5

60 839,9

62 860,8

64 882,9

66 902,1

68 923,0

70 940,7

Volumen de

NaOH, ml

Conductividad,

uS/cm

0 103,9

2 91,8

4 96,9

6 113,9

8 131,1

10 151,4

12 169,8

14 189,8

16 210,2

18 227,7

20 244,9

22 259,8

24 274,2

26 299,6

28 333,6

30 376,2

32 415,9

34 456,0

19


titulación de Ácido fuerte con base débil

En la tabla 5 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación

conductimétrica de 50 ml de NH4OH con HCl (0,05N).

Tabla 5. Valores de volumen y conductividad de titulación de NH4OH con HCl


titulación de Ácido débil con base débil.

En la tabla 6 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación

conductimétrica de 50 ml de CH3COOH con NH4OH (0,1N).

Volumen

de HCl, ml

Conductividad,

mS/cm

0 15,61

2 14,54

4 13,31

6 12,13

8 11,03

10 10,02

12 9,04

14 8,08

16 7,24

18 6,43

20 5,67

22 4,911

24 4,24

Volumen

de HCl, ml

Conductividad,

mS/cm

26 3,64

28 3,59

30 3,53

32 3,46

34 3,39

36 3,33

38 3,28

40 3,22

42 3,16

44 3,10

46 3,05

48 3,01

50 2,97

20

Tabla 6. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOH con

NH4OH


titulación de Base fuerte con Mezcla de Ácido fuerte y Ácido débil.

En la tabla se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación

conductimétrica de NaOH (0,1N) con la mezcla de 25 ml de HCl y 25 ml de CH3COOH

Volumen de

NH4OH, ml

Conductividad,

uS/cm

0 593

2 651

4 1139

6 1622

8 2028

10 2501

12 2904

14 3309

16 3670

18 3995

20 4311

22 4598

24 4891

26 5163

28 5400

30 5618

32 5846

34 6059

36 6262

38 6452

40 6626

Volumen de

NH4OH, ml

Conductividad,

uS/cm

42 6800

44 6949

46 7008

48 6861

50 6704

52 6560

54 6473

56 6344

58 6211

60 6129

62 6030

64 5915

66 5820

68 5686

70 5636

72 5589

74 5491

76 5394

78 5318

80 5233

21

Tabla 7. Valores de volumen y conductividad de titulación de Base fuerte con

mezcla de Ácido fuerte y ácido débil

Volumen de

NaOH, ml

Conductividad,

uS/cm

52 7,823

54 7,911

56 8,035

58 8,148

60 8,237

62 8,295

64 8,404

66 8,495

68 8,585

70 8,645

72 8,715

74 8,774

76 8,863

78 9,227

80 9,635

82 9,984

84 10,280

86 10,600

88 10,960

90 11,270

92 11,560

94 11,870

96 12,150

98 12,450

Volumen de

NaOH, ml

Conductividad,

uS/cm

0 33,470

2 31,620

4 29,230

6 26,760

8 24,680

10 22,710

12 20,820

14 19,000

16 17,350

18 15,750

20 14,300

22 12,950

24 11,580

26 10,340

28 9,194

30 8,094

32 7,266

34 6,969

36 6,992

38 7,118

40 7,209

42 7,363

44 7,443

46 7,575

48 7,659

50 7,767

22


titulación de precipitación

En la tabla se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación

conductimétrica de 50 ml de NaCl con AgNO3 (0,01N)

Tabla 8. Valores de volumen y conductividad de titulación de NaCl con AgNO3

2.3. Descripción del programa.

El programa de ingeniería denominado ConduChem tiene como objetivo sintetizar los

cálculos de una titulación conductimétrica y ahorrar tiempo en el cálculo de los

resultados. Para alcanzar este propósito, el programa cuenta con una interfaz amigable

Volumen de

NaCl, ml

Conductividad,

uS/cm

0 1088,0

2 1072,0

4 1039,0

6 1007,0

8 974,4

10 943,2

12 909,4

14 879,4

16 855,0

18 830,9

20 808,7

22 787,0

24 764,6

26 745,9

28 726,3

30 710,5

32 694,8

34 679,0

Volumen de

NaCl, ml

Conductividad,

uS/cm

36 661,4

38 646,8

40 630,3

42 616,6

44 601,5

46 590,6

48 575,5

50 562,8

52 570,8

54 584,9

56 597,2

58 610,4

60 620,1

62 629,8

64 641,1

66 649,9

68 660,8

70 670,4

23

con el usuario. El cual fue elaborado para que específicamente realice los cálculos para

las siguientes titulaciones:

Acido fuerte con base fuerte

Base fuerte con Acido débil

Acido fuerte con base débil

Acido débil con base débil

Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil

Valoraciones de precipitación.

Para el cálculo del punto de equivalencia se utilizó la segunda derivada de la

conductividad con respecto al volumen ya que se encontró que era el método más

acertado para poder realizar éste cálculo. De la misma manera se utilizó el método de

los mínimos cuadrados para poder sacar rectas que mejor se ajustaran a los datos y se

utilizó ecuaciones para calcular la concentración de una dilución, para obtener la

concentración del analito.

Para elaborar el lenguaje de programación se utilizó el Entorno Integrado de

programación visual Graphical User Interface (GUI), el cual contiene un módulo de

trabajo que consta de: los seis tipos de titulaciones conductimétricas a escoger, dos

tablas una con los datos ingresados y otra con los datos corregidos, una gráfica de los

datos analíticos, las regresiones para estimar el punto de equivalencia, los resultados,

las rutinas de cálculo y la interfaz gráfica de usuario. Adicional a esto se codificó la

interfaz de iniciación del programa, que se presenta a manera de portada al iniciar el

mismo. El entorno, a su vez, se subdivide en tres pestañas con varias secciones. En la

primera pestaña se encuentran las siguientes secciones: Importar, para poder importar

los datos de la titulación conductimétrica desde un archivo de Microsoft Excel, Guardar

como Excel, para poder guardar los resultados que se obtienen de las titulaciones

conductimétricas en un archivo de Microsoft Excel, Salir, para poder salir del programa.

En la segunda pestaña podemos observar dos secciones: con la primera se visualiza la

gráfica de la primera derivada junto con su respectiva tabla de datos y en la segunda los

resultados de la gráfica de la segunda derivada junto con su respectiva tabla de datos.

En la tercera pestaña podemos observar dos secciones: La primera presenta

información acerca de las instrucciones de uso y en la segunda se presentan datos

sobre el alcance del programa.

24

2.4. Compilación del programa.

Se procedió a la creación del programa de instalación de la aplicación, el cual contiene

todas las rutinas de cálculo utilizadas y la interfaz gráfica de usuario. Además, se

empaquetó toda la información necesaria para que el programa se ejecute sin ningún

inconveniente en cualquier computador que cuente con sistema operativo Windows de

32 o 64 bits. Para la creación del programa de instalación Matlab utiliza Application

Compiler para compilar el programa, el cual genera un archivo .exe, que contiene la

versión compilada del programa.

2.5. Requerimientos

Esta aplicación informática se ejecutó en una computadora con las siguientes

características: Microsoft Windows 10 Home, sistema operativo de 64 bits

Procesador: Intel® Celeron ® CPU N2840 a 2,16 GHz.

Memoria RAM: 4 GB.

Espacio en disco: 42 GB de espacio libre en el disco

Para que la aplicación se ejecute con normalidad la computadora debe presentar los

siguientes requerimientos mínimos:

Sistema operativo de 64 bits

Microsoft Windows XP / Vista/ Windows 7 Professional / Windows 8/Windows 10Home

Procesador: Intel Pentium IV o equivalente a 2,6 GHz.

Memoria: 2 GB.

Espacio en disco: 1 GB de espacio libre en el disco.

2.6. Estructura del programa.

La aplicación informática cuenta con una portada como se observa en la figura 5, que

se presenta al iniciar el programa, en esta ventana se indica el Nombre del Programa,

logos, versión y autor del programa y seguidamente se abrirá otra ventana con el

entorno de trabajo.

