VALORACIONES ACIDO – BASE. ESTANDARIZACION DE SOLUCIONES

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Elkin Alexis Sánchez Yocue Gerardo Andrés Ramos

Universidad del Quindío, Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías, Programa de Química

05 de mayo de 2014

INTRODUCCION

I. VALORACIONES ACIDO – BASE:

En la realización de esta práctica se tuvo como finalidad la valoración de diferentes sistemas Acido – Base, y la previa identificación de las sales formadas. El concepto de valoración Acido – Base, corresponde al procedimiento mediante el cual un equivalente en gramos de cualquier acido es neutralizado por un equivalente en gramos de cualquier base, en este proceso se tiene en cuenta el punto de neutralización de la valoración, el cual conlleva un indicador (fenolftaleína), que es adicionado a una solución valorada en pequeñas cantidades, de esta manera de toma como punto de neutralización, el punto en cual aparece el color rosa tenue persistente del indicador en la solución.

II. ESTANDARIZACION DE SOLUCIONES:

En la realización de esta práctica se tuvo como finalidad la estandarización de soluciones de hidróxido de sodio y de ácido clorhídrico, para ello se empleó la utilización de patrones primarios. El término de estandarización se refiere al método volumétrico mediante el cual se determina la concentración exacta de una solución en cuestión, empleando una solución estándar. Para esto se debe tener en cuenta que una disolución estándar o estándar primario es aquella solución de concentración conocida que contiene una cantidad determinada de un patrón primario, el cual es usado para la estandarización de otras disoluciones.

DATOS EXPERIMENTALES

I. VALORACIONES ACIDO – BASE:

A. PROCEDIMIENTO.En la práctica en primera instancia se realizó el previo cálculo de las cantidades que se iban a manejar, seguidamente la práctica se dividió en tres partes las cuales fueron:

Parte A: Valoración Acido Fuerte – Base Fuerte:

En esta parte se colocaron 5 mL de la solución de ácido preparada (HCl) en un Erlenmeyer a la cual se le agrego 2 gotas del indicador (fenolftaleína), después en la bureta se colocó la solución de la base (NaOH). En este instante se procedió a realizar la valoración hasta el punto de obtener un color rosa tenue en la solución valorada. Se realizó su recolección de datos como el pH, y el volumen gastado en la probeta.

Este mismo proceso se realizó nuevamente pero con la variante del indicador, es decir se cambió la fenolftaleína por anaranjado de metilo.

Parte B: Valoración Acido Débil – Base Fuerte:

En esta parte se realizaron los mismos procesos que en la parte “A”, anteriormente mencionada con la variante del ácido. Para este caso se utilizó ácido acético (CH3COOH).

Parte C: Valoración Acido Fuerte – Base Débil:

En esta parte se colocaron 5 mL de la solución de la base preparada (NH3) en un Erlenmeyer a la cual se le agrego 2 gotas del indicador (fenolftaleína), después en la bureta se colocó la solución del ácido (HCl). En este instante se procedió a realizar la valoración hasta el punto de obtener una incoloracion en la solución valorada. Se realizó su recolección de datos como el pH, y el volumen gastado en la probeta.

Este mismo proceso se realizó nuevamente pero con la variante del indicador, es decir se cambió la fenolftaleína por anaranjado de metilo.

CALCULOS

PARTE A: Valoración Acido Fuerte – Base Fuerte

Indicadores Utilizados: o Fenolftaleínao Anaranjado de metilo

Determinación de gramos a partir de 0,1 M

Datos: V= 25 mL C= 0,1 M % P/P= 99%

NOTA: En la medición de los 0,1 gramos de NaOH, se presentó un error, en donde no se pudo medir este valor. Contrario a esto se realizó el proceso con un peso de 0,14 gramos, al cual se le determino su correspondiente Molaridad.

HCl + NaOH NaCl H2O

Datos de la valoración:

Para Fenolftaleína:

Volumen gastado = 4 mL PH = 7,0

Para Anaranjado de metilo: Volumen gastado = 3,9 mL PH = 10,0

ANALISIS

Se realizo la valoración de un acido fuerte en este caso HCl 0,1M, utilizando como agente valorante una base fuerte (NaOH 0,14 M) el cual fue previamente preparada. Dicha valoración se hizo utilizando tanto el indicador anaranjado de metilo como la fenolftaleína.Al valorar este acido con la fenolftaleína después de cierto tiempo la solución paso de ser incolora a tomar un coloración rosa tenue, dando como resultado un volumen gastado de 4 mL de NaOH y un pH de 7.Al valorar este acido pero con el anaranjado de metilo, después de cierto tiempo de valoración esta solución paso de tener un color naranja inicial a tomar una tonalidad amarilla para ello se utilizo 3,9 mL de NaOH y arrojo un pH de 10.

