1. RESUMEN

En la prctica de laboratorio Titulacin de cidos Poliprticos y Curvas de Disociacin, se analiz la especie aprtica de un compuesto poliprtico con el objetivo de ilustrar la ionizacin mltiple de cidos poliprticos tpicos. Los cidos utilizados fueron: cido ctrico, cido fosfrico, cido oxlico y cido sulfrico.Para cada cido, mediante un programa computacional, se realizaron los clculos correspondientes para determinar los valores del potencial de hidrgeno conforme se agregaron mililitros de hidrxido de sodio. Con los datos obtenidos se realizaron grficas de potencial de hidrgeno en funcin del volumen de la base agregada para determinar el comportamiento correspondiente de cada cido.Los datos calculados se trabajaron a 25 C de temperatura y a 1 atm de presin.

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo GeneralAnalizar la ionizacin de los cidos pliproticos; cido sulfrico, cido fosfrico, acido oxlico y cido ctrico; mediante de mtodos volumtricos.2.2 Objetivos Especficos1. Graficar el comportamiento del potencial de hidrgeno de los cidos en funcin del volumen de hidrxido de sodio.2. Determinar las constantes de disociacin para cada cido dbil, por medio del mtodo volumtrico de la primera derivada.3. Determinar el potencial de hidrgeno en los puntos de equivalencia de los cuatro cidos, utilizando las de curvas de disociacin.

3. MARCO TERICO

3.1 cidos Poliprticos Los cidos poliprticos son cidos que tienen ms de un tomo de hidrgeno ionizable. Estos tomos se disocian en ms de una etapa y cada etapa presenta su propia constante de equilibrio. Estos cidos no ceden todos sus tomos al mismo tiempo y con la misma capacidad los protones sino que lo hacen de forma escalonada. Cada protn sucesivo se libera con mayor dificultad que el anterior, ya que queda atrado por el anin formado. Tienen la peculiaridad de que las especies intermedias que se forman en la ionizacin son siempre sustancias anfiprticas. Esto significa que cada paso en la ionizacin de un cido poliprtico tiene lugar en una extensin mucho menor que el paso previo (es importante resaltar que en cualquier caso, todas las disociaciones ocurren simultneamente aunque estas ocurran en mayor o menor medida). El primer paso es siempre el ms importante, ya que Dentro de este nivel de aproximacin, se supone que los pasos restantes no producen cambios importantes sobre las concentraciones calculadas. Esto permite usar los valores de estas ltimas en las expresiones de las constantes de equilibrio sucesivas y as obtener las concentraciones de las especies restantes. Este nivel de aproximacin es posible cuando las constantes de equilibrio de los pasos sucesivos difieren considerablemente. En todo caso siempre es conveniente verificar que las aproximaciones usadas son vlidas. Graficando la concentracin de todas las especies en funcin del pH se consigue establecer cules son importantes a medida que el pH vara. [1]

Cada etapa produce y otra sustancia cida la cual se disocia para producir y as sucesivamente. Por ejemplo el cido fosfrico:

3.2 Curvas de DistribucinUna forma prctica de poner de manifiesto la variacin de las cantidades de cido y su base conjugada en funcin del pH es mediante la curva de distribucin, en la que se representa, en funcin del pH, la fraccin de las especies involucradas en el equilibrio cido-base.

Figura 1. Curva de distribucin para el cido fosfrico.Fuente: http://www.uclm.es/profesorado/pablofernandez

3.3 Valoracin de cidos PoliprticosValoracin cido base un cido poliprtico, es decir, que tenga ms de un protn. ste es el caso del cido sulfrico, H2SO4 (diprticos), o del cido fosfrico, H3PO4 (triprticos).La valoracin de un cido monoprtico presenta un nico salto. En cambio, la valoracin de un cido diprtico presenta dos saltos bien definidos, y la valoracin de un cido triprtico, tres, siempre y cuando las constantes de disociacin de cada equilibrio qumico estn bien separadas.