25

Figura 5. Portada del Programa

2.7. Comprobación del programa.

Para verificar el funcionamiento del programa se realizó la evaluación del mismo,

tomando varios ejemplos de titulaciones conductimétricas obtenidas de biografía

especializada. El proceso y los resultados obtenidos se explicarán en el siguiente

capítulo.

26

3. CÁLCULOS Y RESULTADOS

Se realizaron seis titulaciones conductimétricas experimentales correspondientes a los

siguientes tipos:

• Acido fuerte con base fuerte

• Base fuerte con ácido débil

• Acido fuerte con base débil

• Ácido débil con base débil

• Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil

• Valoración de precipitación

Los reactivos utilizados en cada tipo de titulación conductimétrica, así como las curvas

obtenidas se describen a continuación:

3.1. Ácido fuerte con base fuerte

Solución titulante: Hidróxido de sodio (NaOH) 0,01 N

Solución muestra: 50 ml de Ácido clorhídrico concentrado (HCl)

Figura 6. Ácido fuerte con base fuerte

27

3.2. Base fuerte con ácido débil


Solución muestra: 50 ml de Ácido acético (CH3COOH)

Figura 7. Base fuerte con ácido débil

3.3. Ácido fuerte con base débil

Solución titulante: Ácido clorhídrico concentrado (HCl) 0,05 N

Solución muestra: 50 ml de Hidróxido de amonio (NH4OH)

Figura 8. Ácido fuerte con base débil

28

3.4. Ácido débil con base débil

Solución titulante: Hidróxido de amonio (NH4OH) 0,1 N

Solución muestra: 50 ml de Ácido acético (CH3COOH)

Figura 9. Ácido débil con base débil

3.5. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil


Solución muestra: 25 ml de Ácido clorhídrico concentrado (HCl) + 25 ml de

Ácido acético (CH3COOH)

Figura 10. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil

29

3.6. Valoración de precipitación

Solución titulante: Nitrato de plata (AgNO3) 0,01 N

Solución muestra: 50ml de Cloruro de sodio (NaCl)

Figura 11. Valoración de precipitación

3.7. Cálculo modelo del punto de equivalencia en la titulación de ácido fuerte

con base fuerte (HCl con NaOH)

3.7.1. Condiciones iniciales

Volumen de la muestra (HCl) = 50 ml

Volumen inicial añadido (NaOH) = 0 ml

Conductividad inicial medida= 3,748 mS/cm

3.7.2. Cálculo del factor de dilución

𝑓 =𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙+𝑉𝑎ñ𝑎𝑑𝑖𝑑𝑜 (10)

𝑓 =50

50 + 0

𝑓 = 1

30

3.7.3. Cálculo de la conductividad corregida

𝑘𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝑘/𝑓 (11)

𝑘𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 3,748/1

𝑘𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 3,748 𝑚𝑆/𝑐𝑚

3.7.4. Cálculo de la primera derivada

3.7.4.1. Calculo del volumen promedio

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =𝑉1+𝑉2

2 (12)

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =0 + 2

2

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 1 𝑚𝑙

3.7.4.2. Primera derivada

𝑑𝑘

𝑑𝑉=

𝑘2−𝑘1

𝑉2−𝑉1 (13)

𝑑𝑘

𝑑𝑉=

3,6743−3,7480

2−0

𝑑𝑘

𝑑𝑉= −0,0368

3.7.5. Cálculo de la segunda derivada

3.7.5.1. Calculo del volumen promedio

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 1+𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 2

2 (14)

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =1+3

2

31

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 2 𝑚𝑙

3.7.5.2. Segunda derivada

𝑑2𝑘

𝑑𝑉2 =(

𝑑𝑘

𝑑𝑉)

2−(

𝑑𝑘

𝑑𝑉)

1

𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 2−𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 1 (15)

𝑑2𝑘

𝑑𝑉2 =−0,0416−(−0,0368)

3−1

𝑑2𝑘

𝑑𝑉2 = −0,0024

3.7.6. Punto máximo. Después de analizar todo el conjunto de datos correspondientes

a la segunda derivada se obtiene el punto máximo junto con su coordenada en el eje x

que corresponde al Volumen de equivalencia:

𝑃𝑚á𝑥 = 0,0168

𝑉𝑒𝑞 = 60 𝑚𝑙

Todos los resultados de los cálculos anteriormente descritos se muestran en la tabla 9

32

Tabla 9. Resultados de la primera y segunda derivada y punto máximo

3.7.7. Método de los mínimos cuadrados. Tomando como referencia el Volumen de

equivalencia obtenido anteriormente, se aplicó el método de mínimos cuadrados para

obtener las ecuaciones de los segmentos rectilíneos, es decir se tomó el conjunto de

0 3,7480

2 3,6743 1 -0,0368

4 3,5910 3 -0,0417 2 -0,0024

6 3,5258 5 -0,0326 4 0,0045

8 3,4522 7 -0,0368 6 -0,0021

10 3,3768 9 -0,0377 8 -0,0004

12 3,2984 11 -0,0392 10 -0,0008

14 3,2128 13 -0,0428 12 -0,0018

16 3,1337 15 -0,0396 14 0,0016

18 3,0586 17 -0,0375 16 0,0010

20 2,9722 19 -0,0432 18 -0,0028

22 2,8944 21 -0,0389 20 0,0022

24 2,8150 23 -0,0397 22 -0,0004

26 2,7406 25 -0,0372 24 0,0013

28 2,6504 27 -0,0451 26 -0,0039

30 2,5792 29 -0,0356 28 0,0047

32 2,4895 31 -0,0448 30 -0,0046

34 2,4058 33 -0,0419 32 0,0015

36 2,3237 35 -0,0410 34 0,0004

38 2,2405 37 -0,0416 36 -0,0003

40 2,1690 39 -0,0357 38 0,0029

42 2,0884 41 -0,0403 40 -0,0023

44 2,0060 43 -0,0412 42 -0,0005

46 1,9258 45 -0,0401 44 0,0006

48 1,8440 47 -0,0409 46 -0,0004

50 1,7600 49 -0,0420 48 -0,0005

52 1,6728 51 -0,0436 50 -0,0008

54 1,5945 53 -0,0391 52 0,0022

56 1,5103 55 -0,0421 54 -0,0015

58 1,4265 57 -0,0419 56 0,0001

60 1,3904 59 -0,0180 58 0,0119

62 1,4217 61 0,0157 60 0,0168

64 1,4804 63 0,0293 62 0,0068

66 1,5454 65 0,0325 64 0,0016

68 1,6140 67 0,0343 66 0,0009

70 1,6860 69 0,0360 68 0,0008

72 1,7492 71 0,0316 70 -0,0022

74 1,8327 73 0,0417 72 0,0051

76 1,9021 75 0,0347 74 -0,0035

78 1,9753 77 0,0366 76 0,0010

80 2,0472 79 0,0360 78 -0,0003

82 2,1226 81 0,0377 80 0,0008

84 2,1917 83 0,0346 82 -0,0015

86 2,2677 85 0,0380 84 0,0017

88 2,3449 87 0,0386 86 0,0003

90 2,4114 89 0,0332 88 -0,0027

92 2,4853 91 0,0370 90 0,0019

94 2,5620 93 0,0384 92 0,0007

96 2,6061 95 0,0220 94 -0,0082

98 2,6714 97 0,0326 96 0,0053

100 2,7267 99 0,0277 98 -0,0025

Primera derivada Segunda derivadaDatos

)

33

datos hasta el valor de 60ml para sacar la ecuación del primer segmento y los datos

posteriores al valor de 60ml para sacar la ecuación del otro segmento rectilíneo,

después se igualaron dichas ecuaciones y se obtuvo un volumen de equivalencia más

exacto.

