UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL QUÍMICA AMBIENTAL
Título: Curvas de titulación.
Comentado [LM1]: Calificación: 4,3
Autores: Emerson Fernando Ávila Rodríguez, Eduard Camilo Torres Arenas, Yesid Felipe Suarez Cárdenas, Gabriel Fernando Carvajal Resumen: El presente informe muestra los resultados obtenidos a partir de la práctica de titulación llevada a cabo en el laboratorio. En esta se usó una base (hidróxido de sodio 0,01), un ácido fuerte (ácido clorhídrico) y un ácido débil (ácido acético). Se colocó en el Erlenmeyer la cantidad de ácido requerido a esta se le agrego un indicador (fenolftaleína) en seguida con ayuda de la bureta se le añadió unos mililitros de base la cual al reaccionar con el ácido y el indicador forman un color morado claro el cual significa que la disolución ha llegado a un estado de neutralización donde este se encuentra cuando la mezcla alcanza un valor aproximado de pH de 7. Palabras claves: Titulación, acido, base, indicador, pH Introducción La valoración o titulación es un método de análisis que se utiliza para determinar la concentración de un analito a través de una cantidad determinada de ácido y base. Su procedimiento consiste en medir el volumen de una solución de concentración exactamente conocida que se utiliza como base la cual reacciona cuantitativamente con un volumen determinado de la solución de concentración desconocida donde esta es un ácido al cual se le desea determinar la concentración exacta. Una reacción ácido-base termina cuando ocurre una completa neutralización. Ácido + Base → Sal + Agua
Se considera que una titulación de neutralización ácido-base termina cuando el número de iones del ácido son iguales a los de la base, en este punto se pude valorar la concentración exacta de la solución (acido). En este punto
Comentado [LM2]: Mejorar la redacción.
llamado Punto de Equivalencia los moles de la base reaccionan completamente con los moles del ácido. Un método para visualizar el término de la reacción es mediante el uso de indicadores ácido- base que son sustancias que presentan un intervalo de viraje en medios ácido y básico este cambio de color se presente cuando la disolución ha alcanzado un pH aproximado de 7. Por ello se puede observar el desarrollo de una titulación a través del cambio de color de un indicador, ejemplos de indicadores son: Fenolftaleína, Azul de timol, Rojo de metilo.1 Materiales y Métodos El procedimiento práctico dio inicio con la toma de 25 ml de solución de ácido clorhídrico en un Erlenmeyer para posteriormente adicionarle dos gotas de fenolftaleína. Por otra parte se tomó solución de hidróxido de sodio 0,01 N para depositarlo en la bureta hasta el tope o la marcación de 0 ml. El volumen de la base adicionada a la solución de ácido clorhídrico era de un rango de 5 ml, para colores próximos al color indicativo (rosa claro) se disponía en menor cantidad y rapidez para lograr una titulación optima, luego de revolver las soluciones en el Erlenmeyer se procedía a hacer lectura de pH con el pH metro para llevar un control de volumen de NaOH vs pH, Para la titulación del ácido débil ácido acético se procede de igual forma que para el ácido fuerte ácido clorhídrico. Resultados y Discusión La siguiente ilustración permite observar parte de los cambios que se obtuvieron al efectuar la práctica.
1 LABORATORIO DE PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Y TITULACIÓN ÁCIDO-BASE In-text: (Laboratoriotitulacionquimicaingcivil.blogspot.com.co, 2017) Your Bibliography: Laboratoriotitulacionquimicaingcivil.blogspot.com.co. (2017). Laboratorio de Preparación de Soluciones y Titulación Ácido-Base. [online] Available at: http://laboratoriotitulacionquimicaingcivil.blogspot.com.co/ [Accessed 31 Aug. 2017].