Es importante tener en cuenta que, en el caso de cidos poliprticos con los valores de sus constantes bien separadas, los distintos protones se valorarn de forma secuencial; el primero siempre es ms cido que el segundo (cuesta menos perder el primero que el segundo).[1] Departamento de Ingeniera Qumica, Universidad de Alicante, cidos Poliprticos Marzo 2007 Disponible en web: http://www.qi.fcen.uba.ar/materias/qi1/Series_de_Problemas/Serie08.pdf

3.4 Titulacin de cidos PoliprticosLos cidos diprticos se pueden titular por etapas. Para obtener buenas inflexiones en el punto final para la titulacin del primer protn, Ka1 debe ser por lo menos 10E-4 Ka2. Si Ka2 est dentro del intervalo requerido de 10E-7 a 10E-8, necesario para una titulacin exitosa, se obtiene una inflexin de punto final para la titulacin del segundo protn. Los cidos triprticos se pueden titular de manera similar, pero Ka3 por lo general es demasiado pequea para obtener una inflexin en el punto final para la titulacin del tercer protn. El pH al principio de la titulacin est determinado por la ionizacin del primer protn si la solucin no se encuentra demasiado diluida. Si Ka1 no es demasiado grande y la cantidad disociada se minimiza en comparacin con la concentracin analtica del cido, se puede usar la ecuacin aproximada dada para calcular [H+]. [2] Durante la titulacin hasta el primer punto de equivalencia se establece una regin amortiguadora HA-/H2A. En el primer punto de equivalencia existe una solucin de HA-, y [H +] Ka1Ka2. Ms all de este punto existe un amortiguador de A2-/HA-, y finalmente en el segundo punto de equivalencia, el pH est determinado por la hidrlisis de A2-. Si la sal, A2-, no es una base demasiado fuerte, entonces se puede usar la ecuacin aproximada dada con anterioridad para calcular [OH-].

3.5 Aplicaciones IndustrialesMuchos de los cidos poliprticos se utilizan en la industria para la manufactura de alimentos como las sopas instantneas y las aguas gaseosas. Tambin se utiliza para productos de limpieza y belleza, as como fabricacin de fertilizantes y regulacin del pH.

MARCO METODOLGICO[2]Universidad Autnoma de Madrid, Valoracin de cidos Poliprticos Julio 2009 Disponible en web: http://www.uam.es/departamentos/ciencias/quimica/aimp/luis/Docencia/Lab_C_Ambientales/P4_Volumetria_ac_poliprotico.pdf

4.1 Reactivos50 mL cido Ctrico 0.1M 50 mL cido Oxlico 0.1 M50 mL cido Fosfrico 0.1 M50 mL cido Sulfrico 0.1 MmL Hidrxido de Sodio 0.1 M4.2 Algoritmo de Procedimiento1. Se defini la concentracin del aprtico.

2. Se limit una alcuota de 15 mL y se hall los moles de la especie obtenidos.

3. Se agreg 1 mL de hidrxido de sodio hasta llegar a la especie libre.

4. Se calcul el volumen total de la solucin.

5. Se encontr los moles contenidos en el volumen agregado de hidrxido de sodio 0.1M.

6. Se defini que los moles que se formaban del anftero.

7. Se rest los moles iniciales del aprtico los moles del anftero.

8. Se determin la concentracin del aprtico dividiendo los moles dentro del volumen total.

9. Se determin la concentracin del anftero dividiendo los moles dentro del volumen total.10. Se realiz el mismo procedimiento para las restantes soluciones aprticos.4.3 Diagrama de FlujoInicio

Se delimit las condiciones iniciales del aprtico.

Se estableci una alcuota de 15 ml y se determin los moles.

Se calcul el volumen total al agregar los ml necesarios de NaOH para llegar a la especia libre.

Se rest los moles iniciales del aprtico a los moles del anftero.

Se determin la concentracin del anftero dividiendo los moles dentro del volumen total y calcular el pH.

Se realiz el mismo procedimiento para los dems aprticos?

No

SSe realiz una curva de titulacin para representar el equilibrio

Fin

4. RESULTADOS

Grfica No. 1: Curva de titulacin del cido oxlico con hidrxido de sodio.