3.7.7.1. Cálculo de la ecuación de la recta correspondiente al primer segmento

rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH

Tabla 10. Datos experimentales para cálculo de la ecuación del primer segmento rectilíneo

a) Cálculo de la pendiente. Para sacar la pendiente se aplicó la siguiente fórmula:

𝑚 =∑ 𝑘∗∑ 𝑉𝑎2−∑ 𝑉𝑎∗∑ 𝑘∗𝑉𝑎

𝑛 ∑ 𝑉𝑎2−(∑ 𝑉𝑎)2 (16)

Volumen (mL) Volumen*

0 3,7480 0,0000 0

2 3,6743 7,3486 4

4 3,5910 14,3640 16

6 3,5258 21,1546 36

8 3,4522 27,6173 64

10 3,3768 33,7680 100

12 3,2984 39,5808 144

14 3,2128 44,9792 196

16 3,1337 50,1389 256

18 3,0586 55,0555 324

20 2,9722 59,4440 400

22 2,8944 63,6768 484

24 2,8150 67,5590 576

26 2,7406 71,2546 676

28 2,6504 74,2123 784

30 2,5792 77,3760 900

32 2,4895 79,6646 1024

34 2,4058 81,7958 1156

36 2,3237 83,6539 1296

38 2,2405 85,1382 1444

40 2,1690 86,7600 1600

42 2,0884 87,7128 1764

44 2,0060 88,2622 1936

46 1,9258 88,5850 2116

48 1,8440 88,5105 2304

50 1,7600 88,0000 2500

52 1,6728 86,9856 2704

54 1,5945 86,1045 2916

56 1,5103 84,5761 3136

58 1,4265 82,7349 3364

60 1,3904 83,4240 3600

Total 930 79,5704 1989,4379 37820

34

Donde:

m= Pendiente

∑ 𝑘 = Sumatoria de valores de conductividad

∑ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de Volumen añadido

∑ 𝑉𝑎2 = Sumatoria de valores de Volumen añadido al cuadrado

∑ 𝑘 ∗ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de conductividad por volumen añadido

n= Numero de valores

b) Resolución:

𝑚 =(31 ∗ 1989,4378) − (930 ∗ 79,5704)

31 ∗ 37820 − (930)2

𝑚 = −0,040

c) Cálculo de la ordenada al origen. Para sacar la ordenada al origen se aplicó la

siguiente fórmula:

𝑏 =𝑛∗∑ 𝑘∗𝑉𝑎− ∑ 𝑉𝑎∗∑ 𝑘

𝑛 ∑ 𝑉𝑎2−(∑ 𝑉𝑎)2 (17)

Donde:

b= Ordenada al origen

∑ 𝑘 = Sumatoria de valores de conductividad

∑ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de Volumen añadido

∑ 𝑘 ∗ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de conductividad por volumen añadido

n= Numero de valores

d) Resolución

𝑏 =(79,5704 ∗ 37820) − (930 ∗ 1989,4378)

31 ∗ 37820 − (930)2

𝑏 = 3,769

35

La ecuación de la recta correspondiente al primer segmento rectilíneo de la curva queda

de la siguiente manera:

𝑘 = −0,040 ∗ 𝑉 + 3,769 (18)

3.7.7.1. Cálculo de la Ecuación de la recta correspondiente al segundo segmento

rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH.

Tabla 11. Datos experimentales para cálculo de la ecuación del segundo

segmento rectilíneo

a) Cálculo de la pendiente. Para determinar la pendiente se aplicó la ecuación (16):

b) Resolución:

𝑚 =(21 ∗ 3550,7372) − (1680 ∗ 3550,7372)

21 ∗ 137480 − (1680)2

𝑚 = 0,035

c) Cálculo de la ordenada al origen. Para sacar la ordenada al origen se aplicó la

ecuación (17):

Volumen (mL) Volumen*

60 1,3904 83,4240 3600

62 1,4217 88,1471 3844

64 1,4804 94,7459 4096

66 1,5454 101,9932 4356

68 1,6140 109,7523 4624

70 1,6860 118,0200 4900

72 1,7492 125,9450 5184

74 1,8327 135,6213 5476

76 1,9021 144,5593 5776

78 1,9753 154,0731 6084

80 2,0472 163,7792 6400

82 2,1226 174,0499 6724

84 2,1917 184,1031 7056

86 2,2677 195,0191 7396

88 2,3449 206,3508 7744

90 2,4114 217,0224 8100

92 2,4853 228,6461 8464

94 2,5620 240,8325 8836

96 2,6061 250,1856 9216

98 2,6714 261,7972 9604

100 2,7267 272,6700 10000

Total 1680 43,034192 3550,7372 137480

36

d) Resolución

𝑏 =(21 ∗ 3550,7372) − (1680 ∗ 43,0342)

21 ∗ 137480 − (1680)2

𝑏 = −0,756

La ecuación de la recta correspondiente al primer segmento rectilíneo de la curva queda

de la siguiente manera:

𝑘 = 0,035 ∗ 𝑉 − 0,756 (19)

3.7.8. Volumen de equivalencia. Igualando las ecuaciones 18 y 19, y despejando V

obtenemos el volumen de equivalencia correspondiente a:

𝑉 = 60,2157 𝑚𝑙

3.8. Cálculo modelo de concentración del HCl en titulación de ácido fuerte con

base fuerte

𝐶1 ∗ 𝑉1 = 𝐶2 ∗ 𝑉2 (20)

Donde:

C1= Concentración del analito

V1= Volumen del analito

C2= Concentración del Valorante

V2= Volumen de equivalencia

3.8.1. Datos de la titulación

Volumen de la muestra: 50 ml

Concentración del Valorante: 0,01 N

Volumen de equivalencia: 60,2157 mL

37

3.8.1.1. Resolución

𝐶1 =0,01 𝑁 ∗ 60,2157 𝑚𝐿

50 𝑚𝐿

𝐶1 = 0,012 𝑁

La concentración del analito (HCl) obtenida es de 0,012 N

3.9. Concentraciones obtenidas con las Titulaciones experimentales y con el

programa.

Se realizaron titulaciones conductimétricas de cada tipo experimentalmente y se calculó

la concentración del analito en cada una de ellas, después se ingresaron los datos de

las titulaciones experimentales a la aplicación informática y se registró las

concentraciones que se obtuvieron con la misma.

Tabla 12. Concentraciones de analitos obtenidas experimentalmente y con el programa

Titulación

Concentración del

Analito, [N] (Titulación

experimental)

Concentración del

analito, [N]

(Programa)

HCl con NaOH 0,012 0,011

CH3COOH con NaOH 0,005 0,004

NH4OH con HCl 0,026 0,024

CH3COOH con NH4OH 0,092 0,082

HCl + CH3COOH con NaOH 0,136 0,121

0,304 0,302

NaCl con AgNO3 0,010 0,009

3.9.1. Comprobación del programa. Se analizaron 73 archivos obtenidos de libros,

artículos de revistas científicas y trabajos de grado. Que contenían datos experimentales

de titulaciones conductimétricas, los mismos fueron transcritos a un formato de Excel y

posteriormente importados a la aplicación informática para poder verificar si el cálculo

que realiza es correcto.

38

El número total de titulaciones conductimétricas analizadas, el porcentaje de error

obtenido, así como también las direcciones electrónicas (links) de cada uno de los

archivos analizados se indican en las siguientes tablas:

Tabla 13. Número de Titulaciones conductimétricas analizadas

Tipo de Titulación Número de titulaciones

Acido fuerte con base fuerte 34

Base fuerte con Acido débil 19

Acido fuerte con base débil 2

Acido débil con base débil 4

Base fuerte con mezcla de Ácidos fuerte y débil 7

Precipitación 7

Total 73

39

Tabla 14. Dirección electrónica (Links) correspondientes a los archivos analizados

NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL LINK DEL ARCHIVO

Titulación de CH3COOH con NaOH http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf

Titulación onductimetrica de CH3COOH con NaOH 0.835 https://es.scribd.com/document/43165097/CONDUCTANCIA-ELECTROLITICA-Y-TITULACION-CONDUCTIMETRICA-listo

Titulacion Conductimetrica de la Aspirina con KOH 0.1N http://documents.tips/documents/titulacion-conductimetrica-56d753deb9a08.html

Valoración conductimétrica de vingre con NaOH http://www.ugr.es/%20%CC%B4clinares/webfarm/4REL2002.DOC

Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH 0.1N https://es.scribd.com/doc/283060010/Inf-Titulacion-Conductimetrica

Titulación de CH3COOH con NaOH http://biophysics.sbg.ac.at/protocol/chemistry.pdf

Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio https://es.scribd.com/doc/205303476/titulaciones-conductimetricas-docx

Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio https://es.scribd.com/doc/271598792/Lab-5-Titulaciones-Conductimetricas

