DETERMINACION DE ALCALINIDAD, POR VOLUMETRIA DE NEUTRALIZACION
Laboratorio de Química Analítica, Universidad de Córdoba – Sede Berastegui - Córdoba
RESUMEN En la práctica de laboratorio de volumetría de neutralización sobre alcalinidad se realizaron diferentes titulaciones titulaciones con las siguientes
soluciones y titulante: NaH CO 3, N a 2 C O 3, N a2 C O3+ NaH CO3, NaOH + N a2 C O 3
, HCl 0! " , para la valoración se emplearon indicadores como lo fueron la Fenolftaleína Y Anaranjado de etilo, la cual se le agrego dos gotas de cada una a las diferentes soluciones, previamente se comenzó a verter el titulante !asta alcanzar el punto del color deseado, tambi"n se logró identificar los elementos e instrumentos #ue se utilizan en el análisis cuantitativo volum"trico, volum"trico, se manejó correctamente los e#uipos y materiales re#ueridos en la práctica como como lo fueron la $ureta, $ureta, %ipetas graduadas, Erlenmeyer, Erlenmeyer, soporte universal& Esto nos permito observar la valoración y establecer el comportamiento de los reactivos e indicadores utilizados en el análisis #uímico cuantitativo volum"trico por el cual se determinó la alcalinidad de las diferentes soluciones estudiadas en la práctica, en la #ue comparamos los resultados volum"tricos de los diferentes grupos del laboratorio&
Palabras claves 'itulación, soluciones, reactivos, especies&
UNI VERSI DAD DE CORDO DOBA FACULTAD DEI NGE GENI ERÍ RÍ A I NGENI ERI A DE ALI MENTOS
1. IN INTRO TRODU DUCC CCIÓ IÓN N (a volumetría de neutralización nos permite conocer el grado de conversión de una reacción cerca al punto de e#uivalencia así como el p) en el punto de e#uivalencia, los ácidos y bases varían en su e*tensión de ionización con #ue un protón puede ser cedido por un ácido y aceptado por una base, lo #ue determina el p) en el punto de e#uivalencia& (as valoraciones ácido + base tienen como fundamento las reacciones #ue se conocen con el nombre de neutralizaciones-, neutralizaciones-, es necesario conocer conocer los principios #ue rigen los e#uilibrios ácido base, con el objeto de comprender, comprender, sí las valoraciones valoraciones son realizables y el por#u" de la variación del p) a lo largo de la valora ión& Es necesario tener un conocimiento claro del p) en el punto este#uiom"trico para elegir el indicador adecuado& .n análisis volum"trico es cual#uier procedimiento basado en la medida del volumen de reactivo necesario para #ue reaccione con el analito& En una valoración al analito se le a/aden incrementos de la disolución del reactivo 0el valorante1 !asta #ue la reacción se completa& A partir de la cantidad c antidad de valorante gastada, se puede gastar la cantidad de analito #ue debía !aber en la muestra&
2. MATE MATERI RIAL ALES ES Y REACTIVOS • • • • • • • • • • •
2 %ipetas 3raduadas 4 m( 5 %ipeta 3raduada de 5m( 5 $ea6er frasco lavador 7olución de )8l 9&5 & %eras de succión Erlenmeyer Fenolftaleína Anaranjado de etilo soporte universal $ureta
UNI VERSI DAD DE CORDO DOBA FACULTAD DEI NGE GENI ERÍ RÍ A I NGENI ERI A DE ALI MENTOS
•
NaH NaH CO3, N a2 C O 3,
•
N a2 C O 3+ NaH CO3,
•
•
+
NaOH N a2 C O3
3. Resula!"s A(8A(;;
, se le adiciono 2 gotas de fenolftaleína, despu"s se tituló con )8l 9&5 0!asta un cambio de color1& A esta misma solución se le agrego 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con )8l 9&5 0!asta un cambio de colo color1 r1&7 &7eg egun undo do,, se proc proced edió ió a titu titular lar la solu solució ción n $ indi indica cada da como como a28=>, despu"s se le adiciono 2gotas de fenolftaleína, luego se tituló con )8l 9&5 0!asta un cambio de color1& A esta misma solución se le agregó 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con )8l 9&5 0!asta un cambio de color1&' color1&'e ercero, rcero, se tituló la solución solución 8 #u" era a28=> a28=> ? a)8= a)8=>, >, de desp spu" u"s s se le adicio adiciono