fico valoracion acido - base
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Informe de valoración de Ácidos y basesTRANSCRIPT
OBJETIVOS
Determinar el punto de equivalencia Graficar la curva de pH en la valoración de un ácido con una base
MARCO TEORICO
VALORACIÓN ACIDO-BASE
La teoría de Arrhenius, la teoría de Bronsted y Lowry y la teoría de Lewis.
Según Arrhenius: Llamamos ácido a la sustancia que produce iones H+ en solución acuosa. Llamamos base a la sustancia que produce iones OH- en solución acuosa.
Según Bronsted y Lowry: Llamamos ácido a una sustancia capaz de donar un protón a otra sustancia. Llamamos base a una sustancia capaz de aceptar un protón.
Según Lewis: Llamamos ácido a una sustancia capaz de aceptar un par de electrones. Llamamos base a una sustancia capaz de donar un par de electrones.
El análisis volumétrico o titulación, es el proceso por el cual se determina la concentración de una sustancia (analito) presente en una solución problema, la cual generalmente se dispone en un matraz erlenmeyer, mediante el agregado gota a gota de una solución valorante (titulante) de concentración conocida desde una bureta hasta que, idealmente toda la sustancia haya reaccionado, o se a que se haya agregado una cantidad equivalente del titulante. Entonces conociendo el volumen utilizado del titulante y mediante un cálculo estequiométrico se puede calcular la concentración del compuesto problema.
La determinación del punto final de la titulación, se detecta por el cambio brusco de alguna propiedad del sistema reaccionante en el erlenmeyer, estimado mediante un reactivo indicador, idealmente este cambio debería presentarse en el momento en que se haya agregado una cantidad equivalente del titulante a la de la sustancia buscada. El indicador elegido depende de las sustancias a reaccionar, el tipo de reacción y las condiciones del punto final.
Las valoraciones constituyen un amplio y valioso conjunto de procedimientos cuantitativos que se usan mucho en química analítica.
Los métodos volumétricos representan uno de los tres tipos de valoración que están basados en la medida de la cantidad de reactivo, de concentración conocida que consume el analito. Los otros dos tipos de valoración son la valoración gravimétrica y la valoración coulombimétrica.
En las valoraciones volumétricas se determina el volumen de una solución de concentración conocida, que se necesita para reaccionar, de forma completa con el analito.
Todos los métodos volumétricos están basados en estándares primarios, compuesto cuya composición química y pureza se conocen exactamente.
Una solución estándar es una solución de reactivo de concentración conocida que se usa para realizar análisis volumétrico.
El punto de equivalencia de una valoración se alcanza cuando la cantidad de valorante añadida es químicamente equivalente a la cantidad de analito que hay. Este punto es teórico y experimentalmente no se puede determinar.
Se puede estimar observando algún cambio físico que acompañe la condición de equivalencia; a este punto se lo llama: punto final.
Concepto de equivalente acido-base
Normalidad. Dada la reacción de un ácido con una base, si el número de moles de iones OH- aportados por la base es igual al número de moles iones H+ proporcionados por el ácido, se dice que han reaccionado en cantidades equivalentes.
Equivalente gramo. Se define al equivalente gramo de un ácido como la masa de dicho ácido (gramos) que proporciona en solución acuosa un mol de iones H+. El equivalente gramo de una base, se define como la masa de dicha base (gramos) que proporciona en solución acuosa un mol de iones de OH-.
En toda neutralización se cumple que número de equivalente gramo de ácido es igual al número de equivalente gramo de base.
Nº Eq−gacido=Nº Eq−gbase
Es entonces que surge que si conocemos el número de equivalente gramo que ha reaccionado de cualquiera de las dos especies sabremos
el de la otra. Es este el respaldo teórico que sustenta la neutralización y la valoración.
Para realizar los cálculos correspondientes es útil utilizar la expresión en términos de normalidad (N), que se define como la concentración expresada en equivalente gramo de soluto por litro de solución.
Reacciones de neutralización
Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base.
Puede decir que la neutralizar es la combinación de iones H+ e iones OH-, para formar moléculas de H2O. Durante este proceso se forma una sal.
Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas.
acido+base→sal+agua
En las valoraciones ácido base los indicadores son generalmente ácidos débiles y bases débiles, cuyos iones tienen un color diferente del de la forma sin disociar.
MATERIALES Y REACTIVOS
Bureta matraz
Hidroxido de sodio (NaOH 0.1M) Acido cloridrico (HCl 0.1M)
Acido acetico (CH3COOH 0.1M) Amoniaco (NH3 0.1M)
PROCEDIMIENTO CALCULOS Y RESULTADOS
1.-VALORACION ACIDO FUERTE-BASE FUERTE
PROCEDIMIENTO, TABLA DE DATOS
Se agrega una disolución de NaOH 0.1M desde una bureta a un matraz que contiene inicialmente 25ml de HCl 0.1M, luego de cada adición se mide el pH de la solución, obteniéndose los siguientes valores.