Titulación onductimetrica acido acetico- Hidróxido de sodio https://es.scribd.com/doc/293054937/valoracion-conductimetrica

Titulacion Conductimetrica Acido Acetico 11 https://es.scribd.com/doc/254222385/EXPERIMENTO-DE-TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS

Titulacion Conductimetrica Ácido Benzoico con NaOH http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/rmhr/Index_archivos/Conductimetria-%20Potenciometria.pdf

Titulacion Conductimetrica Acido Folico 1 http://200.35.84.131/portal/bases/marc/texto/2101-14-07733.pdf

Titulación Conductimétrica Aspirina http://dspace.univ-tlemcen.dz/bitstream/112/4774/1/Memoire.pdf

Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/

Titulación Conductimétrica Vitamina C http://dspace.univ-tlemcen.dz/bitstream/112/4774/1/Memoire.pdf

Titulacion Conductimetrica de vinagre con hidroxido de sodio https://issuu.com/marianopazosafonso, 2014, Departamento de Quimica Sardiñeira, Coruña, España

Valoracion Conductimetrica CH2O2 con KOH http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd

Titulacion Conductimetrica de Ácido acetil salisílico con hidróxido de potasio https://es.scribd.com/document/137117345/Informe-5-docx

Titulacion Conductimetrica de Acido acetico con Hidroxido de Calcio http://livros01.livrosgratis.com.br/cp068262.pdf

Titulación de HCl con NaOH http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf

Titulación de HCl con NaOH http://wolframchemie.weebly.com/uploads/2/5/9/2/25924442/konduktometrische_und_potentiometrische_titration.pdf

Titulación de HCl con NaOH http://wolframchemie.weebly.com/uploads/2/5/9/2/25924442/konduktometrische_und_potentiometrische_titration.pdf

Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH https://mega.nz/#!os4V1SIB!x-jS_2yZ_B0IdwbcAsnlU-1vbELC5nMDCymLCMEnI0Y

Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.1 N http://myslide.es/documents/valoraciones-conductimetricas.html#

Valoracion Conductimétrica de NaOH con HCl 0.1N https://es.scribd.com/document/225949401/Determinacion-de-Vitamina-c-Corregido

Titulacion Conductimetrica Hcl con NaOH https://es.scribd.com/document/255562747/Conductometric-Titration

Titulacion Conductimetrica HCl y NaOH https://es.scribd.com/doc/286166685/Titulacion-Conductimetrica

Titulacion Conductimetrica (HCl con NaOH) https://es.scribd.com/doc/283060010/Inf-Titulacion-Conductimetrica

Titulacion Conductimetrica Acidez en Vinos (HCl con NaOH) http://mega.nz/#!zNoi1IwB!NobFqX-dbf_hT6_GgqUXcq7wkUFwk-DkrXiRp8LgM4c

Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.05 N http://documents.tips/documents/p-3-titulacion-conductimetrica-esiqie.html#

Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/205303476/titulaciones-conductimetricas-docx

Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico- HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/document/190917529/5-TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS

Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/271598792/Lab-5-Titulaciones-Conductimetricas

Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/153501731/2-Valoracion-Acido-Base-conductimetrica

Titulacion Conductimetrica cloruro potasio(acido) - HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/293054937/valoracion-conductimetrica

Titulacion Conductimetrica - HCl con NaOH https://es.scribd.com/document/327250144/TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS

Titulacion Conductimetrica - HCl CON NaOH https://es.scribd.com/presentation/131055387/SEMINARIO-Practica-6

Titulación Conductimetrica de HCl con NaOH (Datos en Excel) http://www.youscribe.com/catalogue/tous/education/tp-n-1-analyse-chimique-conductimetrie-2372281

Titulación Conductimétrica de HCl con NaOH http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/06/06_2035.pdf

Titulacion Conductimetrica del Acido Sulfamico http://slideplayer.fr/slide/4059582/

Titulacion conductimetrica HCl con NaOH (1) http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/

Titulación Conductimetrica HCl con NaOH 0,1 N https://es.scribd.com/doc/22810637/Lab-FiquiII-TitulacionesConductimetricas

titulacion conductimetrica HCl con NaOH http://d.ruze.free.fr/c1tp/tp9b/tp9.htm

Titulación conductimetrica HCl con NaOH http://www.simonescuola.it/areadocenti/s559/5_Titolazione%20conduttimetrica%20acido%20forte%20base%20forte.pdf

Titulación conductimétrica para un ácido fuerte (HCl) http://documents.mx/documents/titulacion-conductimetrica-acido-base.html

Titulación experimental (HCl con NaOH) http://ecommons.luc.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1291&context=luc_theses

Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.17 N https://es.scribd.com/document/307080883/Lab-Report-Conductometric-Titration

Titulacion Conductimetrica Acido oxalixo con NaOH https://es.scribd.com/document/307080883/Lab-Report-Conductometric-Titration

Titulación HCl con NaOH https://es.scribd.com/document/149216727/Valoraciones-Conductimetricas

Titulación NaOH con HCl https://es.scribd.com/document/68919753/informe-de-conductimetria

Valoracion conductimetrica de HCL con KOH 0.1N http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd

Valoración de HCl (Gatorade) con NaOH 0,1N http://documents.tips/documents/titulacion-conductimetrica-5661e4087f9d4.html

Valoracion-conductimetrica-de-HCL-con-KOH-0.1N-3 http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd

40

Tabla 15. Dirección electrónica (Links) correspondientes a los archivos analizados (Continuación)

NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL LINK DEL ARCHIVO

Titulación de HCl con NH3 http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf

Titulacion HCl con NH4OH http://ceulk.weebly.com/uploads/3/1/3/8/3138840/conductometric_titration.pdf

Titulación de CH3COOH con NH3 http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf

Titulación de CH3COOH con NH3 (2) http://myslide.es/documents/valoraciones-conductimetricas.html

Titulacion conductimetrica acidoacetico con hidroxido de amonio https://es.scribd.com/document/168887124/VALORACIONES-CONDUCTIMETRICAS-ACIDO-BASE-docx

Valoracion conductimetrica CH2O2 con NH4OH http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd

Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf

Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (2) http://www.chemiestudent.de/data/chemie/protokol/ac/grund/alexander/konduktometrie.pdf

Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (3) http://www.chemiestudent.de/data/chemie/protokol/ac/grund/alexander/konduktometrie.pdf

Titulacion acido clorhidrico y acetico con hidroxido de sodio https://issuu.com/marianopazosafonso, 2014 España

Mezcla de ácidos HCl y CH3COOH con NaOH https://es.scribd.com/presentation/131055387/SEMINARIO-Practica-6

Titulación Conductimetrica HCl-CH3COOH con NaOH 1.8294 N http://documentslide.com/documents/lab1-conductimetria-valoracion-acido-base.html#

Titulación experimental (HOAc y HCl con NaOH) http://ecommons.luc.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1291&context=luc_theses

Determinacion de AgNO3 por titulacion conductimetrica http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/

Determinación de cloruros por titulacion conductimetrica http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/

Determinación de sulfatos en sulfato de sodio https://es.scribd.com/doc/168892614/DETERMINACIA%C6%92-N-DE-SULFATOS-POR-CONDUCTIMETRIA-docx

Titulación conductimetrica de suero fisiológico https://www.google.com.ec/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://zeus.qui.ufmg.br/~valmir/Condutimetria.pps&ved=0ahUKEwiznIKqo_LRAhXEy1QKHUKdB80QFggnMAY&usg=AFQjCNEc8d8U_3Yv_UEEnVYxy_vte_Il3g&sig2=9b0D8AXK

Titulación conductimétriaca de NaCl con AgNO3 http://docplayer.fr/3627900-Conductimetrie-1-conductivite-de-3-electrolytes.html

Titulacion de NaCl con AgNO3 https://es.scribd.com/document/327250144/TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS

Titulacion Conductimetrica del Cloruro de Bario http://dspace.univ-tlemcen.dz/handle/112/4774

Titulación experimental (AgNO3 y con NaCl) http://ecommons.luc.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1291&context=luc_theses

41

Tabla 16. Porcentaje de diferencia de las titulaciones conductimétricas analizadas

NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL

Titulación de HCl con NaOH



Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH

Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.1 N

Valoracion Conductimétrica de NaOH con HCl 0.1N

Titulacion Conductimetrica Hcl con NaOH

Titulacion Conductimetrica HCl y NaOH

Titulacion Conductimetrica (HCl con NaOH)

Titulacion Conductimetrica Acidez en Vinos (HCl con NaOH)


Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO

Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico- HIDRÓXIDO DE SODIO

Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO

Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO

Titulacion Conductimetrica cloruro potasio(acido) - HIDRÓXIDO DE SODIO

Titulacion Conductimetrica - HCl con NaOH

Titulacion Conductimetrica - HCl CON NaOH

Titulación Conductimetrica de HCl con NaOH (Datos en Excel)

Titulación Conductimétrica de HCl con NaOH

Titulacion Conductimetrica del Acido Sulfamico

Titulacion conductimetrica HCl con NaOH (1)

Titulación Conductimetrica HCl con NaOH 0,1 N

titulacion conductimetrica HCl con NaOH

Titulación conductimetrica HCl con NaOH

Titulación conductimétrica para un ácido fuerte (HCl)

Titulación experimental (HCl con NaOH)


Titulacion Conductimetrica Acido oxalixo con NaOH

Titulación HCl con NaOH

Titulación NaOH con HCl

Valoracion conductimetrica de HCL con KOH 0.1N

Valoración de HCl (Gatorade) con NaOH 0,1N

Valoracion-conductimetrica-de-HCL-con-KOH-0.1N-3

Titulación de CH3COOH con NaOH

Titulación onductimetrica de CH3COOH con NaOH 0.835

Titulacion Conductimetrica de la Aspirina con KOH 0.1N

Valoración conductimétrica de vingre con NaOH

Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH 0.1N

Titulación de CH3COOH con NaOH

Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio

Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio

Titulación onductimetrica acido acetico- Hidróxido de sodio

Titulacion Conductimetrica Acido Acetico 11

Titulacion Conductimetrica Ácido Benzoico con NaOH

Titulacion Conductimetrica Acido Folico 1

Titulación Conductimétrica Aspirina

Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH

Titulación Conductimétrica Vitamina C

Titulacion Conductimetrica de vinagre con hidroxido de sodio

Valoracion Conductimetrica CH2O2 con KOH

Titulacion Conductimetrica de Ácido acetil salisílico con hidróxido de potasio

Titulacion Conductimetrica de Acido acetico con Hidroxido de Calcio

0,00

3,17

4,24

0,00

6,73

1,00

0,00

5,26

0,00

2,91

CONCENTRACION DEL ANALITO

Programa Archivos % de diferencia

2,00

0,00

0,00

2,50

7,28

1,45

1,33

1,10

3,17

2,70

1,69

0,00

2,86

10,00

6,15

5,00

3,23

2,35

1,82

0,00

2,78

8,00

0,84

0,99

2,00

3,61

0,00

0,00

8,24

Base fuerte con

ácido débil

0,003

0,097

0,003

0,109

7,14

0,93

4,48

6,47

0,00

2,50

7,32

2,60

0,51

3,23

2,77

9,09

6,05

2,16

0,013

0,1085

Ácido fuerte con

base fuerte

0,105

0,09

0,142

0,117

0,007

0,069

0,049

0,057

0,024

0,112

0,01

0,037

0,054

0,012

0,01

0,018

0,631

0,002

0,072

0,0185

0,0118

0,0958

0,013

0,01

0,013

0,111

0,023

0,012

0,01

0,051

0,009

0,649

0,0022

0,04

0,086

0,0139

0,000010,00001

0,01

0,01

0,11

0,041

0,00066

0,0483

0,05625

0,0546

0,0028

0,108

0,0067

0,00308

0,0975

0,01

0,036

0,025

0,0119

0,0101

0,01

0,07

0,1

0,01

0,01

0,12

0,1072

0,1275

0,1

0,1

0,05

0,0126

0,0825

0,0083

0,095

0,1

0,0103

0,065

0,008

0,139

0,000615

0,105

0,115

0,138

0,1

0,013

0,049

0,01

0,1

0,01

0,01

0,01

0,101

0,009

0,1

0,0126

0,0093

0,02345

0,11

0,05

0,013

0,104

0,1

0,009

42

Tabla 15. Porcentaje de diferencia de las titulaciones conductimétricas analizadas (Continuación)

*Para sacar el porcentaje de diferencia se asume que el trabajo original (Archivo) tiene la concentración verdadera

NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL

Titulación de HCl con NH3

Titulacion HCl con NH4OH

Titulación de CH3COOH con NH3

Titulación de CH3COOH con NH3 (2)

Titulacion conductimetrica acidoacetico con hidroxido de amonio

Valoracion conductimetrica CH2O2 con NH4OH

Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH 0,0298 0,06 0,028 0,065 6,43 7,69

Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (2) 0,0191 0,0355 0,0198 0,0361 3,54 1,66

Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (3) 0,0209 0,0363 0,0198 0,0361 5,56 0,55

Titulacion acido clorhidrico y acetico con hidroxido de sodio 0,055 0,096 0,0521 0,094 5,57 2,13

Mezcla de ácidos HCl y CH3COOH con NaOH 0,089 0,1916 0,08 0,195 11,25 1,74

Titulación Conductimetrica HCl-CH3COOH con NaOH 1.8294 N 1,484 2,0865 1,37 2,06 8,32 1,29

Titulación experimental (HOAc y HCl con NaOH) 0,0655 0,1261 0,0607 0,121 7,91 4,21

Determinacion de AgNO3 por titulacion conductimetrica

Determinación de cloruros por titulacion conductimetrica

Determinación de sulfatos en sulfato de sodio

Titulación conductimetrica de suero fisiológico

Titulación conductimétriaca de NaCl con AgNO3

Titulacion de NaCl con AgNO3

Titulacion Conductimetrica del Cloruro de Bario

Titulación experimental (AgNO3 y con NaCl)

1,92

3,85

6,15

6,670,0015

% de diferencia

9,33

0,45

2,00

0,00

12,90

8,00

7,02

0,00

5,00

0,93

Programa

0,135

0,107

0,0016

0,08

0,067

0,102

0,001

0,108

0,001

0,155

0,1

0,057

0,052

0,13

0,1008

Ácido fuerte con

base débil

Ácido débil con

base débil

Mezcla de Ácido

fuerte y ácido

débil con base

fuerte

Valoración de

precipitación

0,051

0,021

0,107

0,135

0,108

0,061

0,013

0,1

0,013

0,02

0,09

0,067

Archivos

CONCENTRACION DEL ANALITO

43

3.10. Estructura de la Interfaz gráfica del programa

Como se puede observar en la figura 6, Una vez dentro del entorno se puede visualizar

que está dividido por secciones, las secciones 1, 2 y 3 corresponden a los datos que

debe ingresar el usuario, la sección 1 presenta los tipos de titulaciones a realizar, la

sección 2 indica el volumen de la muestra y la concentración del agente valorante y la

sección 3 indica los datos de volumen de valorante y conductividades correspondientes

a la titulación conductimétrica. La sección 4 presenta una tabla con los resultados de la

conductividad corregida y la sección 5 presenta una gráfica de los datos analíticos y los

resultados del punto de equivalencia y la concentración del analito además muestra las

ecuaciones de las rectas de ajuste que intervienen en el cálculo del punto de

equivalencia.

Figura 12. Interfaz gráfica del programa y sus partes

3.11. Manejo del software

A continuación, se ilustra un ejemplo de una titulación conductimétrica de Ácido fuerte

con base fuerte (50mL de HCl con NaOH 0.1N) para observar paso a paso la forma

cómo se maneja el programa:

Sección 4: Conductividad

corregida

Sección 3: Ingreso de datos

(Volumen y conductividad)

Gráfica de datos

analíticos

Sección 1: Tipo de

titulación


(Volumen y concentración)

Concentración

del analito

Volumen de

equivalencia

Ecuaciones de

rectas de ajuste

Menú de opciones

Sección 5:

Resultados

44

a) Elegir el tipo de titulación en la sección 1 colocando un visto en la opción Ácido fuerte

con base fuerte.

Figura 13. Ventana selección del tipo de titulación

b) Ingresar los datos de Volumen de la muestra (50 mL) y concentración del titulante

(0.01N) que se encuentran en la sección 2.

