ESTUDIO DE UNA REACCIÓN DE

NEUTRALIZACIÓNREACCIÓN ÁCIDO – BASE

ANTEPROYECTO

RESUMEN Mediante este proyecto experimental se llevará a

cabo una titulación potenciométrica con la que se determinara la normalidad experimental del HCl, ésta última se obtendrá al realizar la graficas correspondientes así como los cálculos con  los resultados experimentales; los mismos que nos permitirán determinar un valor que se aproxime a nuestra normalidad teórica de 0.1N

La titulación es la reacción entre volúmenes equivalentes de dos soluciones; el ejemplo más común de titulación es  la neutralización de un ácido por una base. En las reacciones de neutralización de un ácido que reacciona con una base forman una sal y en la mayoría de los casos se forma agua como producto secundario; ya sea que el ácido se agregue a la base o viceversa.

INTRODUCCIÓN

En las titulaciones se utilizan diversos indicadores para conocer el punto de equivalencia; es decir, el punto en el que el ácido a reaccionado o neutralizado completamente a la base. A partir de los indicadores también se puede conocer si la solución con la que se esta trabajando es una ácido o una base.

En química, un indicador es una sustancia que siendo ácidos o bases débiles al añadirse a una muestra ,se produce un cambio químico que es apreciable, generalmente, un cambio de color; esto ocurre porque estas sustancias sin ionizar tienen un color distinto que al ionizarse. La variación de color se denomina viraje, para esto el indicador debe cambiar su estructura química al perder o aceptar un protón

La titulación o valoración de soluciones tiene como principal objetivo determinar la concentración de una solución ácida o básica desconocida. denominada solución analizada.

La valoración o titulación tiene una gran importancia en la industria de alimentos y en el análisis de aguas, la acidez en el agua es un parámetro importante, ya que puede afectar la capacidad corrosiva del agua , la rapidez de las reacciones químicas y los procesos biológicos.

La acidez también se puede usar para monitorear la contaminación en agua residual y en agua de consumo humano.

IMPORTANCIA DE LA VALORACIÓN

Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción química que ocurre entre un ácido y una base produciendo una sal y agua.

Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Se le llama neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, estos neutralizan sus propiedades mutuamente.

NEUTRALIZACIÓN

ACIDO PROPIEDADES

• Es un compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura esto es, un pH menor que 7

EJEMPLOS:• el ácido acético (en el vinagre)• el ácido clorhídrico (en los jugos gástricos)• el ácido acetilsalicílico (en la aspirina)• el ácido sulfúrico (usado en baterías de

automóvil)• Los ácidos pueden existir en forma de sólidos,

líquidos o gases, dependiendo de la temperatura y también pueden existir como sustancias puras o en solución

• Tienen sabor agrio como en el caso del ácido cítrico en la naranja y el limón.

• Cambian el color del papel tornasol azul a rosa, el anaranjado de metilo de anaranjado a rojo y deja incolora a la fenolftaleína.

• Son corrosivos.• Producen quemaduras de la piel.• Son buenos conductores de electricidad

en disoluciones acuosas.• Reaccionan con metales activos

formando una sal e hidrógeno.• Reaccionan con bases para formar una

sal más agua.• Reaccionan con óxidos metálicos para

formar una sal más agua.

ÁCIDO FUERTE

solución estándar o disolución estándar es una disolución que contiene una concentración conocida de un elemento o sustancia específica, llamada patrón primario que, por su especial estabilidad, se emplea para valorar la concentración de otras soluciones, como las disoluciones valorantes.

Un patrón primario también llamado estándar primario es una sustancia utilizada en química como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con las siguientes características:

PATRÓN PRIMARIO

Tienen composición conocida. Es decir, se ha de conocer la estructura y elementos que lo componen, lo cual servirá para hacer los cálculos estequiométricos respectivos.

Deben tener elevada pureza. Para una correcta estandarización se debe utilizar un patrón que tenga la mínima cantidad de impurezas que puedan interferir con la titulación. En cualquier caso, más del 98,5% de pureza, preferiblemente un 99,9%.2

Debe ser estable a temperatura ambiente. No se pueden utilizar sustancias que cambien su composición o estructura por efectos de temperaturas que difieran ligeramente con la temperatura ambiente ya que ese hecho aumentaría el error en las mediciones.

Debe ser posible su secado en estufa. Además de los cambios a temperatura ambiente, también debe soportar temperaturas mayores para que sea posible su secado. Normalmente debe ser estable a temperaturas mayores que la del punto de ebullición del agua.

No debe absorber gases. No debe reaccionar con los componentes del aire. Ya que este hecho generaría posibles errores por interferencias, así como también degeneración del patrón.

Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. De esta manera se puede visualizar con mayor exactitud el punto final de las titulaciones por volumetría y además se pueden realizar los cálculos respectivos también de manera más exacta.

Debe tener un peso equivalente grande. Ya que este hecho reduce considerablemente el error de la pesada del patrón.