no 2 gota gotas s de feno fenolf lfta tale leín ína, a, lueg luego o se proced procedió ió a titular titular con )8l 9&5 0!asta 0!asta un cambio cambio de color1& color1& A esta misma solución se le agrego 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con )8l 9&5 0!asta un cambio de color1& %or %or @ltimo, se tituló la solución < #u" era a=) ? a28=>, despu spu"s se le adi adiciono 2 gotas de fenolftaleína, luego se procedió a titular con )8l 9&5 0!asta un cambio de color1& A esta misma solución se le agregó 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con )8l 9&5 0!asta un cambio de color1& 7oluciones problema: 7olución A: a)8=> 7olución $: a28=> 7olución 8: a28=> ? a)8=> 7olución <: a=) ? a28=> Tabla 1. ol@menes gastados de )8l 9&5 para la titulación de B soluciones en presencia de dos tipos de reactivos& Ceactivos solución fenolftaleína aranja de metilo A 5&D ml >&B ml $ >&5 ml >&4 ml 8 2&5 ml B& ml < >&4 ml 2& ml
Tabla 2. Cesultados 3rupo5 Ceactivos solución A $ 8
fenolftaleína 5&4 ml >&4 ml >&4 ml
aranja de metilo >&B ml >&4 ml B&5 ml
<
B&9 ml
2&4 ml
Tabla 3. Cesultados grupo2 Ceactivos solución A $ 8 <
fenolftaleína 5&> ml 4&5 ml B&> ml >& ml
aranja de metilo 4&5 ml >&2 ml D&5 ml >&4 ml
Tabla #. Cesultados grupo > Ceactivos solución A $ 8 <
fenolftaleína 5&5 ml 4 ml 2&4 ml 4 ml
aranja de metilo 2 ml B&4 ml B&4 ml >&5 ml
Tabla $. Cesultados grupo B Ceactivos solución A $ 8 <
fenolftaleína 5&5 ml >& ml 5&G ml 2& ml
aranja de metilo >&> ml >&2 ml 4&B ml 2&B ml
Tabla %. %romedio de todos los resultados
A , C D #. Calc Calcul ul"s "s C/LCULOS
Pr"&e!'" "!"s l"s (ru)"s V* VNM 1.3# 3.+# #.22 3.$2.-% $.1# 3.2.-2
( HCl)( Volumen Gastado ) volumen muestra) ( volumenmuestra
[ especie ]=
Nara0a !e &e'l" ( 0.1 N )( 3.04 mL)
[ NaHC O3]=
[ Na2 C O3 ]=
=0,152 N
2 mL
(0.1 N )( 3,58 mL ) 2 mL
[ NaHC O3+ Na2 C O 3 ]=
[ NaOH + Na2 C O 3 ]=
=0,179 N
( 0.1 N )( 5,14 mL) 2 mL
( 0.1 N )( 2.82 mL) 2 mL
=0,257 N
=0,141 N
*e0"lale0a [ NaHC O3]=
[ Na2 C O3 ]=
(0.1 N )( 1.34 mL) 2 mL
(0.1 N )( 4.22 mL) 2 mL
[ NaHC O3+ Na2 C O3 ]=
[ NaOH + Na2 C O 3 ]=
=0,067 N
=0,211 N
( 0.1 N )( 2.86 mL) 2 mL
( 0.1 N )( 3,78 mL) 2 mL
=0,143 N
=0,189 N
$. D'scus'4 D'scus'40 0 !e resula! resula!"s. "s. 7e considera poca alcalinidad por debajo de 599 mgHl de 8a8=>& En las aguas analizadas se !an obtenido valores de alcalinidad comprendidos entre G y 5D mgH( de 8a8=>& El valor medio es de 5>G mgH( de 8a8=>& .n valor superior a 599 mgH( de 8a8=> es adecuado, por#ue si
!ubies !ubi ese e acid acidif ific icac ació ión n de dell agua agua por por alg@n alg@n tipo tipo de cont contami amina naci ción ón,, la alcalinidad #ue posee lograría estabilizar el p)& 8omo era de esperar, al analizar la relación entre el p) y la alcalinidad se obser serva #ue los valores más altos de p) 0más básicos1 se corresponden con valores elevados de alcalinidad& ientras #ue los p) más ácidos se corresponden con valores bajos de alcalinidad& %or otro lado, tambi"n e*iste una relación entre la conductividad y la alcalinidad ya #ue los valores más bajos de conductividad van acompa/ados de valores bajos de alcalinidad&
Al 'ular la s"luc'40 , de carbonato se puede convertir a una de bicarbonato bicarbonato con con solo titularla titularla con )8l )8l el producto producto de este reactiv reactivo o se convierte en la siguiente reacción N a2 C O 3+ HCl −→ NaHC NaHC O3+ NaCl . 0Fenolftaleína1 %)& ,>5 p): >,9
N a2 C O 3+ 2 HCl−→ H 2 C O 3+ 2 NaCl . 0aranja de metilo&1
olumen olumen final de la fenolftaleína 5&D olumen olumen final de naranja de metilo >&B %ara convertir el carbonato en bicarbonato, se necesitará un volumen de )8l en presencia de fenolftaleína igual a la mitad del volumen total en presencia de naranjado de metilo m etilo para titular& titular& Al 'ular u0a s"luc'40 A #ue contiene bicarbonato se produce de la 7iguiente reacción: NaHC O3 + HCl−→ H 2 C O3 + NaCl .