Figura 14. Ventana ingreso de volumen de muestra y concentración del titulante

Sección 1: Tipo de

titulación


(Volumen y concentración)

45

c) Ingresar los datos de volumen añadido y conductividad correspondientes a la

titulación conductimétrica en la sección 3.

Figura 15. Ventana con datos de volumen añadido y conductividad de la

titulación

Los datos en la sección 3 pueden ser ingresados manualmente escribiendo en cada

fila de la tabla o importando los datos desde un archivo de Excel,

En el caso de ingresar los datos manualmente hacer uso de los botones q se

encuentran en la parte inferior de la tabla (Insertar fila, Eliminar fila), no insertar más

filas de las necesarias ya que si existen filas vacías el cálculo no se realiza, para

movilizarse de una celda a otra sin utilizar el mouse usar la Tecla Tab.

Figura 16. Ventana con botones insertar y eliminar fila.

Sección 3:

Ingreso de

datos (Volumen

y conductividad)

Botones de

Insertar y eliminar

fila

46

Para importar un archivo de Excel dirigiste al menú archivo y seleccionar importar

datos de Excel:

Figura 17. Menú importar datos de Excel

Se abrirá un cuadro de dialogo, ubicar el archivo deseado, seleccionarlo, y

seguidamente dar clic en el botón Abrir:

Figura 18. Ventana selección de archivo

Esperar unos segundos hasta que Matlab lea el archivo y seguidamente aparecerán

los datos ubicados en la tabla de la sección 3:

Figura 19. Ventana con datos importados

47

d) Dar clic en el botón Graficar ubicado en la esquina inferior izquierda, para visualizar

una gráfica de los datos analíticos y la tabla con los datos de conductividad corregida

Figura 20. Ventana con datos graficados

La curva en color azul representa los datos de Volumen y conductividad ingresados

por el usuario, la curva en color rojo representa los datos de Volumen y conductividad

corregida

e) Dar clic en el Botón Calcular VE para visualizar el volumen de equivalencia obtenido,

así como también las ecuaciones que corresponden a las rectas de ajuste que dan

origen al punto de equivalencia:

Figura 21. Ventana con punto de equivalencia y ecuaciones de rectas de ajuste

Datos corregidos Gráfica Botón

graficar

Ecuaciones de

rectas de ajuste

Punto de

equivalencia

Botón

calcular

48

f) Dar clic en el botón calcular concentración para visualizar la concentración del

analito calculada:

Figura 22. Ventana con concentración del analito de la muestra

g) La aplicación también cuenta con una opción para guardar los datos de concentración

y punto de equivalencia, así como también las tablas con los datos originales y

corregidos todos estos datos los almacena en un archivo de Excel, para guardar los

datos obtenidos dirigirse al menú archivo y seleccionar Guardar datos en Excel:

Figura 23. Menú Guardar datos en Excel

Se abrirá un cuadro de diálogo, seleccionar la ubicación donde se va a guardar el

archivo darle un nombre y seguidamente dar clic en guardar

Concentración del analito

49

Figura 24. Cuadro de diálogo para guardar archivo

Al finalizar el guardado el programa presentará un cuadro con un mensaje indicando

que el archivo ya fue guardado:

Figura 25. Ventana con mensaje de guardado

Adicional a todo esto se puede también visualizar las gráficas correspondientes a la

primera y segunda derivada en función del volumen promedio, para esto dirigirse al

menú Gráficas y seleccionamos Primera derivada o Segunda derivada

respectivamente

Figura 26. Menú primera y segunda derivada

50

Se desplegará una ventana presentando la gráfica y la tabla de valores respectivas

Figura 27. Ventanas de la primera y segunda derivada

3.11.1. Mensajes de error. Se pueden presentar los siguientes Mensajes de error que

se generan por fallas en la sección 2 y en la sección 3.

En la sección 2 los errores surgen en el volumen de la muestra y en la concentración

del titulante ya que en estas casillas el error salta al introducir letras en lugar de números,

introducir datos fuera del alcance, o por dejar las celdas sin llenar.

Figura 28. Mensajes de error

51

En la sección 3 el error surge al importarse celdas vacías, automáticamente aparecerá

en la sección 3 la palabra NaN= Not a Number y consecuentemente no se realizarán los

cálculos respectivos ocasionando que no se muestren los resultados, solo la palabra

NaN por lo que es recomendable no dejar ninguna celda vacía.

Figura 29. Mensaje de error al importar celdas vacías

3.11.2. Codificación en Matlab. A continuación, se presenta un resumen de las

variables utilizadas en la codificación de la aplicación informática junto con el código

fuente obtenido de Matlab 2016a, y un ejemplo capturado del programa

3.11.2.1. Datos ingresados

• Volumen añadido= Volumen

• Conductividad de la solución= Conductividad

• Volumen de la muestra= VolM

3.11.2.2. Datos generados

• Factor de dilución= f

• Conductividad corregida= CndC

• Volumen promedio (primera derivada)= Vpromedio

• Primera derivada= PD

52

• Volumen promedio (segunda derivada)= VLpromedio2

• Segunda derivada= PD2

• Pendiente primer segmento= m

• Ordenada al origen primer segmento= b

• Pendiente segundo segmento= m2

• Ordenada al origen segundo segmento= b2

3.11.2.3. Resultados

• Punto de equivalencia= x3

• Concentración del analito= ConcM

3.11.2.4. Diagrama de bloques de la estructura del programa

Figura 30. Diagrama de bloques de la estructura del programa

Ingreso de datos

Gráfica con datos corregidos

Corrección de datos

Cálculo de la concentración del

analito

Cálculo del volumen

de equivalencia

53

3.11.2.5. Código fuente

• Número de filas y columnas presentes en la tabla al iniciar el programa function Titulacion_OpeningFcn(hObject, ~, handles, varargin) % This function has no output args, see OutputFcn. % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to Titulacion (see VARARGIN)

% Choose default command line output for Titulacion handles.output = hObject;

% Update handles structure guidata(hObject, handles);

%Número de filas y columnas en la tabla de ingreso de datos al iniciar

el programa

set(handles.uitable1,'Data'); set(handles.uitable1);

• Gráfica de Conductividad vs Volumen y Conductividad corregida vs Volumen function Graficar_Callback(~, ~, handles)

%Variables globales global Volumen %Volumen añadido (dato) global CndC %Conductividad corregida (generado) global Vpromedio %Volumen promedio (primera derivada) global PD %Primera derivada global PD2 %Segunda derivada global VLpromedio2 %Volumen promedio (segunda derivada)

%Datos ingresados datos=get(handles.uitable1,'Data')

%Volumen añadido

Volumen=datos(:,1);

%Conductividad de la solución. Conductividad= str2double(datos(:,2));

%Volumen de la muestra

VolM=get(handles.edit1,'String');

%Tabla de conductividad corregida set(handles.uitable3,'Data',d);

%Grafica de Volumen vs Conductividad y Volumen vs. Conductividad

corregida

cla reset hold on ax = gca; ax.GridLineStyle = '-'; ax.GridColor = [0, 0, 0]; title('CONDUCTIVIDAD= f(V)') xlabel('Volumen añadido de valorante [ml]') ylabel('Conductividad') hold off

54

• Cálculo de la primera y segunda derivada

%Delta de conductividad L=((length (CndC))-1); dC1=dC(2:end);

%Delta de Volumen dV1=get(handles.table1,’data’);

%PRIMERA DERIVADA PD=dC1/dV1;

%d(dC/dV) d3=d2(2:end);

%Delta de volumen segunda derivada L=((length (Vpromedio))-1); dV4=dV3(2:end);

%Segunda Derivada PD2=d3./dV4;

• Función Borrar, empleada para borrar cada campo de la interfaz function Borrar_todo_Callback(~, ~, handles)

%Borra todos los campos presentes en la interfaz gráfica axes(handles.axes1); cla reset;

set(handles.checkbox1,'Value',0);






set(handles.edit1,'String','');

set(handles.edit2,'String','');

set(handles.uitable1,'Data','');

set(handles.uitable3,'Data','');

set(handles.text2,'String','');



