INFOREME N7 INDICADORES ACIDO BASE

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, decana de amrica)

FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUIMICA E.A.P QUMICA 0.71

Laboratorio de Qumica General II GRUPO : MARTES : 1:00 5:00 SEMESTRE : 2015 II PROFESOR : Ing. Carlos Gngora Tovar

INFORME N7

INDICADORES CIDO BASE

INTEGRANTES:

14070025 Zumina Callapia , Csar 14070094 Tolentino Altamirano , Kevin 14070007 Fajardo Vargas Machuca , Manuel Augusto Ciudad universitaria, 27 de octubre de 2015

Tabla de contenido

1.Resumen12.Introduccin23.Historia (discusin histrica)34.Fundamentos Tericos44.1 Producto inico del agua44.2 Indicador de PH55.Detalles Experimentales65.1Materiales65.2Reactivos65.2Procedimiento Experimental66.Discusin de resultados107.Conclusiones118.Recomendaciones129.Bibliografa1310.Apndice14

1.Resumen

En el presente informe sobre indicadores acido base, nuestro grupo tuvo que realizar diluciones sucesivas para preparar soluciones estndar de HCl 0.1M, 0.01M, 0.001M y 0.0001M, las cuales tomaron el color rosado, amarillo, amarillo y amarillo claro respectivamente debido a la presencia del indicador anaranjado de metilo. Pero en presencia del naranja IV las soluciones estndar tomara las coloraciones Rojo, rojo claro, amarillo y amarillo que nos indicaran las zonas acidas y bsicas.Tambin pudimos determinar la concentracin de iones hidroxilo en soluciones estndar de NaOH 0.1M, 0.01M, 0.001M y 0.0001M, obtenidas gracias a las diluciones sucesiva obteniendo el color limn claro, azul claro, turquesa claro y turquesa claro respectivamente al aadir el indicador ndigo carmn y los colores morado, fucsia, amarillo clarsimo y amarillo clarsimo respectivamente en presencia del indicador alizarina que nos indican las zonas bsicas y acidas. Durante la experiencia el grupo tambin logro determinar a los iones OH en una solucin bsica desconocida entregada por el profesor la cual pondremos en 2 tubos de ensayo uno con el indicador ndigo carmn y el otro con alizarina. El grupo procedi a comparar los colores obtenidos en estos tubos con los hallados anteriormente para determinar a los iones OH Finalmente pudimos diferenciar los cidos fuertes y dbiles titulando las soluciones e HCL y CH3COOH en presencia de fenolftalena con NaOH, habiendo gastado una mayor cantidad de gotas en el CH3COOH.

2.Introduccin

En el presente informe sobre indicadores acido base. Se expondr sobre nuestra experiencia en el laboratorio con los indicadores fenolftalena, ndigo carmn, alizarina, anaranjado de metilo y naranja IV usados en clase. Siendo usados naranja IV y el anaranjado de metilo para cuando trabajamos con una sustancia acida en nuestro caso varios tubos a diferentitas concentraciones, mientras que al trabajar con una sustancia bsica usaremos el ndigo carmn y la alizarina tambin para una serie de tubos a diferentes concentraciones. Debe de tenerse en cuenta que estos no son los nicos indicadores, estos son solo los indicadores que usamos durante la prctica de laboratorio.Durante nuestro informe tambin se dar la informacin correspondiente a cada indicador sin olvidar sus respectivos rangos de accin.

3.Historia (discusin histrica)

El concepto de PH fue introducido por primera vez por el qumico dans Sren Peder Lauritz Srensen en el Laboratorio Carlsberg en 1909 y revisado en el pH moderna en 1924 para dar cabida a las definiciones y medidas en trminos de celdas electroqumicas. En los primeros trabajos, la notacin tena la "H" como subndice a la "p" minscula, por ejemplo: pH.El significado exacto de la "p" de "pH" se disputa, pero de acuerdo a la Fundacin Carlsberg pH significa "poder del hidrgeno". Tambin se ha sugerido que la "p" representa el Potenz alemn, otros se refieren a puissance francs; otros se refieren a "potencial". Otras propuestas han surgido en los ltimos aos que la "p" se refiere a los trminos latinos pondus hydrogenii, potentia hydrogenii o potencial de hidrgeno. Tambin se sugiere que Srensen utiliza las letras "p" y "q" simplemente para etiquetar la solucin de ensayo y la solucin de referencia.El uso actual en la qumica es que p significa "cologaritmo decimal de", como tambin en el pK plazo, utilizado para las constantes de disociacin de cido.

4.Fundamentos Tericos

La naturaleza acida o bsica de una solucin se puede apreciar mediante el empleo de indicadores acido base. Estas sustancias ordinariamente son cidos dbiles de estructura compleja y son representados por HIn. En soluciones forman sistemas de equilibrio donde el cido HIn y su base conjugada In tienen colores diferentes.