Vol.De NaOH agregado (ml)
Ph
0.0 1.005.0 1.1810.0 1.3715.0 1.6020.0 1.9522.0 2.2024.0 2.6925.0 7.0026.0 11.2928.0 11.7530.0 11.9635.0 12.2240.0 12.3645.0 12.4650.0 12.52
RESULTADOS Calculo del punto de equivalencia
#equivalentes HCl = #equivalentes del NaOH
MHCl xθxV= MNaOH xθxV
0.1Mx1xV=0.1Mx1x25ml
V=25ml
En la tabla para V=25ml----pH=7
Determinando la gráfica de valoración.
0 10 20 30 40 50 600
2
4
6
8
10
12
14
pH
pH
punto de equivalen-cia25.0mlph=7
CONCLUSION El punto de equivalencia se encuentra a un pH=7.0, ya que la sal
formada en la reacción es neutra: (NaCl) es la sal que resulta de la reacción de un ácido fuerte y de la base fuerte, y esto no modifica el ph.
En la neutralización de un ácido fuerte con una base fuerte, en el punto de equivalencia, el pH es neutro, por tanto igual a 7. El indicador más adecuado es el tornasol o el azul de bromotimol que cambian de color en ese intervalo de pH.
En la gráfica se aprecia que el pH es 7 lo que da a lugar la formación de una neutra.
2.- VALORACION ACIDO DEBIL-BASE FUERTE
PROCEDIMIENTO, TABLA DE DATOS
Se agrega una disolución de NaOH 0.1M desde una bureta a un matraz que contiene inicialmente 25ml de acido acético (CH3COOH) 0.1M, luego de cada adición se mide el pH de la solución, obteniéndose los siguientes valores.
Vol.De NaOH agregado (ml)
pH
0.0 2.875.0 4.1410.0 4.5715.0 4.9220.0 5.3522.0 5.6124.0 6.1225.0 8.7226.0 10.2928.0 11.7530.0 11.96
35.0 12.2240.0 12.3645.0 12.4650.0 12.52
RESULTADOS Calculo del punto de equivalencia
#equivalentes HCl = #equivalentes del NaOH
MHCl xθxV= MCH3COOH xθxV
0.1Mx1xV=0.1Mx1x25ml
V=25ml
En la tabla para V=25ml----pH=8.72
Determinando la gráfica de valoración.
0 10 20 30 40 50 600
2
4
6
8
10
12
14
PH
PH
el punto de equi-valencia 25ml pH=8.72
CONCLUSION
En la neutralización de un ácido débil con una base fuerte, en el punto de equivalencia, el pH es básico, y por tanto mayor que 7 en nuestro caso el valor del pH = 8.72
En los primeros momentos de la valoración el pH aumenta con relativa rapidez
Se puede observar que al disminuir la concentración, el pH inicial aumenta ligeramente.
El indicador ,indicado es la fenolftaleina Reacción: HAcO + NaOH —> Na+AcO– + H2O CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Desde la primera adición de NaOH hasta el punto de equivalencia
se tienen mezclas de HAcO sin reaccionar y Ac– producido en la reacción ácido–base. Se trata de disoluciones tampón
En el punto de equivalencia, "todo" el HAcO se ha convertido en AcO-
Después del punto de equivalencia. Se tiene un exceso de NaOH y AcO–
3.-VALORACION ACIDO FUERTE-BASE DEBIL
PROCEDIMIENTO, TABLA DE DATOS
Se agrega una disolución de HCl 0.1M desde una bureta a un matraz que contiene inicialmente 25ml de NH3 0.1M, luego de cada adición se mide el pH de la solución, obteniéndose los siguientes valores.
Vol.De NaOH agregado (ml)
pH
0.0 11.135.0 9.8610.0 9.4415.0 9.0820.0 8.6622.0 8.39
24.0 7.8825.0 5.2826.0 2.7028.0 2.2230.0 2.0035.0 1.7040.0 1.5245.0 1.4050.0 1.30
RESULTADOS Calculo del punto de equivalencia
#equivalentes HCl = #equivalentes del NH3
MHCl xθxV= MNH3 xθxV
0.1Mx1xV=0.1Mx1x25ml
V=25ml
En la tabla para V=25ml----pH=5.28
Determinando la gráfica de valoración.
0 10 20 30 40 50 600
2
4
6
8
10
12
pH
pH
punto de equivalen-cia25.0mlph=5.28
CONCLUSION Análogamente a lo que sucede con los ácidos débiles, la
morfología de la curva de valoración depende de la concentración y de la fortaleza de la base. En relación con la concentración, lo más importante reside en que a medida que ésta disminuye, se produce un aumento en el valor del pH correspondiente al punto de equivalencia.
El punto de equivalencia no se encuentra a un pH=7.0, ya que la sal formada en la reacción no es neutra: (NH4Cl) es la sal que resulta de la reacción de un ácido fuerte (HCl) y de una base débil (NH3),y se disocia e hidroliza para formar un ácido débil (NH4+), lo que le da un carácter ligeramente acido.