55

• Cálculo de Volumen de equivalencia para cada tipo de titulación conductimétrica

function Calcular_Callback(~, ~, handles)

%Cálculo del punto máximo para cada tipo de titulación conductimétrica %Titulación Acido fuerte con base fuerte

H=get(handles.checkbox1,'Value');

if H==1 ubicacion=length(Todos);

UltimoN=Pendiente(ubicacion+1); posicion=find(Pendiente==UltimoN);

end

%Titulación Ácido débil con base fuerte

I=get(handles.checkbox2,'Value');

if H==1

posicion=find(PD2==PE); VE=VLpromedio2(posicion);

end

%Titulación Ácido fuerte con base débil J=get(handles.checkbox3,'Value');

if J==1

ubicacion=length(Todos); posicion=find(Pendiente==UltimoN);

end

%Titulación ácido débil con base débil

K=get(handles.checkbox4,'Value');

if K==1

posicion=find(PD2==PE);

VE=VLpromedio2(posicion);

end

%Titulación de valoración de precipitación

N=get(handles.checkbox5,'Value');

if N==1

posicion=find(PD2==PE);

end

56

%Titulación Base fuerte con Mezcla de ácido fuerte y acido débil % Cálculo del punto máximo 1 M=get(handles.checkbox6,'Value');

if M==1

L=((length (Negativos))-1);

ubicacion=length(Todos);

posicion=find(Pendiente==UltimoN);

% Cálculo del punto máximo 2

SG=PD2(posicion+1:end);

Posicion=find(PD2==PE); end

% Método de mínimos cuadrados para el primer segmento rectilineo

%Rango de datos de volumen

x= Volumen(1:posicion+1);

%Rango de datos de conductividad corregida y=(CndC(1:posicion+1));

% Método de mínimos cuadrados cuando la curva presenta dos puntos de

equivalencia

if M==1 %Rango de datos de volumen del primer segmento rectilineo x2= VLpromedio2(posicion:Posicion+1); %Rango de datos de conductividad corregida del primer segmento

rectilineo y2= (posicion:Posicion+1);

%%Rango de datos de volumen del tercer segmento rectilineo x01= Volumen(Posicion+1:end); %Rango de datos de conductividad corregida del tercer segmento

rectilineo y01=CndC(Posicion+1:end); else

%Rango de datos de volumen tanto para las curvas de un punto de

equivalencia %como para la que presenta dos puntos x2=(posicion+1:end));

%Rango de datos de conductividad corregidad tanto para las curvas de

un %punto de equivalencia como para la que presenta dos puntos y2= CndC(posicion+1:end); end

57

%Función para sacar la ecuación de la recta 1

m=p(1); b=p(2);

mensaje=sprintf('%s %4.3f %4s %f','Conductividad=',m);

if b<0

mensaje2=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V',b); else mensaje2=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V +',b);

end

set(handles.text4,'String',[mensaje, mensaje2]);

%Función para sacar la ecuacion de la recta 2

m2=p(1); b2=p(2);

mensaje3=sprintf('%s %4.3f %4s %f','Conductividad=',m2);

if b2<0

mensaje4=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V',b2); else mensaje4=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V +',b2);

end

set(handles.text4,'string',char(antes,[mensaje3, mensaje4]));

% ecuacion de la recta en el caso de mezcla de acido %fuerte y ácido débil

if M==1

m3=p(1); b3=p(2);

mensaje5=sprintf('%s %4.3f %4s %f','Conductividad=',m3);

if b3<0

mensaje6=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V',b3); else mensaje6=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V +',b3);

end

set(handles.text4,'string',char(antes2,[mensaje5, mensaje6])); end

% punto de intersección

if K==1

mensaje5=sprintf('%4.4f ',VE); mensaje6=sprintf(' [mL]');

58

set(handles.text3,'String',[mensaje5, mensaje6]);

else mensaje5=sprintf('%4.4f ',double(x3)); mensaje6=sprintf(' [mL]'); set(handles.text3,'String',[mensaje5,mensaje6]);

end

%Punto de intersección de la recta dos y tres para la titulación de

Base fuerte con mezcla de ácido fuette y ácido débil

if M==1

mensaje9=sprintf('%4.4f ',double(x5)); set(handles.text3,'string',char(antes3,[mensaje9,mensaje10]));

end

• Insertar y eliminar fila de la tabla de datos de titulación function Insertar_fila_Callback(~, ~, handles)

%Inserta una fila para ingresar mas datos en la tabla 1

datos=(get(handles.uitable1,'Data'));

set(handles.uitable1,'Data',datos);

function Eliminar_fila_Callback(~, ~, handles)

%Elimina una fila cuando se insertaron mas de las necesarias en la

tabla 1


set(handles.uitable1,'Data',datos);

• Mensajes de error en el campo de Volumen de la muestra function edit1_Callback(hObject, ~, handles)

%Mensaje de error que se presenta al ingresar letras en el campo

Volumen

Numero1=str2double(get(hObject,'String'));

errordlg('Error, Ingrese un numero','ERROR');

%Mensaje de error que se presenta al no respetar el alcance en el

campo %Volumen

warndlg('Error, Volumen de la muestra incorrecto, debe estar en el

rango [10 - 100] mL','Error de alcance');

• Mensajes de error en el campo de Concentración del titulante function edit2_Callback(hObject, ~, handles)

%Mensaje de error que se presenta al ingresar letras en el campo %Concentración del titulante

59

Numero2=str2double(get(hObject,'String'));

set(handles.edit2,'String',Numero2);

errordlg('Error, Ingrese un numero');

%Mensaje de error que se presenta al no respetar el alcance en el

campo %concentración del titulante warndlg('Error, Concentración del titulante incorrecto, debe estar en

el rango [0.01 - 0.5]Eq/L','Error de alcance');

• Pestañas Archivo, Gráficas, Ayuda function Archivo_Callback(~, ~, ~) % hObject handle to Archivo (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

function Graficas_Callback(~, ~, ~) % hObject handle to Graficas (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

function Ayuda_Callback(~, ~, ~) % hObject handle to Ayuda (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)

• Submenús Primera derivada, Segunda derivada, Información de uso function Informacion_Callback(~, ~, ~) %Abre el archivo con la guía de uso 'INFORMACION DE USO.pdf'

function Acerca_Callback(~, ~, ~) %Abre el archivo Acerca_de 'Acerca de.pdf'

function Primera_derivada_Callback(~, ~, ~) %Abre otra interfaz que contiene la primera derivada Primera_derivada

function Segunda_derivada_Callback(~, ~, ~) %Abre otra interfaz que contiene la segunda derivada Segunda_derivada

• Submenú Importar datos desde un archivo de Excel function Importar_Callback(~, ~, handles) %Se importan los datos de volumen añadido y conductividad de un

archivo de %excel de extensión .xlsx o .xls

datos3=xlsread(filename);

Volumen=d(:,1);

Conductividad=d(:,2);

tabla(:,1)=Volumen;

60

tabla(:,2)=Conductividad;

set(handles.uitable1,'Data',tabla);

• Submenú Guardar datos en un archivo de Excel function Guardar_Callback(~, ~, handles)

%Se guardan en un archivo de excel los datos de Volumen,

Conductividad, %factor de dilución, conductividad corregida,punto de equivalencia y %concentracion del analito correspondientes a cada tipo de titulación %conductimétrica


Volumen= datos(:,1));

Conductividad= datos(:,2));

datos2=get(handles.uitable3,'Data');

factor= datos2(:,1));

Conductividad2= datos2(:,2));

%Titulación ácido fuerte con base fuerte H=get(handles.checkbox1,'Value');

if H==1 Concentracion=ConcM; end

%Titulación base fuerte con ácido débil I=get(handles.checkbox2,'Value'); if I==1 Concentracion=ConcM; end

%Titulación ácido fuerte con base débil J=get(handles.checkbox3,'Value');

if J==1 Concentracion=ConcM; end



if K==1 Concentracion=ConcM; end

61

%Titulación base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil

g=get(handles.checkbox6,'Value');

if g==1 Concentracion=double(ConcM); end

%Titulación valoración de precipitación


if N==1 Concentracion=ConcM;

end

%Código con el cual se fijan las celdas de excel en las cuales van a %guardarse los datos

xlswrite(outname, A,1,'A2');

xlswrite(outname, B,1,'A2');

xlswrite(outname, C,1,'A2');

xlswrite(outname, D,1,'A2');

if g==1

xlswrite(outname, PEQ2,1,'J4'); Conc=double(ConcM2);

end

%Mensaje que se presenta al guardarse el archivo helpdlg('El Archivo fue guardado',' Guardar ');