De acuerdo con el principio de Le Chatelier, cualquier cambio en la concentracin de iones hidronio en una serie de soluciones con indicador acido base, conducir a un cambio en el estado de equilibrio entre ln- y Hln, por lo tanto, a un viraje de color.

4.1 Producto inico del aguaAplicando la ley de accin de masas a la reaccin de disociacin del agua tenemos la siguiente expresin:

Donde es una constante denominada producto inico del agua. A 25C, el valor numrico de esta constante es 1.0x10-14 mol2/litro2. La disociacin del agua es un proceso endotrmico; por lo tanto, al aumentar la temperatura aumenta la fraccin disociada existiendo una relacin directa entre ambas.El agua pura o en presencia de un soluto que no reaccione dndonos iones ni hidronio ni hidroxilo, las concentraciones de estas dos especies son idnticas y, por lo tanto, iguales a la raz cuadrada del producto inico, esto es 1.0x10-7mol/litro a 25C. Las soluciones en las que existen la misma concentracin de ion hidroxilo y ion hidronio, se califican como neutras. Las concentraciones de los iones hidronio e hidroxilo en las soluciones neutras aumentan con la temperatura. Una solucin es acida cuando su concentracin de iones hidronio supera por una gran cantidad a la de los iones hidroxilo; y es bsica si ocurre lo contrario. Tomando el logaritmo cambiado de signo en los dos miembros de la expresin de la constante del producto inico se obtiene una relacin muy til. As que tenemos el siguiente caso:

4.2 Indicador de PHUn indicador de pH es una sustancia que permite calcular el pH de una solucin. normalmente, se usa como indicador a sustancias qumicas que cambia su color al cambiar el pH de la disolucin. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonacin o desprotonacin de la sustancia. Los indicadores cido-base tienen un intervalo de viraje que permite calcular el pH (siempre que este en su rango), en la que cambian la disolucin en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolucin incolora, a una coloreada.

Los ms conocidos son el naranja de metilo, que vira en el intervalo de pH 3,1-4,4, de color rojo a naranja, y la fenolftalena, que vara desde un pH 8 hasta un pH 10, transformando disoluciones incoloras en disoluciones con colores rosados/violetas. Adems, se pueden usar indicadores caseros como la disolucin resultante de hervir con agua col lombarda (repollo colorado), ptalos de rosa roja, races de crcuma a partir de las cuales se obtiene curcumina, y otros (entre los cuales podemos destacar a la col morada y la piel de ciruela, que son usadas por algunas culturas indgenas).

5.Detalles Experimentales

5.1Materiales Pipeta graduada de 10mL 5 tubos de ensayo Gradilla Etiquetas Picetas Baguetas Vaso de precipitados5.2Reactivos cido clorhdrico 0,1 M (HCl) cido actico 0,1 M Hidrxido de sodio 0,1 M Solucin de Naranja IV Anaranjado de metilo ndigo carmn Alizarina Fenolftalena Soluciones cidas y bsicas desconocidas5.2Procedimiento Experimental

A.- Preparacin de soluciones estndar [H+] = 10-1,3 M hasta 10-5 M1) En un tubo de ensayo limpio, aadimos 5,5mL de HCl 0,1 M. A partir de esta solucin, preparamos las soluciones restantes a de 1x10-1,3 M, 1x10-2 M y 1x10-4 M mediante diluciones sucesivas considerando la ecuacin V1xM1=V2xM2.2) Del primer tubo con concentracin 0,1 M se tom 3,5 mL de solucin y se agreg al tubo 2, luego se complet con agua destilada hasta completar los 7 mL (10-1,3 M). Se repiti el mismo proceso para el tercer tubo, pero ahora tomando 2mL del primer tubo y luego completando hasta 20mL (10-2 M) y as sucesivamente para las otras concentraciones cada una con 7mL de volumen.3) Se formaron dos series, una de pH 1,3 2 3,3 4 y otra de pH 2,8 3 4,4 5 4) Rotulamos los tubos de ensayo con el valor de las concentraciones, como no haban etiquetas, se rotul utilizando un marcador.5) A cada uno de los tubos de la primera serie, les agregamos 2 gotas del indicador naranja IV. Hicimos lo mismo en la otra serie utilizando el indicador Anaranjado de metilo.6) Observamos y anotamos los diferentes colores que tomaban los indicadores de acuerdo a la [H+]

