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Práctica 6. Valoraciones conductimétricas Ácido-Base
MÉTODOS CUANTITATIVOS
2LM2
EQUIPO 6
Determinar las curvas de valoración conductimétricas de un ácido fuerte con una base fuerte y de una mezcla de dos ácidos (fuerte y débil) con una base fuerte.
Determinar con precisión el punto final de una valoración conductimétrica de un ácido fuerte y de una mezcla de dos ácidos (fuerte y débil) con una base fuerte.
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseObjetivos
Introducción
El fenómeno de la corriente eléctrica se genera por el movimiento de cargas entre los electrodos entre los cuales se aplica una diferencia de potencial.
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Cuando la corriente circula a través de una solución electrolítica la carga es transportada por todos los iones, tanto los positivos (cationes) como los negativos (aniones).
Un conductor homogéneo, es el conductor constituido por alambre/s de un solo metal o aleación.
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseIntroducción
Resistencia
Donde:
R = Resistencia (Ohms)
= Resistividad (Ohm*m)
d = Distancia entre placas (m)
A = Área()
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Conductancia
Donde:
L=Conductancia (siemens)
R=Resistencia (Ohms)
Pero tambien
Donde:
k=Constante de conductividad infinita (mhos/cm)
A=Area de las Placas (m^2)
d=Distancia entre placas (m)
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Constante de celda
Entonces la Conductancia es:
Donde:
= Constante de celda
k=Constante de conductividad infinita ()
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Conductividad equivalente
Donde:
= Conductividad equivalente en mhos*L*
N= Concentracion (eq/L)
También puede expresarse como:
Donde:
= Conductividad equivalente en mhos*
N=Concentracion (eq/L)
k=Constante de conductividad infinita (mhos/cm)
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
A dilución infinita
Donde
= conductividad equivalente a dilución infinita.
= son las conductividades iónicas de aniones y cationes a dilución infinita.
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Valoraciones
La valoración o titulación es un método corriente de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido.
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Valoraciones
La Valoración conductimétrica correspondiente a la reacción de un acido y una base fuerte
(HCl + NaOH) se basa en la siguiente reacción iónica:
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Valoraciones en ácidos y bases fuertes
La mayor parte de los solutos que empleamos en el laboratorio son electrolitos, los cuales forman iones cuando se disuelven en agua (o en algunos otros disolventes) y por lo tanto producen disoluciones que conducen electricidad.
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Un ácido es un donador de protones y una base es un aceptor de estos, pero una característica de este concepto es la idea de que el producto que se forma cuando un acido cede un protón es un aceptor potencial de protones denominado base conjugada
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en ácidos y bases fuertes
Á𝑐𝑖𝑑𝑜1𝐵𝑎𝑠𝑒1+𝑝𝑟𝑜𝑡 ó𝑛𝐵𝑎𝑠𝑒2+𝑝𝑟𝑜𝑡 ó𝑛 Á 𝑐𝑖𝑑𝑜2
Entonces una reacción acido base:
Á𝑐𝑖𝑑𝑜1+𝐵𝑎𝑠𝑒2𝐵𝑎𝑠𝑒1+Á𝑐𝑖𝑑𝑜2
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en ácidos y bases fuertes
En las ecuaciones químicas donde
interviene el protón se le denomina ion
hidronio generalmente su
notación es: H+ H3O+
Ácidos fuertes:
por que reaccionan completamente con
el disolvente
Ácidos débiles:
los cuales reaccionan de manera
incompleta con el agua
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en ácidos y bases fuertes
Las valoraciones ácido base o de neutralización, pueden ser empleadas para monitorear el avance de reacciones que producen o consumen iones hidrogeno.
Las disoluciones patrón que se emplean en las valoraciones de neutralización son ácidos o bases fuertes ya que estas sustancias reaccionan mas completamente con el analito.
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en ácidos y bases fuertes
La curva de valoración es una representación grafica de como varia la concentración de uno de los reactivos, a medida que se adiciona valorante y se deben efectuar tres pasos:
PRE-EQUIVALENCIA.- La concentración del ácido se calcula a partir de su concentración inicial y la cantidad de base que se añade.
EQUIVALENCIA.- En el punto de equivalencia los iones hidronio e Hidróxido están presentes en concentraciones
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en ácidos y bases fuertes
POST-EQUIVALENCIA.
La concentración analítica del exceso de base se determina en esta etapa, la concentración de iones hidronio es igual a la analítica o un múltiplo de esta.