PARTE B: Valoración Acido Débil – Base Fuerte

Se utilizaron 5 mL de acido acético (CH3COOH) Datos de la valoración:

Para Fenolftaleína:

Volumen gastado = 2,9 mL PH = 7,0

Para Anaranjado de metilo: Volumen gastado = 0,7 mL PH = 4,0

ANALISISSe realizo la valoración de un acido débil CH3COOH 0,1 M utilizando como agente valorante una base fuerte NaOH 0,14 M, además de la utilización de dos indicadores (fenolftaleína y anaranjado de metilo).Al valorar esta solución utilizando la fenolftaleína paso de ser una sustancia incolora inicialmente a tener una tonalidad de rosa tenue y para ello se utilizo un volumen de 2,9 mL de NaOH. Además arrojo un pH de 7.

Al valorar con naranja de metilo después de cierto tiempo de valoración paso de tener una coloración amarilla inicial, a adquirir una coloración naranja por lo tanto al ocurrir este fenómeno se detuvo la coloración y como resultado se obtuvo un volumen gastado de 0,7 mL de NaOH y un pH de 4

PARTE C: Valoración Acido Fuerte – Base Débil

Datos de la valoración:

Para Fenolftaleína:

Volumen gastado = 9 mL PH = 8,0 Color inicial = violeta Color final = incoloro

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

NH3 + HCl NH4Cl

Para Anaranjado de metilo: Volumen gastado = PH = Color inicial = Color final =

ANALISISSe realizo la valoración de un acido fuerte con una base débil, utilizando como agente valorante el HCl 0,1M y con la utilización de indicadores como fenolftaleína y el naranja de metilo.

Al valorar la sal resultante NH4Cl utilizando la fenolftaleína y al transcurrir cierto tiempo, la solución paso de tener un color inicial violeta a adquirir una incoloracion dando como resultado un volumen gastado de 9 mL de HCl y un pH de 8.

CUESTIONARIO1. ¿Qué diferencia existe entre el punto final y el punto de equivalencia en una

valoración?

RESPUESTA:

PUNTO DE EQUIALENCIA:O punto estequiometrico de una reacción química ocurre cuando la cantidad del agente valorante agregado es igual a la cantidad de moles de la solución valorada. En este punto la solución valorada es neutralizada.

PUNTO FINAL DE LA VALORACION:Es el punto en que la titulación o valoración está completa y suele determinarse mediante un indicador. El punto final de la titulación es el punto en el que el pH de la mezcla es justamente igual a 7, y a menudo coincide con un cambio de color de la disolución, debido a un indicador de pH.

2. En una valoración Acido – Base se obtuvo la sal cianuro de potasio KCN. Realice la reacción de la valoración, identificando el ácido y la base empleados. Determine el pH de la sal 0,15 M, e identifique el indicador más apropiado teniendo en cuenta el pH.

RESPUESTA:Reacción de valoración:

HCN + KOH KCN + H2O ACIDO DEBIL BASE FUERTE

3. Realice las curvas de valoración para los siguiente sistemas: acido fuerte – base fuerte; acido fuerte – base débil; acido débil – base fuerte, y menciones 2 indicadores que puedan ser empleados en cada caso.

RESPUESTA: Curva De Valoración Para Acido Fuerte – Base Fuerte

Las áreas sombreadas de la gráfica curva son los rangos en los cuales cambian de color tres indicadores visuales. A medida que se titula es acido fuerte el cambio de pH en el punto de equivalencia es suficiente para abarcar los rangos de pH de estos tres indicadores, por ello cualquiera de estos indicadores (Fenolftaleína, Azul de bromo timol, Rojo de metilo) cambiara de color para alcanzar el punto de equivalencia.

Curva De Valoración Para Acido Débil – Base Fuerte

Para la valoración de un acido débil – base fuerte es recomendable la utilización de indicadores tales como la fenolftaleína azul de bromo timol y anaranjado de metilo.

Curva De Valoración Para Acido Fuerte – Base Débil

Para la valoración de acido fuerte – base débil es recomendable utilizar los indicadores, de naranja de metilo y fenolftaleína.