B.- Determinacin de la [H+] en una solucin de cido desconocida.1) Medimos 14 mL de una solucin cida de concentracin desconocida en un tubo de ensayo.2) Vertimos la mitad del contenido del tubo de ensayo en un segundo tubo,3) En el primer tubo aadimos dos gotas de Naranja IV, mientras en el segundo tubo aadimos dos gotas de Anaranjado de Metilo.4) Comparamos los colores de la muestra problema con lo de los estndares preparados anteriormente y determinamos la [H+] experimental.C. Determinacin de la [H+] en una solucin de cido dbil.1) Medimos 14 mL de una solucin de cido actico 0,1 M en un tubo de ensayo limpio,2) Vertimos la mitad del contenido del tubo de ensayo en un segundo tubo.3) En el primer tubo aadimos dos gotas de Naranja IV, mientras en el segundo tubo aadimos dos gotas de Anaranjado de Metilo.4) Comparamos los colores de la muestra problema con lo de los estndares preparados anteriormente y determinamos la [H+] experimental. Anotamos lo observado.D. Preparacin de soluciones estndar [OH] = 101 M hasta 106 M1) En un tubo de ensayo limpio, aadimos 5,8 mL de NaOH 0,1 M. A partir de esta solucin, preparamos las soluciones restantes a de 1x10-2 M, 1x10-3 M y 1x10-4 M mediante diluciones sucesivas considerando la ecuacin V1xM1=V2xM2.2) Del primer tubo con concentracin 0,1 M se tom 0,5 mL de solucin y se agreg al tubo 2, luego se complet con agua destilada hasta completar los 5 mL (10-2 M). Se repiti el mismo proceso para el tercer tubo, pero ahora tomando 0,3mL del primer tubo y luego completando hasta 30mL (10-3 M) y as sucesivamente para las otras concentraciones cada una con 5mL de volumen.3) A cada uno de los tubos de la primera serie, les agregamos 2 gotas del indicador ndigo Carmn hicimos lo mismo en la otra serie utilizando el indicador Alizarina.

E. Determinacin de [OH] de una solucin bsica desconocida.1) Medimos 10 mL de una solucin bsica de concentracin desconocida en un tubo de ensayo.2) Vertimos la mitad del contenido del tubo de ensayo en un segundo tubo,3) En el primer tubo aadimos dos gotas de ndigo Carmn, mientras en el segundo tubo aadimos dos gotas de Alizarina.4) Comparamos los colores de la muestra problema con lo de los estndares preparados anteriormente y determinamos la [OH] experimental.F. Diferencia entre cidos fuertes y dbiles.5) Medimos 1 mL (20 gotas) de HCl 0,1 M en un tubo de ensayo limpio.6) Medimos 1 mL (20 gotas) de CH3COOH 0,1 M en otro tubo de ensayo limpio.7) Aadimos una gota de fenolftalena a cada tubo y anotamos las observaciones.8) Aadimos una solucin de NaOH 0,1 M gota a gota a cada solucin hasta que el indicador adquiera un color rojo que no desaparezca al mezclar la solucin en el tubo.9) Anotamos la cantidad de NaOH requerida en cada caso.

5.3 ResultadosCONCENTRACIONNaranja IVAnaranjado de metiloZona

10-1,3MRosado Acida

10-2 MRosa claroAcida

10-2,8MRojoAcida

10-3 MRojo claroAcida

10-3,3 MAmarilloBasica

10-4 MAmarilloBasica

10-4,4MAmarilloBasica

10-5 MamarilloBasica

CONCENTRACIONIndigo CarmnAlizarinaZona

10-1MLimon claro

10-2M

10-3M

10-4M

10-5M

10-6M

6.Discusin de resultados

A. Preparacin de soluciones estndar [H+] 0,1M En uno de los tubos el color era una diferencia mnima con otro de los tubos lo que indicaba que los pH tambin variaban en una pequea diferencia, esto ocurri a causa de que agregamos demasiado agua al momento de completar con agua destilada.

B. Diferencia entre un cido fuerte y dbil Al momento de titular los cidos gota a gota con NaOH agregndole el indicador de fenolftalena. Gastbamos demasiado volumen de NaOH que era a causa del indicador de fenolftalena que se encontraba deteriorado.

7.Conclusiones

A. Preparacin de soluciones estndar [H+] 0,1M Aprendimos a determinar el gasto de volumen necesario de HCl para calcula diferentes pH en nuestro caso fue en un intervalo de [1,3 - 5,0]. Conociendo el rango de viraje de los indicadores se puede determinar las concentraciones de los iones hidronio de soluciones desconocidas por el mtodo de calorimetra (comparando 2 tubos mediante la luz, buscando la igualacin de colores) y determinbamos el pH de la solucin desconocida. La acidez de disolucin acuosa se expresa mediante pH, que se define como el logaritmo negativo de las concentraciones de iones de hidrogeno (en mol/L).