Valoraciones en ácidos y bases fuertesValoraciones conductimétricasÁcido - Base
La valoración conductimétrica llevada acabo corresponde a:
Donde al adicional el titulante se consumirán los iones hidronio H+, de esta manera disminuye la conductancia de la disolución acida hasta llegar al punto de equivalencia; aquí los iones hidronio e hidróxido están presentes.
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Valoraciones en ácidos y bases fuertesValoraciones conductimétricasÁcido - Base
Al añadir mas base los iones OH- prevalecerán mas que los iones hidronio por lo que aumentara nuevamente la conductancia debido ahora a la base.
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
0 0.51 1.52 2.53 3.54 4.55 5.56 6.57 7.58 8.59 9.510 10.511 11.512 12.513 13.514 14.515
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 Valoración conductimétrica de HCl - NaOH 0.1 M
mL de NaOH
Co
nd
uct
anci
a (M
s)
Punto de equiva-lencia
Valoraciones en ácidos y bases fuertes
Son reacciones acido base complejas en los cuales se caracterizan por alguno de los siguientes puntos:
Dos ácidos o bases de diferente fortaleza.
Un acido o base con dos o mas grupos funcionales asidos o básicos.
Una sustancia anfótera.
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en mezcla de ácidos y base fuerte
En una mezcla que contiene un acido fuerte y u otro débil es posible determinar cada componente siempre y cuando las concentraciones de las dos sustancias sean de la misma concentración.
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en mezcla de ácidos y base fuerte
En la curva de valoración se aprecia que son idénticos ciertos valores , por lo que la información depende del acido fuerte.
0.00
1.50
3.00
4.50
6.00
7.50
9.00
10.5
012
.00
13.5
015
.00
16.5
018
.00
19.5
021
.00
22.5
024
.00
25.5
00.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
Valoración conductimétrica de una mezcla de HCl- CH3COOH y NaOH 0.1 M
mL de NaOH
Co
nd
uct
an
cia
(M
s)
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en mezcla de ácidos y base fuerte
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
ml de NaOH
CO
ND
UC
TA
NC
IAVALORACION CONDUCTIMETRICA DE HCl CON
NaOH 0.1 M
1 2.5
4 5.5
7 8.5
10 11.513 14.516 17.519
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
ml de NaOH
CO
ND
UC
TA
NC
IA
VALORACION CONDUCTIMETRICA DE HCl CON NaOH 0.1 M
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones NaOH - HCl
0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.015.016.017.018.019.020.0
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
mL de NaOH
0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.015.016.017.018.019.020.0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
mL de NaOH
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones NaOH - HCl
Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
ML DE NAOH CONDUCTANCIA (mS) REGRESIÓN
0 8.62 8.0926
0.5 7.73 7.7615
1 7.31 7.4304
1.5 7.03 7.0993
2 6.68 6.7682
2.5 6.31 6.4371
3 5.98 6.1059
3.5 5.95 5.7748
4 5.37 5.4437
4.5 4.97 5.1126
5 4.72 4.7815
5.5 4.33 4.4504
6 4.08 4.1193
6.5 3.74 3.7882
7 3.46 3.4571
7.5 3.15 3.126
8 2.85 2.7949
8.5 2.58 2.4638
9 2.28 2.1327
9.5 1.88 1.8016
Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Regresión Lineal NaOH HCl
B 8.0926 -1.1829 m -0.6622 0.3427
f(NaOH) = - 0.6622 v + 8.0926 f(HCl) = 0.3427 v – 1.1829
10 2.21 2.2414
10.5 2.43 2.4127
11 2.57 2.5841
11.5 2.78 2.7555
12 2.92 2.9268
12.5 3.13 3.0982
13 3.29 3.2695
13.5 3.42 3.4409
14 3.6 3.6123
14.5 3.77 3.7836
15 3.96 3.955
Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 150
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Valoración conductimétrica de HCl - NaOH 0.1 M
mL de NaOH
Con
duct
anci
a (M
s)
Punto de equiva-lencia
Concentración de HCl
Sustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = HCl 0.1 M
Calcular la regresión lineal
Volumen del punto de equivalencia
Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
ML DE NAOH CONDUCTANCIA (mS) REGRESIÓN
0.00 8.93 7.8643
0.50 7.61 7.5027
1.00 7.17 7.1412