4. Clasifique las siguientes sales como acidas, básicas y neutras teniendo en cuenta la constante de hidrolisis:

a. NH4CN

RXN DE HIDROLISIS:

Como Kb’ > Ka’ la sal es basica

NH4CN H2O NH4+ + CN-

NH4 + HOH NH3- + H3O+

CN- + HOH HCN + OH-

b. NH3CH3F

RXN DE HIDROLISIS:

Como Ka’ > Kb’ la sal es acida

NH3CH3F H2O NH4+ + F + CH2

NH4 + HOH NH3 + H3O

F + HOH HF + OH

c. NH4OOCCH3

RXN DE HIDROLISIS:

Como Kb’ > Ka’ es una sustancia neutra

NH4 + HOH NH3 + H3O

COOCH3 + HOH HC2H3O2 + OH

NH4OOCCH3 H2O NH4+ + COOCH3

II. ESTANDARIZACION DE SOLUCIONES

A. PROCEDIMIENTO:

En la práctica en primera instancia se realizó el previo cálculo de las cantidades que se iban a manejar, seguidamente la práctica se dividió en 4 partes las cuales fueron:

Parte A: Preparación de soluciones de NaOH y de HCl 0,1 NEn este punto se efectuó la realización de 25 mL de cada una de las dos soluciones, mediante el uso del balón aforado.

Parte B: Estandarización De Una Solución De NaOH Frente A Aftálato Acido De Potasio.

Como paso inicial se pesaron 10gr de Ftalato acido de potasio, (este debía estar secado por una estufa a 105 °C y enfriado en un desecador,) en un Erlenmeyer, seguidamente se añadieron 10 mL de agua destilada y dos gotas del indicador en este caso fenolftaleína, después se valoró la solución antes mencionada hasta denotar un rosa tenue, y por último se efectuaron sus correspondientes cálculos para la determinación la verdadera concentración.

PARTE C: Estandarización De Una Solución De HCl Frente A Carbonato de SodioEn la realización de este punto se llevó a cabo el mismo proceso del punto anterior a este, con las variantes de que se cambió el indicador a anaranjado de metilo, y el cambio del patrón primario a carbonato de sodio que de igual manera debió estar seco en una estufa a 105°C y enfriado en un desecador.

PARTE D: Determinación De La Concentración De Una Muestra Problema Para esta determinación de concentración de la muestra problema se midieron 5 mL de la muestra problema, que fue vertida en un Erlenmeyer, seguidamente se le adicionaron 2 gotas del indicador anaranjado de metilo. Por ultimo esta solución fue valorada con la solución de NaOH estandarizada en el punto b.

CALCULOS PARTE A: Preparación De Soluciones De NaOH y HCl 0,1 N

o Preparación de solución NaOH:

V= 25 mLC1= 0,1 N = 0,1 M%= 99%

Nsto= M.VNsto = 0,1 mol/L . 0,025LNsto= 0,0025 moles

Wsto= nsto . PM

Wsto= 0,0025 mol . 40 gr/molWsto= 0,1 gramos de NaOH.

NOTA: En la medición de los 0,1 gramos de NaOH, se presentó un error, en donde no se pudo medir este valor. Contrario a esto se realizó el proceso con un peso de 0,13 gramos, al cual se le determino su correspondiente Molaridad.

Nsto= 0,13 gr / 40 gr/molNsto= 3,25 E – 3 moles

M= nsto / L slnM= 3,25 E – 3 moles / 0,025 L

M = 0,13 M

o Preparación de solución HCl:

C1 V1 = C2 V2

C1= 0,1 MV1= 25 mLC2= 0,5 MV2= ?

V2 = C1 V1 / C2

V2= 0,1 M . 0,025 L / 0,5 M = 5 E -3 L = 5 mL PARTE B: Estandarización De Una Solución De NaOH Frente A

Aftálato Acido De Potasio.

Datos obtenidos: Volumen gastado= 4 mL = 4 E -3 L NaOH Indicador fenolftaleína Concentración real:

Neqgr = wsto/PM . E

Neqgr= 0,10 gr / 204,1 gr/mol . 1 = 4,89 E -4

N = Neqgr / V sln (L)

N = 4,89 E-4 / 4 E -3 = 0,12 N de NaOH.

ANALISISSe estandarizo una solución de NaOH 0,13 M que previamente fue preparada, frente al aftalato acido de potasio y por el cual utilizando la valoración de este patrón primario y con la utilización de un indicador (ff), depues de un tiempo de valoración se llego al punto equivalente donde el acido se hizo neutro, el cual tomo un color rosa tenue, arrojando asi un volumen gastado de NaOH de 4mL, y que seguidamente mediante cálculos se establecio que la concentracion real estándar de NaOH es de 0,12 N

PARTE C: Estandarización De Una Solución De HCl Frente A Carbonato de Sodio.