B. Determinacin de la concentracin de [H+] en una solucin de cido dbil Para neutralizar el cido actico que es un cido dbil hace falta agregar menos solucin bsica, que para neutralizar un cido fuerte.

C. Preparacin de soluciones estndar [ OH-]0,1M Concluimos un gasto necesario de NaOH 0,1M que en nuestro caso utilizamos 5,5 ml de hidrxido de sodio para determinar diferente concentracin y por ende diferentes pOH. Conociendo el pOH de los 8 tubos podemos hallar el pOH de una solucin desconocida aadiendo sus respectivos indicadores.

D. Diferencia entre un cido fuerte y dbil El gasto de volumen de NaOH fue diferente en HCl y CH3COOH debido a la diferencia de acidez de cada acido.

8.Recomendaciones

Cambiar la solucin los indicadores que usamos en esta experiencia debido a las deficiencias que presenta al momento de cumplir su funcin, en espacial la fenolftalena. Tambin cambiar algunos tubos de ensayo de laboratorio que estn muy contaminados que impiden el resultado de concentraciones precisos. Tener un conocimiento previo del tema tales como indicadores de pH de soluciones, y como obtener diferentes concentraciones de una solo muestra de HCl o NaOH. Debemos buscar otro mtodo ms exacto de determinar la concentracin de una sustancia desconocida. Hacer los clculos para hallar las diferentes concentraciones de iones hidronios y oxidrilos para gastar lo menor posible de HCl y NaOH respectivamente.

9.Bibliografa

Brown, Theodore - Qumica, la ciencia central - 7 Edicin - Pearson - 2009 Capitulo cidos y bases - pg. 545

Raymond Chang Qumica - 9 Edicin - Mc Graw Hill - 2019 - pg. 614 615

Atkins Peter Principios de la qumica - 5 Edicin medica panamericana pg 424 - 425

10.Apndice1. Qu son indicadores cido base?Son sustancia de cido o bases dbiles orgnicas capaces de captar o donar iones hidronio generando un cambio de color al producirse esta donacin o captacin de iones hidronio, tambin se podra decir que cuya forma disociada tiene diferente color que la forma sin disociar. Se pueden dividir en cidos y alcalinos. Tambin se podran clasificar algunos como neutros, pero suelen colocarse en una u otra escala dado que es muy raro que un indicador haga su viraje justo en el pH igual a 7.00. Su uso y aplicacin principal es la de determinar el punto final de una neutralizacin ya que debe elegirse de tal forma que su punto final este cercano al punto estequiomtrico de la titulacin, tambin puede servir para comprobar si un pH es suficientemente cido o bsico.2. Cul es el pH de la solucin de cido dbil?

Si la constante de equilibrio Ka es pequea, el cido es dbil. El cido HA est parcialmente disociado, y en el equilibrio habr HA, A- y H3O+, cuyas concentraciones estn relacionadas mediante Ka. El pH es dbil cuando tiene de 4 a ms cifras significativas.

3. Cul es el pH de la solucin de Ca(OH)2 0,005M? El soluto es fuerte o dbil Por qu?

Inicio0.005M--

Reaccin0.005M0.01M0.005M

Equilibrio-0.01M0.005M

El , con ello concluimos que la solucin de Ca(OH)2 es una base fuerte

4. Una solucin 1,0 M de un cido dbil, HA tiene un pH de 5. Calcular la constante de ionizacin, Ka, de cido.

Entonces[H+]=10-5M HA A- + H+inicio1M--

reaccin0,00001M0,00001M0,00001M

equilibrio0,99999M0,00001M0,00001M

Ka===1,0x10-10

5. Determinar el % de ionizacin y el pH de una solucin 1M de HC2H3O2.

0,1M Ka =1,8x10-5 CH3COOH CH3COO- + H+

Inicio 1M - -

Reaccin -xxx

equilibrio 1-xxx

1,8x10-5 x=4,24x10-3

pH=-log(4,24x10-3) =2,37el porcentaje de ionizacin es:

6. Considere estos cidos:

acidoABCD

Ka2x10-64x10-45x10-31x10-2

pKa5,73,42,32

a) Ordene los cidos en sentido decreciente de fuerza de acidez.La fuerza creciente de acidez es directamente proporcional al Ka.Entonces:Fa(D) > Fa(C) > Fa(B) > Fa(A)b) Cul es el valor de pKa ms alto?Sabemos que: = 5,7

7. A 15C, 1 litro de agua disuelve aproximadamente 1 litro de CO2 a la presin de 1 atm. Calcular el pH de la solucin obtenida. Qu indicadores seran los ms adecuados para esta determinacin?

PV = RTn 1atmx1L= (0,082atmxL/molxK) x288Kxn n=0,042mol M= pH=-log (0,042) =1,37Por tanto, el indicador ms adecuado sera Naranja IV