Fuente: Datos CalculadosGrfica No. 2: Curva de titulacin del cido fosfrico con hidrxido de sodio.

Fuente: Datos CalculadosGrfica No. 3: Curva de titulacin del cido sulfrico con hidrxido de sodio.

5. INTERPRETACIN DE RESULTADOS

6. CONCLUSIONES

7. BIBLIOGRAFA

1. AYRES, G. H.; Anlisis Qumico Cuantitativo; Sexta Edicin; Editorial HARLA; Mxico; 1987, pginas 213-220.

2. CHRISTIAN GARY; Qumica Analtica; Sexta edicin; Editorial Mc Graw Hill; 2009, pginas 311-327

3. DICK; JOHN G.; Qumica Analtica; editorial manual Moderno; 1979, pginas 179-185.

4. HOGNES & JONSON; Qualitative Analysis And Chemical Equilibrium; Editorial Holt, Reinhart and Winston; fifth edition; USA, pginas 333-347.

8. ANEXOS

8.1 Muestra de Clculo8.1.1 Clculo del potencial de hidrgeno (pH) de una solucin.

(1)Dnde: pH = potencial de hidronios. = Concentracin de hidronios, expresado en molaridad.Log= logaritmo de base 10.Ejemplo: Calcule el pH si la concentracin de hidronios es de 1E-2M.

28.1.2 Clculo del potencial de hidroxilos (pOH) de una solucin.

(2)Donde:pOH =potencial de hidroxilospH = potencial de hidrgeno

Ejemplo: Determinar el pOH de una solucin si el pH es de 2.5

9.1.3 Clculo de iones hidronio [H+] a partir de la ecuacin de equilibrio.

(3)Donde: = Concentracin de ion acetato, molaridad.= Concentracin de cido actico, molaridad= Concentracin de Ion Hidronio, molaridad.Ka= constante de disociacin. Ejemplo:Calcule la cantidad de iones hidronio que se encuentra en el cido actico con una Ka = 1.8E-5, la concentracin de iones acetato y la del cido actico es 0.1 M.

1E-3M

9.1.4 Clculo de alpha para el cido fosfrico.

Donde:= Especie en equilibrio. =Coeficiente correspondiente del polinomio del denominador para el que se desee obtener.= Concentracin de iones hidronio (M). = Constante de equilibrio de la primera ionizacin del cido.=Constante de equilibrio de la segunda ionizacin del cido. = Constante de equilibrio de la tercera ionizacin del cido.Ejemplo:Calcular 2 para el cido fosfrico.Datos::=5.133352313 x10-20: 1.14239x10-10 M: 7.11x10-3: 6.32x10-8: 4.50x10-13

9.3 Datos CalculadosTabla : Datos utilizados para determinar la curva volumtrica y el mtodo de la primera derivada del cido oxlico.Volumen NaOH (mL)HC2O4- (mol)C2O4-2 (mol)H+ (M)pHpHV

000.00150.074831.12

10.00010.00140.783720.1050.331

20.00020.00130.363870.4390.212

30.00030.00120.223920.6490.163

40.00040.00110.1539450.8120.134

50.00050.0010.111960.9500.125

60.00060.00090.083971.0750.116

70.00070.00080.0639771431.190.1157

80.00080.00070.04898251.300.1188

90.00090.00060.037321.420.129

100.0010.00050.027991.550.13810

110.00110.00040.0203563641.690.16211

120.00120.00030.0139951.850.21012

130.00130.00020.0086123082.060.33313

140.00140.00010.0039985712.390.3614

150.001500.0017418712.750.36015

160.00140.00010.00075883.110.33316

170.00130.00020.00035233.450.21017

180.00120.00030.00021683.660.16218

190.00110.00040.000149053.820.13819

200.0010.00050.00010843.960.12420

210.00090.00060.00008134.080.11821

220.00080.00076.19429E-054.200.11522

230.00070.00080.0000474254.320.11823

240.00060.00093.61333E-054.440.12424

250.00050.0010.00002714.560.13825

260.00040.00111.97091E-054.700.16226

270.00030.00120.000013554.860.21027

280.00020.00138.33846E-065.070.33328

290.00010.00143.87143E-065.41

Fuente: Muestra de Clculo

Tabla : Datos utilizados para determinar la curva volumtrica y el mtodo de la primera derivada del cido fosfrico.Volumen NaOH (mL)H3PO4 (mol)H2PO4- (mol)HPO4-2 (mol)PO4-3 (mol)H+ (M)pHpHV