1.50 6.50 6.7796
2.00 6.14 6.418
2.50 5.77 6.065
3.00 5.40 5.6949
3.50 5.10 5.3333
4.00 4.71 4.9718
4.50 4.44 4.6102
5.00 4.12 4.2486
5.50 3.78 3.8871
6.00 3.49 3.5255
6.50 3.25 3.1639
7.00 2.97 2.8024
7.50 2.69 2.4408
8.00 2.45 2.0792
8.50 2.26 2.1803
9.00 2.26 2.2309
9.50 2.27 2.2816
Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
10.00 2.34 2.3323
10.50 2.37 2.3829
11.00 2.39 2.4336
11.50 2.47 2.4843
12.00 2.54 2.5349
12.50 2.58 2.5856
13.00 2.62 2.6363
13.50 2.69 2.6869
14.00 2.74 2.7376
14.50 2.78 2.7882
15.00 2.79 2.8389
15.50 2.88 2.8896
16.00 2.92 2.9402
16.50 2.99 2.9909
17.00 3.04 3.0416
17.50 3.05 3.0922
18.00 3.15 3.1429
18.50 3.20 3.1936
19.00 3.26 3.2442
19.50 3.32 3.2949
20.00 3.40 3.3456
Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
20.50 3.55 3.5376
21.00 3.64 3.6718
21.50 3.80 3.806
22.00 3.98 3.9403
22.50 4.16 4.0745
23.00 4.17 4.2087
23.50 4.32 4.3429
24.00 4.40 4.4772
24.50 4.57 4.6114
25.00 4.79 4.7456
25.50 4.89 4.8799
26.00 5.04 5.0141
f(NaOH) = - 0.7231 v + 7.8643 f(HCl) = 0.1 v + 1.3190
f(CH3COOH) = 0.2685 v – 1.9659
Regresión Lineal
NaOH HCl CH3COOH
B 7.8643 1.3190 -1.9659
m -0.7231 0.1000 0.2685
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.0
0
11.0
0
12.0
0
13.0
0
14.0
0
15.0
0
16.0
0
17.0
0
18.0
0
19.0
0
20.0
0
21.0
0
22.0
0
23.0
0
24.0
0
25.0
0
26.0
00.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
9.00
10.00
Valoración conductimétrica de una mezcla de HCl- CH3COOH y NaOH 0.1 M
mL de NaOH
Con
duct
anci
a (M
s)
Punto de equivalencia HCl - NaOH
Punto de equivalencia CH3COOH - NaOH
Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Concentración de la mezcla de ácidos
Sustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = Mezcla de HCl y CH3COOH
Concentración del HCl en la mezcla
Sustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = HCl en mezcla
Calcular la regresión lineal
Volumen del punto de equivalencia con el HCl
Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Concentración del CH3COOH en la mezclaSustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = CH3COOH en mezcla
Calcular la regresión lineal
Volumen del punto de equivalencia con el CH3COOH
Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Relación de la práctica con la ingeniería biotecnológica
Valoraciones conductimétricasÁcido - Base
Las titulaciones conductimétricas se emplean para la determinación de impurezas en la solución; en este sentido puede mencionarse el control del agua de alimentación de las calderas y del agua utilizada con otros fines.
Asimismo la entrada de cantidades infinitamente pequeñas de vapor, se pueden determinar con una medida conductimétrica del agua condensada.
Las valoraciones conductimétricas se han empleado con éxito en el examen de cerveza, vino, leche, jugos de fruta, agua potable, y otros líquidos. Se han empleado en la fabricación de hidrogeno para determinar su contenido en óxido de carbono.
Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseConclusiones
Al determinar la conductancia en una valoración ácido-base , calculamos el punto de equivalencia mediante la curva de valoración de la reacción y a su vez conocer la concentración.
Los solutos que empleamos en el laboratorio son electrolitos, los cuales forman iones que conducen la electricidad.
El titulante consume los iones hidronio H+, de esta manera disminuye la conductancia de la disolución acida hasta llegar al punto de equivalencia.
La elaboración de la curva de valoración conductimétricas de una mezcla de ácidos no resulto como se esperaba, ya que en comparación a la grafica teórica se ve una gran cantidad de errores.
Referencias bibliográficas
1. Skoog-west, Fundamentos de química analítica; octava edición, editorial CENGAGE LAEARNING.
2. R.A. DAY, A.L. Underwood, “Química Analítica Cuantitativa”, Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, Quinta Edicion, Mexico, 1989, 834 pp.
3. Daniel C. Harris, “Análisis Químico Cuantitativo”, Editorial Reverte S.A, Segunda Edición, Barcelona España, 2001, 959pp