UNIVERSIDAD NACIONAL AasnckjasnUTNOMA DE MXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLN

LABORATORIO QUIMICA ANALITICA II

Profesores:

M. en C. JOS DE JESS PREZ SAAVEDRA Q. SONIA RINCN ARCE

INFORME No. 1 DETERMINACIN CUANTITATIVA DE LA INFLUENCIA DE UN AGENTE COMPLEJANTE (MANITOL) SOBRE LAS PROPIEDADES CIDO BASE DEL CIDO BRICO. Por: Equipo #2

Integrado por: GODNEZ RODRGUEZ ROSENDO HERNNDEZ GONZALES LUIS NGEL LPEZ ANDONAEGUI SCAR MORALES ESTRADA JANITZIO ANDRS

Ingeniera Qumica

2011-II

Grupo: 2508-A

Fecha de entrega: 07/Febrero/2011

INTRODUCCIN En esta sesin experimental se estudio el comportamiento y el efecto que tiene el manitol sobre las propiedades acido-base del par acido brico/borato. As mismo, diseando una metodologa, se pudo concretar cul era el efecto del manitol sobre el sistema de acido brico, comparando lo que ocurra en el sistema cuando haba presencia del manitol y cuando no lo estaban. Se pudo comprobar lo que dice la teora en el medio amortiguado en la especie manitol y utilizando tcnicas volumtricas se pudo estudiar el sistema. METODOLOGIA EXPERIMENTAL Preparacin de soluciones: Soluciones de acido brico. Para la preparacin de la solucin del acido brico se propuso una concentracin de 0.5M y a partir de esta por medio de una disolucin llegar a la concentracin de 10 -2M que ser la utilizada en la experimentacin. Calculo del HBO2. Concentracin 0.5 M Volumen 10ml PM= 61.84 g/mol Pureza= 98.5% 0.5mol1L*0.01L1*61.84gHBO21mol*100gR.A.98.5gHBO2=0.313gR.A Se pesaron 0.348gR.A. 0.348gR.A0.313gR.A. Con lo cual se calculo la concentracin. 0.348gR.A**98.5gHBO2100gR.A.*1mol61.84gHBO2*10.01L=0.554M Se tomo 1ml de solucin de HBO2 0.554 M y se llevo al aforo de 50ml de H2O obteniendo la siguiente concentracin. 1ml*0.554M50ml=1.18*10-2M=CHBO2

Solucin de manitol. Para determinar la concentracin del manitol, conociendo el efecto que tiene en el sistema de estudio se realizo el siguiente clculo:

10-2 M*40=0.4 M

Esto debido a que el manitol debe tener una concentracin mucho mayor a la solucin de acido brico 10-2M para obtener el resultado esperado. En seguida se prepar la solucin de manitol 0.40 M, pesando 0.748 gr de manitol y llevndolo al aforo de 10ml. Calculo del manitol. Concentracin 0.4M Volumen 10ml PM= 182.17 g/mol Pureza= 99.3% 0.4mol1L*0.01L1*182.17gMa1mol*100gR.A.99.3gMa=0.733gR.A. Se pesaron 1.870gR.A. 0.748gR.A.0.733gR.A. Con lo cual se calculo la concentracin. 0.748gR.A.*99.3gMa100gR.A.*1mol182.17gMa*10.01L=0.407M=CMa Una vez que se prepararon las soluciones se realizaron los sistemas de estudio.SISTEMA 1 2 HBO2 1.18X10-2M(ml) 4 4 1 MANITOL 0.407M (ml) AGUA (ml) 1

Solucin de hidrxido de sodio. Para la preparacin de la solucin de NaOH se propuso una concentracin de 1M y a partir de esta por medio de una disolucin llegar a la concentracin de 2*10-2M que ser la utilizada en la experimentacin. Calculo del NaOH. Concentracin 1 M Volumen 25ml PM= 40 g/mol Pureza= 98.15% 1mol1L*0.025L1*40gNaOH1mol*100gR.A.98.15gNaOH=1.018gR.A Se pesaron 1.124gR.A.