Ejemplos de patrones primarios:

Para estandarizar disoluciones de ácido: carbonato de sodio

Para estandarizar disoluciones de base: ftalato ácido de potasio

Para estandarizar disoluciones de oxidante: hierro, trióxido de arsénico

Para estandarizar disoluciones de reductor: dicromato de potasio, yodato de potasio, bromato de potasio

Este punto se suele identificar por el marcado cambio de color del indicador que se ha agregado previamente a la base, sin embargo debe tomarse en cuenta que el pH también puede ser medido mediante un potenciómetro; lo cual nos lleva a las titulaciones ácido-base potenciométricas.

En las cuales se determinan diversas curvas de titulaciones ácido-base, con el pH en función del volumen de ácido o de base añadido. Estas curvas pueden lograrse experimentalmente efectuando la titulación con un punto final potenciométrico, tomando la pendiente máxima como punto final. Este tipo de titulaciones son muy útiles cuando la indicación visual resulta difícil debido a la presencia de colorantes en la solución titulada.

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

SOLUCIONES ACUOSAS DE LOS ÁCIDOS

SOLUCIONES ACUOSAS DE LAS BASES

GENERALMENTE TIENEN LAS SIGUIENTES PROPIEDADES

SABOR AGRIO NEUTRALIZAN LAS

BASES

SABOR AMARGO UNTUOSA AL

TACTO O JABONOSA

NEUTRALIZAN LOS ÁCIDOS

INTRODUCCIÓN

Algunas definiciones de ácido y base son las siguientes:

Arrhenius: Bronsted y Lowry

Ácido: como la sustancia que cede iones de

hidrógeno (H+) cuando se disuelve en agua.

Base: como la sustancia que cede iones

hidróxidos (OH-) cuando se disuelve en agua.

o Ácido: cualquier sustancia que puede

donar un protón (ión H+) a otra.

o Base: cualquier sustancia que puede aceptar un

protón (H+) de otra sustancia.

Determinaremos la concentración del ácido con un patrón primario, aplicando el proceso de titulación.

De esta manera esperamos que la concentración del ácido clorhídrico sea de 0.1 N para una concentración de 0.1N de Carbonato de sodio

HIPÓTESIS

Material SustanciasSoporte Universal Agua destilada H2OPotenciómetro Carbonato de sodio Na2CO3

Parilla de agitación Ácido clorhídrico HClMatraz aforado de 500 mL Solución buffer pH 4.0Agitador magneto Solución buffer pH 7.0Vasos de precipitados de 150 mL Solución buffer pH 10.0

Desecador Pinzas dobles de presión Mufla Papel aluminio Papel higiénico (suave) Cápsula de porcelana Pinzas para cápsula Bureta de 50ml

DISEÑO EXPERIMENTALMATERIAL Y SUSTANCIAS:

FORMULA: HCl

PESO MOLECULAR: 36.46 g/mol

COMPOSICION: Cl: 97.23 % y H: 2.76 %.

Es un líquido de color amarillo (por presencia de trazas de fierro, cloro o materia orgánica) o incoloro con un olor penetrante. Está presente en el sistema digestivo de muchos mamíferos y una deficiencia de éste, provoca problemas en la digestión, especialmente, de carbohidratos y proteinas; un exceso provoca úlceras gástricas.

Es utilizado en la refinación de minerales, en la extracción de estaño y tántalo, para limpiar metales, como reactivo químico, en la hidrólisis de almidón y proteinas para obtener otros productos alimenticios y como catalizador y disolvente en síntesis orgánica.

Sus vapores son irritantes a los ojos y membranas mucosas. Es soluble en agua, desprendiéndose calor. Es corrosivo de metales y tejidos.

ÁCIDO CLORHÍDRICO

PROPIEDADES FÍSICAS: PROPIEDADES QUÍMICAS:

Presión de vapor ( A 17.8 ºC): 4 atm Densidad del vapor: 1.27 Densidad del gas (a 0 ºC): 1.639 g/l Indice de refracción de disolución 1.0 N (a 18 ºC): 1.34168. Densidad de disoluciones acuosas peso/peso (15 ºC): 1.05 (10.17 %); 1.1 (20 %); 1.15 (29.57%); 1.2 ( 39.11%). Puntos de congelación de disoluciones acuosas: -17.14ºC (10.81 %); -62.25ºC (20.69 %); -46.2ºC (31.24 %); -25.4ºC (39.17 %) Puntos de ebullición de disoluciones acuosas: 48.72 ºC (50.25 mm de Hg y 23.42 % en peso); 81.21 ºC (247.5 mm de Hg y 21.88 % en peso); 97.58 ºC (495 mm de Hg y 20.92 % en peso); 106,42 ºC

Productos de descomposición de este compuesto: cloruro de hidrógeno. Reacciona con la mayoría de metales desprendiendo hidrógeno. Con agentes oxidantes como peróxido de hidrógeno, ácido selénico y pentóxido de vanadio, genera cloro, el cual es muy peligroso

NIVELES DE TOXICIDAD: RIESGOS: ACCIONES DE EMERGENCIA:

IDLH: 100ppm RQ: 5000 LCLo (inhalación en humanos): 1300 ppm/30 min; 3000/5 min. LC50 (inhalación en ratas): 3124 ppm/1h. LD50 (oral en conejos): 900 mg/Kg

Inhalación: limitan al tracto respiratorio superior. El gas causa dificultad para respirar, tos e inflamación y ulceración de nariz, tráquea y laringe. Contacto con ojos: su contacto con ellos puede causar quemaduras, reducir la visión o, incluso, la pérdida total de éstaContacto con la piel: causa quemaduras serias, dermatitis y fotosensibilización.Ingestión:Produce corrosión de las membranas mucosas de la boca, esófago y estómago.