01.5E-3----0.55

11.4E-3---0.1050.970.331

21.3E-3---0.0481.310.212

31.2E-3---0.0301.520.163

41.1E-3---0.0201.610.144

51.0E-3---0.0151.820.125

69.0E-4---0.0111.940.1186

78.0E-4---0.0082.960.1157

87.0E-4---0.0062.180.1188

96.0E-4---0.0052.300.1249

105.0E-4---0.0032.420.13810

114.0E-4---0.0022.560.16211

123.0E-4---0.00182.720.21012

132.0E-4---0.00112.930.33313

141.0E-4---0.00053.271.39514

1500--2.15E-54.671.39515

16-0.00010.0001-8.6E-76.060.33316

17-0.00020.0002-4.03E-76.390.21017

18-0.00030.0003-2.48E-76.600.16218

19-0.00040.0004-1.71E-76.760.13819

20-0.00050.0005-2.14E-76.900.12520

21-0.00060.0006-9.3E-87.030.11821

22-0.00070.0007-7.09E-87.150.11522

23-0.00080.0008-5.43E-87.270.11823

24-0.00090.0009-4.13E-87.380.12524

25-0.0010.001-3.1E-87.510.13825

26-0.00110.0011-2.25E-87.650.16226

27-0.00120.0012-1.55E-87.810.21027

28-0.00130.0013-9.54E-98.020.33328

29-0.00140.0014-4.43E-98.351.43829

30-0.00150.0015-1.61E-109.791.43830

31-0.00140.00140.00015.88E-1211.230.33331

32-0.00130.00130.00022.73E-1211.560.21032

33-0.00120.00120.00031.68E-1211.740.16233

34-0.00110.00110.00041.15E-1211.940.13834

35-0.0010.0010.00058.4E-1312.080.12535

36-0.00090.00090.00066.3E-1312.200.11836

37-0.00080.00080.00074.8E-1312.320.11537

38-0.00070.00070.00083.68E-1312.430.11838

39-0.00060.00060.00092.8E-1312.550.12539

40-0.00050.00050.0012.1E-1312.680.13840

41-0.00040.00040.00111.53E-1312.820.16241

42-0.00030.00030.00121.05E-1312.980.21042

43-0.00020.00020.00136.46E-1413.190.16243

44-0.00010.00010.00143.0E-1413.520.33344

45-000.0015--45

Tabla : Datos utilizados para determinar la curva volumtrica y el mtodo de la primera derivada del cido sulfrico.Volumen NaOH (mL)H2SO4 (mol)H+ (M)pHpHV

01.50E-031.67E-010.7772

11.40E-030.1680.7740.341

21.30E-030.0781.1070.333214682

31.20E-030.0481.3180.210853373

41.10E-030.0331.4810.16272734

51.00E-030.0241.6190.13830275

69.00E-040.0181.7440.124938746

78.00E-040.013714291.8620.118099317

87.00E-040.01051.9780.115983898

96.00E-040.0082.0960.118099319

105.00E-040.0062.2210.1249387410

114.00E-040.004363642.3600.138302711

123.00E-040.0032.5220.162727312

132.00E-040.001846152.7330.2108533713

141.00E-040.000857143.0660.3332146814

151.50E-031.67E-010.7772

Fuente: Muestra de Clculo

Tabla : Fracciones disociadas del cido fosfrico.[H+] (M)Cn (M)Ka1Ka2Ka3Alpha

5.37 E-45.37 E-47.11 E-36.32 E-84.5 E-134.05 E-5

4.07 E-41.18 E-157.11 E-36.32 E-84.5 E-130.865

4.47 E-92 E-187.11 E-36.32 E-84.5 E-130.933

5.89 E-122.022 E-227.11 E-36.32 E-84.5 E-130.987