En la neutralización de un ácido fuerte con una base débil, en el punto de equivalencia, el pH es ácido, y por tanto menor que 7. El indicador más adecuado es el rojo de metilo, el rojo congo o el naranja de metilo que cambian de color en ese intervalo de pH.
En la gráfica se aprecia que el pH es menos que 7 lo que da a lugar la formación de una disolución acida.
El punto de inflexión de esta curva se llama punto de equivalencia y su volumen nos indica el volumen de sustancia de HCl consumido para reaccionar con el NH3
CUESTIONARIO
1. Investigar sobre indicadores.
Teoría de los indicadores
Una forma de detectar el punto final de una valoración es hacerla en presencia de un indicador, es decir una sustancia cuyo color depende del medio en el que se encuentre.
Para un indicador ácido cualquiera representado como HIn, se puede plantear:
Ka= [H+].[In-] y [In-] = Ka
Cuando la relación [In-]/[HIn] depende de la [H+], a [H+] altas esta relación es pequeña y el indicador toma el color de la forma ácida HIn, a [H+] bajos la relación es grande y el indicador manifiesta el color de la forma básica In-.
Para un Indicador básico cualquiera representado como InOH, se puede plantear la siguiente ecuación de equilibrio general:
Kb= [In+].[OH-] y [In+]=Kb
Cuando la relación [In+]/[InOH] depende de la [OH-], a [OH-] altas esta relación es pequeña y el indicador toma el color de la forma básica InOH, a [OH-] bajos la relación es grande y el indicador manifiesta el color de la forma ácida In-.
La fenolftaleína y azul de metileno son indicadores que se usan muy a menudo en las titulaciones ácido-base, ya que presentan las características diferente coloración en la forma básica y la ácida.
Dado que los indicadores tienen como función manifestar el punto final de una reacción debemos tener en cuenta que esta operación se realiza por un operador, un ser humano, cuyo ojo no está capacitado para diferenciar pequeñas variaciones de color, sino que necesita que las relaciones sean de diez veces más, de una especie sobre la otra, para detectar el cambio de color, y por tanto la finalización de la reacción. A este rango, en el cual el ojo humano percibe el cambio de color, y por
tanto da por terminada la reacción se le llama rango o intervalo de viraje del indicador.
La relación entre HIn y In- ha de ser [HIn]/[In-] ≥10
Exigencias de un indicador
A valores cercanos de pH, el color del indicador debe diferenciarse claramente.
El color del indicador debe cambiar bruscamente en un pequeño intervalo de valores de pH.
El color del indicador debe ser lo más intenso posible. La cantidad de álcali o ácido necesaria para hacer
cambiar el color del indicador debe ser tan insignificante que altere los resultados de la titulación.
El cambio de color del indicador debe ser un proceso plenamente reversible.
Las principales soluciones patrón en este método son las soluciones de ácidos (HCl) o de álcali (NaOH).
Estas sustancias no satisfacen las condiciones que deben cumplir las sustancias patrón y por eso no se pueden preparar sus soluciones valoradas a partir de una porción pesada exactamente, cuya solución se diluye a volumen definido, la concentración de tales soluciones se debe determinar por titulación.
El hidróxido de sodio es una de las bases más utilizadas en el laboratorio.
Es difícil de obtener el hidróxido de sodio sólido en forma pura, porque tiende a adsorber agua, por esta razón se denomina sustancia hidroscópica. Del mismo modo es afectada por el dióxido de carbono (CO2) carbonatándose. Como consecuencia de esta reacción disminuye la concentración de la solución. Se debe contener bien tapada en frasco de plástico.
2. Diferencia entre punto final y punto de equivalencia.
En una titulación, el punto de equivalencia es el punto al que se ha llegado cuando se ha agregado la cantidad exacta de titulante para que reaccione estequiometricamente con todo el analito presente en la muestra que se titula. Este punto no es observable en las titulaciones que no son potenciometricas. El punto final, es el punto que está ligeramente después del punto de equivalencia, es observable mediante indicadores químicos, los cuales actúan cuando se ha adicionado un pequeño exceso de titulante. Por ejemplo, en titulación acido-base, la fenolftaleina se vuelve rosada cuando se le agrega aun media gota de base titulante a la solución que contiene el ácido a determinar, debido a que como el acido ya fue neutralizado en su totalidad, esa media gota de base constituiría el exceso que vuelve básica la solución y que la fenolftaleina colorea de rosa.
BIBLIOGRAFIA
http://ocw.usal.es/ciencias-biosanitarias/bioquimica-ph-equilibrios-acido-2013-base/contenidos/2.%20Curvas%20de%20titulacion%20de%20acidos%20y%20bases.pdf
http://democritus.me/2008/04/30/titulacion-acido-base/ FISICOQUIMICA Ira N. Levine cuarta edición. www.wikipedia.org/