Comentado [LM3]: Para todo ese texto solo tienen una referencia?, Parece más una copia textual. Comentado [LM4]: Faltó el objetivo
Comentado [LM5]: Se usa la palabra agitar, ojo con eso
1.1 TITULACION ACIDO FUERTE-BASE FUERTE Tabla 1. Datos pH vs NaOH titulación HCl Punto de equilibrio TITULACIÓN HCL NaOH (ml)
PH
0
1,36
5
1,36
10
1,54
15
1,73
20
2,05
25
3,87
25,5
7,2
30,5
11,54
33,5
11,72
36,5
11,75
Fuente Autores. Datos obtenidos en práctica Figura 1. Grafica curva de titulación HCL
Fuente autores. Figura 2: Curva promedio de un Acido fuerte – Base fuerte
Fuente: tomado de curvas de titulación acido base – en línea http://www.uprh.edu/~royola/index_htm_files/Curvas_Titulacion_Acido_base .pdf Cálculos: 1HCL+1HCL → NaCL+H2O #moles M= L
#𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = (0.99
𝑚𝑜𝑙 ) (0.0255𝑙) = 0.0252 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝐿
0.025 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝑂𝐻 0.0252𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝑂𝐻 𝑚𝑜𝑙 = 1.008 𝐻𝐶𝑙 0.025𝐿 𝐿
Análisis de los resultados: En solución acuosa, los ácidos y las bases fuertes se encuentran totalmente disociados. Por lo tanto, el pH a lo largo de la titulación se puede calcular directamente de las cantidades estequiometrias de ácido y base que van reaccionando.2 En la gráfica 1 y siguiendo los datos de la tabla 1 y más específicamente en el dato siete correspondiente a la titulación 25.5ml de NaOH y 7.2 de pH del HCl. se induce que este pH es correspondiente al punto de equivalencia del HCl. El punto de equivalencia o punto estequiométrico de una reacción química se produce durante una valoración química cuando la cantidad de sustancia valorante agregada es estequiométricamente equivalente a la cantidad presente del analito o sustancia a analizar en la muestra, es decir reacciona exactamente con ella. 3 Si comparamos la curva de titulación acido fuerte – base fuerte teórica (figura 1) con la curva promedio de titulación acido fuer – base fuerte (figura 2) se observa que son muy similares esto es debido a que el punto de equivalencia siempre va estar en un pH igual 7, no obstante, los cambios de pH en las proximidades del punto de equivalencia varían dependiendo de la concentración molar de la sustancia tituladora. 7.2 TITULACION ACIDO DEBIL-BASE FUERTE Tabla 2. Datos pH vs NaOH titulación CH3COOH Punto de equilibrio
2Titulación
acido-base, En ciencia básica experimental para estudiantes de ingeniería química [En línea]. Disponible en: http://ciencia-basica-experimental.net/titulacion.htm [citado el 01, agosto 2017] 3Análisis químico cuantitativo. Daniel C Harris. Editorial Reverté, 2007. ISBN 8429172246. Pág. 129
Comentado [LM6]: Justificar el párrafo
Fuente Autores. Datos obtenidos en práctica TITULACIÓN CH3COOH NaOH (ml) PH 0 2,92 5 3,99 10 4,4 15 4,71 20 5,07 25 5,76 27 9,2 32 11,56 33,5 11,57
Figura 3. Grafica curva de titulación CH3COOH
TILULACIÓN CH3COOH 14 12
PH
10 8 6 4 2 0 0
5
10
15
20
25
30
35
40
NaOH (ml)
Fuente autores. Figura 4. Grafica promedio de titulación Acido débil – Base fuerte.