Datos obtenidos: Volumen gastado= 20 mL = 0,02 L Indicador anaranjado de metilo Color inicial naranja Concentración real:

Neqgr = wsto/PM . E

Neqgr= 0,10 gr / 106 gr/mol . 2 = 1,88 E – 3 mol

N = Neqgr / V sln (L)

N = 1,88 E- 3 / 0,02 = 0,094 N de HCl

ANALISISSe estandarizo una solución de HCl 0,1 N que anteriormente fue preparada frente a carbonato de sodio y por medio de la valoración de esta base (patrón primario) y con la ayuda del indicador anaranjado de metilo, depues de cierto tiempo de valoración se llego a este punto equivalente donde la solución paso de un color naranja inicial a un color amarillo arrojando asi un volumen gastado de HCl de 20 mL y que seguidamente se establecio la concentracion estándar de este el cual fue de 0,094 N

PARTE D: Determinación De La Concentración De Una Muestra Problema

Muestra problema 1: Valorado con NaOH

El proceso se llevó a cabo con 5 mL de la muestra problema.

Datos obtenidos: Volumen gastado= 2,5 mL de NaOH Indicador anaranjado de metilo

Muestra problema 2: Valorado con HCl

El proceso se llevó a cabo con 5 mL de la muestra problema.

Datos obtenidos: Volumen gastado= 1,2 mL de HCl Indicador anaranjado de metilo

ANALISISSe valoraron dos muestras problemas utilizando dos agentes valorantes, el NaOH de 0,13 M y el HCl de 0,1 N. La primera muestra problema fue valorada con NaOH 0,13M y con el indicador anaranjado de metilo, después de cierto tiempo de valoración la muestra a valorar paso de tener un color inicial amarillo a tener una coloración naranja tenue,

dando como resultado un volumen gastado de NaOH de 2,5 mL.

La segunda muestra problema fue valorada con HCl 0,1 N y con el indicador fenolftaleína, y después de cierto tiempo de valoración la muestra paso de ser amarilla a adquirir una tonalidad naranja arrojando como resultado un volumen gastado de 1,2 mL de HCL

CUESTIONARIO

1. En un experimento de titulación se ha encontrado que una muestra de 0,25 gr de biftalato de potasio requiere 8,85 mL de una solución de NaOH para ser neutralizada. Según la información anterior determine la concentración de la solución de NaOH expresada como Molaridad y gramo / L.

RESPUESTA:

N= E . M

Neq = Wsto / PM . E

Neq = 0,25 gr / 204 gr/mol . 1

Neq= 1,22 E – 3

N = Neq gr / V sln (L) N = 1,22 E -3 / 8,85 E – 3 = 0,137 gr/L

N = M . E

M= N / E

M= 0,137 / 1 = 0,137 M

2. Una muestra de 2 gr de una roca compuesta de CaCO3 y material inerte, se pulveriza y se mezcla con agua. Con el fin de neutralizar el carbonato, se realizó una valoración en la cual se consumieron 40,1 mL de HCl 0,492 N. Calcular el porcentaje en peso de CaCO3 en la roca.

RESPUESTA:

% P/P = WSTO / W SLN . 100%

CaCO3 = 2 gr E = 2

V = 40,1 mL HCl

N = 0,492 N

N= Neq Gr / V (L)

Neq = N . V

Neq = 0,492 N . 0,0401 L

Neq = 0,019 gr

Wsto= Neq gr . PM / E

Wsto = 0,019 gr . 100 gr/mol / 2

Wsto = 0,95 gr

% p/p = 0,95 gr / 2 gr . 100%

%p/p= 47,5 %

3. Durante la titulación de 15 mL de una muestra de carbonato de calcio se consumieron 8,6 mL de ácido clorhídrico 0,1 N. Si las características del frasco almacén son (Frasco almacén: δ: 1.190 Kg / m3, % p/p: 37)Determine:

a. El volumen de HCl empleado para la preparación de la solución de HCl 0,1Nb. La concentración de la muestra de carbonato de calcio expresada en

Molaridad y en gramos por litro.

RESPUESTA:

a. V= 8,6 mL = 8,6 E – 3 L

M = nsto / V sln (L)

Nsto = M . V sln (L)

Nsto = 0,1 M . 8,6 E -3 L

Nsto = 8,6 E – 4 moles

Nsto = Wsto/ PM

Wsto = Nsto . PM

Wsto = 8,6 E – 4 moles . 36,453 gr/mol

Wsto = 0,0313 gr = 3,13 E -5 Kg

δ= m/v

V= m / δ

V = 3,13 E -5 Kg / 1,190 Kg / m3

V = 2,63 E -5 m3 = 26,3 mL