• Submenú Salir function Salir_Callback(~, ~, ~)

%Mensaje que se presenta cuando se desea salir del programa opc=questdlg('Desea salir del programa?', 'SALIR', 'Si','No','No'); clear,clc,close all

• Cálculo de la concentración del Analito. function calcular_concentracion_Callback(~, ~, handles)

%Cálculo de la concentración del analito correspondiente a cada tipo

de titulación conductimétrica

%Titulacion Base fuerte con mezcla de ácido débil y ácido fuerte g=get(handles.checkbox6,'Value');

if g==1

PE=double(x3);

ConcV=str2double(get(handles.edit2,'String'));

62

VolM=str2double(get(handles.edit1,'String'));

PE2=double(x5);

mensaje =sprintf('%s %4.4f %4s','CONCENTRACION ÁCIDO FUERTE : ',

ConcM,' [Eq/L]');

set(handles.text2,'String',mensaje);

mensaje2=sprintf('%s %4.4f %4s',' CONCENTRACION ÁCIDO DÉBIL : ',

ConcM2,' [Eq/L]');

set(handles.text2,'string',char(antes3,mensaje2)); end

%Titulación ácido fuerte con base fuerte H=get(handles.checkbox1,'Value');

if H==1

PE=double(x3);



mensaje=sprintf('%s %4.3f %4s', 'CONCENTRACION DE LA MUESTRA: ',

ConcM,'[Eq/L]');

set(handles.text2,'String',mensaje); end

%Titulación base fuerte con ácido débil I=get(handles.checkbox2,'Value');

if I==1

PE=double(x3);




ConcM,'[Eq/L]');

set(handles.text2,'String',mensaje); end

%Titulación ácido fuerte con base débil J=get(handles.checkbox3,'Value');

if J==1

PE=double(x3);



63


ConcM,'[Eq/L]');


end



global VE

if K==1




ConcM,'[Eq/L]');


end

%Titulación de precipitación


if N==1

PE=double(x3);




ConcM,'[Eq/L]');


end

3.11.2.6. Ejemplo

64

Ácido fuerte con base débil (HCl con NH4OH)

Volumen de la muestra: 50

Concentración del titulante: 0.05N

Figura 31. Ejemplo titulación ácido fuerte con base débil (HCl con NH4OH)

65

4. DISCUSIÓN

• En la medición de la conductividad se debe tener cuidado porque el valor

determinado puede verse afectado por la contaminación de la muestra dentro de la

celda debido a la presencia de materia en suspensión de cierto tamaño, o de aceites

o grasas, además otra posible interferencia es la presencia de burbujas de aire. El

agua con la que se prepara las soluciones que van a ser analizadas debe ser agua

tipo I (ultrapura) ya que al presentar un nivel mínimo de componentes ionizados

garantiza la obtención de valores de conductividad más precisos, además el equipo

usado para medir la conductividad debe estar correctamente calibrado usando una

solución patrón descrita en el manual del mismo.

• Al iniciar la experimentación se realizaron ensayos para obtener los valores de m de

la ecuación modificada de Kolraush de diferentes analitos, además se analizó la

curva de conductancia equivalente experimental vs concentración para determinar la

ecuación que permite generar datos de conductividad equivalente en el rango de

concentración de 0 a 1 N para determinados compuestos, sin embargo, es necesario

tener balanzas calibradas, material de vidrio calibrado y sustancias puras además de

soluciones estandarizadas para poder obtener resultados precisos, por lo que no fue

posible obtener dicha ecuación.

• Al momento de calcular el punto de equivalencia empleando la segunda derivada, se

presentó cierta dificultad porque la concentración obtenida con el programa no

reflejaba resultados muy aproximados en relación a los obtenidos con los archivos

empleados. Sin embargo, para precisar el cálculo se decidió emplear el método de

mínimos cuadrados, como las curvas correspondientes a las titulaciones

conductimétricas están formadas por segmentos rectilíneos que se intersecan, se

tomó el punto máximo correspondiente a la segunda derivada como límite, es decir

para aplicar el método de mínimos cuadrados se tomaron los datos hasta dicho punto

para obtener la ecuación del primer segmento rectilíneo y luego los datos posteriores

al punto máximo, para obtener la ecuación del otro segmento, después al igualar

dichas ecuaciones se obtiene el punto de intersección correspondiente al volumen

de equivalencia, que es bastante aproximado con respecto al obtenido por las

66

titulaciones conductimétricas experimentales y a los obtenidos de los archivos

consultados.

• En la tabla 15 se pueden observar los resultados que proporciona el programa junto

con los obtenidos de las diferentes fuentes investigadas, al comparar las

concentraciones del analito obtenidas en ambos casos se observó que el porcentaje

de diferencia no supera el 10%, dicho porcentaje se atribuye al manejo de las cifras

significativas en los cálculos ya que el programa trabaja con más cifras significativas

en comparación con las usadas en la parte experimental, esto permite determinar

dicho porcentaje como aceptable ya que no existe una fuente que indique cual es el

porcentaje de diferencia aceptable. También puede darse el caso de que se genere

un porcentaje de diferencia mucho mayor al mencionado anteriormente debido a que

la forma de la curva no es perfecta en todos los casos, y existen circunstancias en

las cuales la curva obtenida presenta segmentos que no son rectilíneos (puede ser

atribuido a que el titulante no se agregó de una forma equitativa) y al aplicar el método

de mínimos cuadrados la recta de ajuste generada ocasiona que el punto de

equivalencia obtenido difiera notablemente del calculado en la titulación

conductimétrica experimental lo que producirá un porcentaje de diferencia alto.

67

5. CONCLUSIONES

• Se elaboró la aplicación informática denominada ConduChem que permite trabajar

con Titulaciones conductimétricas de Acido fuerte con base fuerte, Base fuerte con

ácido débil, Acido fuerte con base débil, Acido débil con base débil, Base fuerte con

Mezcla de Acido fuerte y ácido débil y valoraciones de precipitación, el cual cumple

todas sus funciones correctamente.

• La herramienta desarrollada calcula el punto de equivalencia de una manera sencilla

y eficiente, combinando el método de la segunda derivada junto con el método de los

mínimos cuadrados, obteniéndose resultados de manera rápida lo que permite

ahorrar tiempo en dicho cálculo.

• En base a las curvas obtenidas de las titulaciones conductimétricas realizadas se

observó que presentan formas diferentes ya que dependen de la reacción química

involucrada, sin embargo, una característica que tienen en común todas ellas es que

presentan segmentos rectilíneos de diferente pendiente antes y después del punto

de equivalencia lo que permitió un mejor manejo de los datos involucrados.

• Con base en las evaluaciones y los resultados proporcionados por el programa

ConduChem, la metodología implementada, así como los criterios de segunda

derivada y método de mínimos cuadrados utilizados para el cálculo del punto de

equivalencia, son adecuados, ya que se obtuvieron resultados con un porcentaje de

diferencia no superior al 10% dicho porcentaje se consideró aceptable debido a que

la aplicación informática maneja más cifras significativas que las que se usan

experimentalmente por lo que se determinó que el programa trabaja correctamente.

68

6. RECOMENDACIONES

• Estudiar la ecuación de Kohlrausch y sus modificaciones ya que es posible obtener

ecuaciones para generar datos de conductividad a partir de la concentración, lo que

permitirá establecer otra metodología para el cálculo del punto de equivalencia.

• Los porcentajes de diferencia están determinados para ver si se obtienen resultados

similares, se recomienda trabajar con soluciones estandarizadas y material calibrado

para poder establecer un porcentaje de error, lo cual permitirá comparar que tan

exacto es el valor estimado por la aplicación informática.

• Se realizó la programación en Matlab 2016a de una manera estructurada, se

recomienda realizar una programación orientada a objetos ya que es moderna y una

evolución de la programación estructurada.

69

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