Inhalación: Mover al afectado al aire fresco. Si no respira, dar respiración artificial y mantenerlo caliente y en reposo, no dar a ingerir nadaOjos: Lavar inmediatamente con agua corriente, asegurándose de abrir bien los párpadosPiel: Lavar inmediatamente la zona dañada con agua en abundancia. Ingestión: No provocar vómito. En caso de que la víctima esté inconciente, dar respiración artificial y mantenerla en reposo y caliente

Nombre Comercial : Carbonato de Sodio

Sinónimos : Carbonato sódico anhidro, sosa calcinada, soda ash.

Formula Química : (Na2CO3)

Peso Molecular : 105.99 g/mol

Uso : Fabricación de jabón, vidrio y tintes

PROPIEDADES FÍSICAS Y QUÍMICAS

Estado físico a 20°C :Polvo, granulos

Color :Blanco

Olor :Inodoro

Punto de fusión [°C] :851 °C

Punto de ebullición [°C] : Descomposición.

Presión de vapor, 20°C :N. A.

Densidad relativa al agua 2,54 g/cm3

Solubilidad en agua [% en peso] : 71 g/l a 0 °C / 471 g/l a 32 °C

CARBONATO DE SODIO

Toxicidad Aguda, Oral LD 50, rata: 4090 mg/kg.

Inhalación LC 50, rata: 2300 mg/m3/2hr.

Tras inhalación Las altas concentraciones de polvo pueden irritar las

membranas nasales y el tracto respiratorio.

Tras contacto con la piel Irrita la piel, puede causar quemaduras

Tras contacto con los ojos Irritación a los ojos. Puede causar daño a la cornea, el daño

permanente es improbable.

DISEÑO EXPERIMENTALMETODOLOGÍA

(PREPARACIÓN DEL DESECADOR)

Se construirá una charola de papel aluminio en la cuál se colocará la sílica y ésta será introducida a la mufla durante 30 minutos a

una temperatura de 100 °C.

Posteriormente, se limpiará el desecador y se introducirá la sílica ya activada.

DISEÑO EXPERIMENTALMETODOLOGÍA

(DESHIDRTAR EL CARBONATO DE SODIO ))

Para deshidratar el carbonato, éste se colocará en una cápsula de porcelana y se introducirá a la mufla a una temperatura de 300°C durante una hora.

Posteriormente ésta se retirará de la mufla y se introducirá en el desecador para mantener el carbonato seco.

DISEÑO EXPERIMENTALMETODOLOGÍA

(PREPARACIÓN DE LA SOLUCIÓN DEL ÁCIDO)

Se agregará agua dentro de un matraz de aforo, enseguida se agregaran 4.27 mL de HCl, se aforará el matraz y se agitará para obtener

la solución.

Concluido lo anterior se vaciará la solución en una botella de plástico y se etiquetará.

DISEÑO EXPERIMENTALMETODOLOGÍA

(CALIBRACIÓN DEL POTENCIÓMETRO)

Se enjuagara el electrodo del potenciómetro, posteriormente se sumergirá en cada una de las

soluciones buffer, de esta forma quedará calibrado el potenciómetro.

DISEÑO EXPERIMENTALMETODOLOGÍA

(PREPARACIÓN DE LAS SOLUCIONES DE CARBONATO)

Se pesará una pequeña muestra de carbonato de sodio.

Concluido lo anterior se disolverá el carbonato de sodio en agua, y se repetirá la operación

seis veces más, para posteriormente titular el HCl.

DISEÑO EXPERIMENTALMETODOLOGÍA

(TITULACIÓN REACCIÓN ÁCIDO - BASE)

Se aforará la bureta con ácido clorhídrico, y se sumergirá el electrodo del potenciómetro en la

solución de carbonato.

Posteriormente, se comenzará a titular; agitando constantemente, y realizando la

medición del pH con ayuda del potenciómetro (este paso se repetirá 7 veces).

Nuestros resultados serán registrados en la siguiente tabla:

RESULTADOS

NO. DE CORRIDAS

VOLUMEN DE

REACTIVO

NORMALIDADES

EXPERIMENTALES

NORMALIDAD PROMEDIO

DESVIACION ESTANDAR

NORMALIDAD EXPERIMETAL

1

2

3

4

5

6

7

totales