Fuente: Tomado de curvas de titulación acido base – en línea http://www.uprh.edu/~royola/index_htm_files/Curvas_Titulacion_Acido_base .pdf Cálculos: 𝐶1 𝐶2 = 𝑣1 𝑣2
V1=0,025l C2=0,99 mol NaOH V2=0,027l 𝐶1 = (0,99𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝑂𝐻 ∗ 0,027𝑙) 0,025𝑙 𝐶1 =
1,0692𝑚𝑜𝑙 𝐿 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻
Análisis de los resultados: Un ácido o base débil está parcialmente disociado en disolución acuosa, y el equilibrio de disociación está gobernado por una constante de
equilibrio. 4 Si observamos la gráfica 3, el punto de equivalencia está en el rango 27mL y corresponde a un pH de 9.2. Se induce que la curva de un ácido débil comienza a elevarse rápidamente a medida que se adicionan los primeros mililitros de base y que la proporción en la que se incrementa disminuye a medida que aumenta la concentración de NaOH esto sucede porque la solución tiene un efecto amortiguador en ese punto. 5 La grafica 3 nos permite identificar los saltos bruscos en el pH de la solución, así mismo que en ese rango se presenta el punto de equivalencia y posteriormente la curva tiende a estandarizarse, debido al efecto de amortiguación y su pH no aumenta en gran medida. Solución del Cuestionario. De acuerdo a cada una de las curvas de titulación obtenidas observamos que en la curva de titulación del ácido fuerte (HCl) con una base fuerte (NaOH) tardo más en manifestarse los cambios de pH conforme se le iba adicionando la base fuerte esto sucede porque el HCl tiene un pH muy fuerte y por ende los cambios de pH en concentraciones bajas no son muy bruscos, pero al momento de estar cerca al punto de equivalencia este da un salto enorme y se debe a que un ácido fuerte no posee propiedades amortiguadoras a comparación de la curva de titulación del ácido débil (CH3COOH) con la base fuerte (NaOH) ya que al principio los cambios de pH no tardaban tanto en manifestarse pero al llegar al punto de equivalencia el cambio de pH por mas concentración de base fuerte que se le agregara no tenía un cambio significativo, esto es debido a que este acido débil al llegar a su punto de equivalencia manifiesta unas propiedades amortiguadoras. Conclusión: La titulación por método volumétrico permite evaluar la concentración desconocida del ácido acético (CH3COOH) a través de la concentración ya conocida del hidróxido de sodio (NaOH), es decir, la cantidad de dicha base necesaria para reaccionar cuantitativamente con esa disolución ácida. El punto final de la titulación es llamado punto de equilibrio que puede conocerse gracias pH metro, los cuales pueden variar sus concentraciones físicas dependiendo del tipo de solución presente; Cuando el grado de un ácido débil se hace de una base fuerte, tal como se añaden gotas de base, los iones de hidróxido añadido reaccionan con una base conjugada, provocando la reacción para mover a la izquierda y los iones hidronio se consume, lo que hace que el pH aumente. Al repetir el proceso varias veces se alcanza el punto de equilibrio, y luego el totalmente calificado. En el desarrollo de la valoración de una base débil con un ácido fuerte, se añaden cada vez que pequeñas cantidades de ácido, los iones hidronio agregados reaccionan con el ácido conjugado, provocando la reacción para mover los iones hidroxilo adecuados y se consumen, que hace que el pH 4
Equilibrio acido base, - en línea -. Disponible en: http://www.fbcb.unl.edu.ar/catedras/analitica/doc/Teoria_2-3-4_Equilibrio_Acido_Base.pdf 5 Química analítica, contenidos teóricos, - en línea -. Disponible en: http://ocw.usal.es/cienciasexperimentales/quimica-analitica/contenidos/CONTENIDOS/4.CONCEPTOS_TEORICOS.pdf
disminuye. Al repetir este proceso varias veces el punto de equilibrio, y después se alcanza la titulación completa. El punto final la titilación se puede determinar cualitativamente uniendo las soluciones de ácido acético e hidróxido de sodio hasta producirse el color rosado pálido, en donde se logró neutralizar el ácido y la base para que quedara la misma cantidad de moles de la base y el ácido por medio de este método. Esta es una reacción rápida por lo cual es un proceso delicado, donde se requiere mucha precisión, ya que de lo contrario se podría ver afectado por el más mínimo error; la mayoría de las veces los resultados teóricos y los resultados prácticos varían puesto que estas últimas, están determinadas por factores ambientales y físicos como en nuestro caso fue la agitación del compuesto. Al tener conocimiento de la concentración desconocida, se puede determinar el porcentaje masa / volumen. Infografía y Bibliografía: -http://www.fbcb.unl.edu.ar/catedras/analitica/doc/Teoria_2-34_Equilibrio_Acido_Base.pdf -http://www.uprh.edu/~royola/index_htm_files/Curvas_Titulacion_Acido_base.pdf -http://ocw.usal.es/ciencias-experimentales/quimicaanalitica/contenidos/CONTENIDOS/4.CONCEPTOS_TEORICOS.pdf -Análisis químico cuantitativo. Daniel C Harris. Editorial Reverté, 2007. ISBN 8429172246.
- Fundamentos de química analítica: equilibrio iónico y análisis químico. Alfonso Clavijo Díaz. Ediciones de la Univ. Nacional de Colombia, 2002 Mejorar la redacción en general del documento. Las conclusiones son más teoría. Seguir con las pautas para presentar informes.
Comentado [LM7]: Estas no son conclusiones es más teoría.