1.124gR.A1.018gR.A. Con lo cual se calculo la concentracin. 1.124gR.A**98.15gHBO2100gR.A.*1mol40gHBO2*10.025L=1.103M Se tomo 1ml de solucin de NaOH 1.103 M y se llevo al aforo de 50ml de H2O obteniendo la siguiente concentracin. 1ml*1.103M50ml=2.2*10-2M=CNaOH A esta solucin de 2*10-3M se estandariz con HCl 0.1M. Para la preparacin del HCl contaba con una concentracin de 0.1 M, para diluirla se hizo el siguiente factor de dilucin: 5 ml de la solucin de 0.1M se aforo en 25 ml de H2O obtenindose una solucin de 2*10-2M. Para este caculo se impuso que se quera gastar 5 ml en la estandarizacin de NaOH. Se prepararon tres alcuotas de HCl. Antes de realizar la valoracin de estandarizacin se le agrego a cada alcuota 3 gotas de fenolftalena para que nos indicara el punto de equivalencia con el cambio de color que fue de un incoloro a un color rosa. Al realizar la estandarizacin del hidrxido de sodio se obtuvo un promedio de las tres valoraciones de 5.76ml gastados, obtenindose una concentracin de hidrxido de sodio de: CT=CoVoVT=2*10-2M*5ml5.76ml=1.7*10-2M Con esto se obtuvo una concentracin real de hidrxido de sodio. Para obtener la concentracin cercana a 2x10-3. Obtenida la concentracin del hidrxido de sodio se rehzo el clculo para predecir cunto hidrxido se gastara con la nueva concentracin de NaOH al momento de titular los sistemas: 4ml1.1810-2M1.710-2M=2.77 ml Con estos datos se procedi a realizar las valoraciones a los sistemas en estudios. TABLA DE RESULTADOS EXPERIMENTALES ml hidroxido borico 0 0.5 1 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 ph 6.01 9.77 10.89 10.91 10.93 10.95 10.96 10.98 ph manitol 4.16 4.38 5.26 5.95 9.31 9.34 9.56 9.75

2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3

10.99 11 11.01 11.05 11.06 11.07 11.12

9.84 9.94 10.02 10.09 10.17 10.22 10.71

CALCULOS Y GRAFICOS

Hoja de clculo para el sistema 1.

pKw 14 [H3O+] [OH-]

pKA 9.2 A 0.5

C0 0.018 HA 0.5

CT 0.017 0.50134784

V0 4 [A-] 0.009

Vpe 4.23529412 [HA] 0.009

Kw 1E-14 V 2.12335557 5 2.36785234 1 2.60657636 2.83400863 2 3.04580558 1 3.23909361 2 3.41252806 4 3.56615871 6 3.70117770 7 3.81962923 2 3.92414335 5

KA 6.30957E-10 pH 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 9.8 9.9 10 10.1 10.2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

6.3096E-10 1.5849E-05

5.0119E-10 1.9953E-05 0.55731163 0.44268837 0.55907625 0.01003161 0.00796839 3.9811E-10 2.5119E-05 0.61313682 0.38686318 0.61544164 0.01103646 0.00696354 3.1623E-10 3.1623E-05 0.66613942 0.33386058 0.66914093 0.01199051 0.00600949 2.5119E-10 3.9811E-05 0.71525275 0.28474725 0.71914854 0.01287455 0.00512545 1.9953E-10 5.0119E-05 0.75974693 0.24025307 0.76478599 0.01367544 0.00432456 1.5849E-10 6.3096E-05 0.79923999 0.20076001 0.80573579 0.01438632 0.00361368 1.2589E-10 7.9433E-05 0.83366247 0.16633753 0.8420097 0.01500592 0.00299408 1E-10 0.0001 0.86319311 0.13680689 0.87388918 0.01553748 0.00246252

7.9433E-11 0.00012589 0.88818423 0.11181577 0.9018569 0.01598732 0.00201268 6.3096E-11 0.00015849 0.90909091 0.09090909 0.92653385 0.01636364 0.00163636

5.0119E-11 0.00019953 0.92641244 0.07358756 0.94863116 0.01667542 0.00132458 3.9811E-11 0.00025119 0.94064906 0.05935094 0.96892056 0.01693168 0.00106832 3.1623E-11 0.00031623 0.95227328 0.04772672 0.98822407 0.01714092 0.00085908 2.5119E-11 0.00039811 0.9617135 0.0382865 1.00742245 0.01731084 0.00068916

1.9953E-11 0.00050119 0.96934657 0.03065343 1.02748212 0.01744824 0.00055176 1.5849E-11 0.00063096 0.97549663 0.02450337 1.04950224 0.01755894 0.00044106 1.2589E-11 0.00079433 0.9804377 1E-11 0.001 0.0195623 1.07478665 0.01764788 0.00035212

0.98439834 0.01560166 1.10495101 0.01771917 0.00028083

7.9433E-12 0.00125893 0.98756726 0.01243274 1.14208395 0.01777621 0.00022379 6.3096E-12 0.00158489 0.99009901 0.00990099 1.18899771 0.01782178 0.00017822 5.0119E-12 0.00199526 0.99211932 0.00788068 1.24963483 0.01785815 0.00014185 3.9811E-12 0.00251189 0.99372999 0.00627001 1.32976228 0.01788714 0.00011286 3.1623E-12 0.00316228 0.99501312 0.00498688 1.43822937 0.01791024 8.9764E-05 2.5119E-12 0.00398107 0.99603471 0.00396529 1.58941587 0.01792862 7.1375E-05 1.9953E-12 0.00501187 0.99684769 0.00315231 1.80844301 0.01794326 5.6742E-05 1.5849E-12 0.00630957 0.99749441 0.00250559 2.14364192 0.0179549 4.5101E-05 1.2589E-12 0.00794328 0.99800871 0.00199129 2.70165615 0.01796416 3.5843E-05

4.01773196 5 4.10366353 1 4.18541957 5 4.26673036 2 4.35168898 6 4.44495064 9 4.55203758 4 4.67979251 4 4.83706142 2 5.03575501 6 5.29257102 9 5.63193437 3 6.09132437 2 6.73164366 9 7.65928805 9 9.07895401 4 11.4423084 1

10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 11 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6 11.7 11.8 11.9

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Formulas. H3O+=10-pH OH-=kwH3O+ L1=kAH3O++kA HL=H3O+H3O++kA =L1-H3O+-OH-C01+H3O+-OH-CT v=v0C0CT A-=AC0 HA=HAC0

Hoja de clculo para el sistema 2. pKw pKA1 C0 CT V0 14 9.2 1.18E-02 1.70E-02 4 [H3O+] [OH-] Vpe 2.77 Kw 1E-14 KA1 6.3096E-10 CM log1 log2 0.407 2.5 4.7 1 316.22 2 50118.72 KA1 1.14531E-06 pH 5.6 5.7 pKA1 5.274 pKA2 9.867 1 1 KA2 1.35831E-10

A HA [A-] [HA] V 0.31316528 2.5119E-06 3.9811E-09 9 0.68683471 0.31290659 0.00369535 0.00810465 0.86877595 1.9953E-06 5.0119E-09 0.36468104 0.63531895 0.36446971 0.00430324 0.00749676 1.01193944

8 4 0.41949531 0.00684995 1.5849E-06 6.3096E-09 4 0.58050469 0.4193226 0.00495004 5 1.16423686 0.47637086 0.00617882 1.2589E-06 7.9433E-09 2 0.52362914 0.4762298 0.00562118 4 1.32223804 0.53386594 0.00550038 0.000001 0.00000001 4 0.46613406 0.53375096 0.00629962 2 1.48194385 0.00483239 7.9433E-07 1.2589E-08 0.59047516 0.40952484 0.59038176 0.00696761 3 1.6391776 0.64478381 0.00419155 6.3096E-07 1.5849E-08 6 0.35521618 0.64470836 0.00760845 1 1.7900138 0.69560314 0.00359188 5.0119E-07 1.9953E-08 9 0.30439685 0.69554268 0.00820812 3 1.93115379 0.74206046 0.00304368 3.9811E-07 2.5119E-08 6 0.25793953 0.74201258 0.00875631 7 2.0601761 0.78363287 0.00255313 3.1623E-07 3.1623E-08 9 0.21636712 0.78359564 0.00924687 2 2.17563025 0.82012912 0.00212247 2.5119E-07 3.9811E-08 4 0.17987088 0.82010101 0.00967752 6 2.27698634 0.85163480 0.00175070 1.9953E-07 5.0119E-08 9 0.14836519 0.85161466 0.01004929 9 2.36448306 0.87843999 0.00143440 1.5849E-07 6.3096E-08 3 0.12156001 0.87842698 0.01036559 8 2.43892667 0.90096544 0.00116860 1.2589E-07 7.9433E-08 6 0.09903455 0.90095905 0.01063139 8 2.50148629 0.91969842 0.00094755 0.0000001 0.0000001 6 0.08030157 0.91969843 0.01085244 9 2.55351563 0.00076531 7.9433E-08 1.2589E-07 0.93514303 0.06485697 0.93514952 0.01103469 2 2.59641515 0.94778577 0.00061612 6.3096E-08 1.5849E-07 9 0.05221422 0.94779918 0.01118387 8 2.63153655 0.95807453 0.00049472 5.0119E-08 1.9953E-07 3 0.04192547 0.95809561 0.01130528 1 2.66012429 3.9811E-08 2.5119E-07 0.96640775 0.03359224 0.96643769 0.01140361 0.00039638 2.68328581

5.8 5.9 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 7 7.1 7.2 7.3 7.4

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

3.1623E-08 3.1623E-07 2.5119E-08 3.9811E-07 1.9953E-08 5.0119E-07 1.5849E-08 6.3096E-07 1.2589E-08 7.9433E-07 0.00000001 0.000001

7.9433E-09 1.2589E-06 6.3096E-09 1.5849E-06 5.0119E-09 1.9953E-06 3.9811E-09 2.5119E-06 3.1623E-09 3.1623E-06 2.5119E-09 3.9811E-06 1.9953E-09 5.0119E-06 1.5849E-09 6.3096E-06 1.2589E-09 7.9433E-06

5 0.97313109 5 0.97853867 1 0.98287708 0.98635071 3 0.98912746 3 0.99134428 2 0.99311225 7 0.99452110 9 0.99564305 3 0.99653605 0.99724652 5 0.99781159 8 0.99826090 8 0.99861809 5 0.99890200 2

0.0268689 0.97317151 0.01148295 0.02146133 0.97859175 0.01154676 0.01712292 0.98294569 0.01159795 0.01364929 0.98643853 0.01163894 0.01087254 0.9892392 0.0116717

0.00865572 0.99148592 0.01169786

8 0.00031705 3 0.00025324 4 0.00020205 0.00016106 2 0.00012829 6 0.00010213 7

2.70198207 2.71703121 2.72911979 2.73881757 2.74659355 2.75283149

7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0.00688774 0.99329137 0.01171872 8.12754E-05 2.75784426 0.00547889 0.99474726 0.01173535 6.46509E-05 2.7618865 0.00435695 0.99592832 0.01174859 5.1412E-05 2.76516567 0.00346395 0.99689565 0.01175913 4.08746E-05 2.76785145 0.00275348 0.99769965 0.01176751 3.2491E-05 2.77008373 0.0021884 0.99838242 0.01177418 2.58231E-05 2.77197942 0.00173909 0.99897987 0.01177948 2.05213E-05 2.77363823 0.0013819 0.99952355 0.01178369 1.63065E-05 2.77514774 0.001098 1.00004225 0.01178704 1.29564E-05 2.7765879

Formulas.

H3O+=10-pH

OH-=kwH3O+ L1=kA1H3O++kA1 HL=H3O+H3O++kA1

=L1-H3O+-OH-C01+H3O+-OH-CT v=v0C0CT A-=AC0

HA=HAC0 vPE=v0C0CT

kA1=kA1+1CM+2CM2

La presencia del manitol sobre la solucin inicial, es de aumentar la acidez, ya que el manitol por formar un complejo desestabiliza al acido favoreciendo el desplazamiento de la reaccin hacia la derecha. H2O+HBO2BO2-+H30+ BO2-+MaMaBO2 En la hoja de clculo para la valoracin del acido brico en presencia de manitol con NaOH se observa que el valor de la fraccin de conversin de la base conjugada en el valor correspondiente a =1, es de 0.999, por lo que el porcentaje de conversin es de 99%, como se esperaba, el acido en presencia del manitol dismuta mas, ya que est siendo desestabilizado por el manitol. El comportamiento qumico del sistema se describe por: Antes de agregar Manitol a la solucin acuosa de acido brico.

H3 H2 H2O+HBO2BO2-+H30+

HB9.2

H2 0Hp H

BO

Lo que sucede es una interaccin del acido con el agua. Con pKa1 de 9.2 Al momento de valorar esta solucin de acido brico con NaOH, sucede: reaccin del OH el acido.

H3 H2 HBO2+0H-H30+BO2-I

HB9.2

H2 0Hp H

BO

En presencia con manitol, el acido brico reacciona con OH produciendo la base generalizada, que esta mas a la derecha de la escala, con valor de 5.28. La base generalizada es consecuencia de la formacin de complejo con el manitol.

H3

HB

H2

H2

5.2 8

0H

BO HBO2+0H-H30+BO2-I CONCLUSIN. La metodologa que se utilizo en la experimentacin nos permite comparar un sistema amortiguado y uno sin amortiguar, la diferencia entre estos es el efecto que tiene el manitol sobre el acido brico ya mencionado anteriormente, los clculos tericos al compararlos con los experimentales son semejantes lo que nos indica que la metodologa empleada mostro los resultados que se esperaban.