%)& ,>5 p): >,9& olumen olumen final de la fenolftaleína >&5 olumen olumen final de naranja de metilo >&4 NaCl+ H 2 O −¿ → NaCl ¿ NaOH + HCL
NaHCO O3 + NaCl −¿ → NaHC ¿ Na2 CO 3 + HC l
−¿ → H 2 CO 3 + NaCl ¿ Na2 CO 3 + HCl El a=) se neutraliza primero, mientras #ue el a28=> solamente la mitad 0en presencia de fenolftaleína1& 7e denominan mezclas alcalinas a las formadas por combinaciones compatibles de sosa 0!idró*ido sódico1, carbonato y carbonato ácido 0bicarbonato ó !idrogeno carbonato1& 7e efect@a la valoración con un ácido tipo, como )8l, y el análisis se lleva a
cabo en dos pasos: Fenolftaleína 0p) de viraje IG,41: 'iene lugar la titulación del !idró*ido de sodio y del carbonato #u" se transforma en bicarbonato de sodio:
+ ¿ →HCO 3 −¿ ¿ CO 3+ H
(as reacciones #ue pueden producirse serán, por tanto: NaHCO O3 + NaCl −¿ → NaHC ¿ Na2 CO3 + HCl NaCl+ H 2 O −¿ → NaCl ¿ NaOH + HCl
aranja de metilo 0p) de viraje >IB,41& 7i a la disolución anterior se le a/ade naranja de metilo y se sigue valorando !asta coloración rosada, se descompone el bicarbonato de la reacción anterior y el inicial #ue pueda e*istir en la muestra, seg@n la reacción:
+ ¿ →CO 2 ↑ + H 2 O ¿ HCO3 ∓ H
(as reacciones #ue pueden producirse serán, por tanto:
−¿ → CO2 + NaCl + H 2 O ¿ NaHCO3 + HCl
En conclusión, a partir de los resultados de la práctica de volumetría de neutralización los componentes de una solución alcalina contienen a=), a)8=>, a28=>, solos o combinados, pueden e*istir cantidades apreciables de dos o tres componentes&
%. Cues Cues'" '"0a 0ar' r'" " 5P"r 6u7 es '&)"ra0e el a08l's's !e l"s c"&)"0e0es a0er'"res e0 el a(ua !e c"0su&" 9u&a0": 5IEs importante conocer la alcalinidad del agua para realizar procesos de ablandamiento por precipitación, para saber la cantidad de cal y sosa #ue se debe dosificar&
5;u7 "curre cua0!" la alcal'0'!a! es baa e0 el a(ua 6ue va a ser s"&e'!a a raa&'e0" !e )"ab'l' H( H( para mantener la vida acuática& 8uando tiene alcalinidades
inferiores se vuelve sensible a la contaminación, ya #ue no posee la capacidad capacidad de oponerse oponerse a las modificacione modificaciones s #ue generan disminuciones disminuciones de p)&
5Para 6u7 se &'!e la alcal'0'!a! e0 l"s l'='v'a!"s:
7e mide la alcalinidad en los li*iviados %ara ver su posible to*icidad o solubilidad&
5;u7 relac'40 (uar!a la alcal'0'!a! c"0 el )> ? la !ure
5P"r 6u7 s"0 '&)"ra0es l"s carb"0a"s ? b'carb"0a"s e0 el "r(a0's&" !e l"s seres v'v"s: (os seres vivos son capaces de mantener su cuerpo siempre dentro de unas condiciones de p), eso se consigue gracias a unas sustancias denominadas buffer o amortiguador, #ue no se trata más #ue de un sistema formado por un ácido y su correspondiente base conjugada, las principales funciones de las sustancias minerales en los organismos son: formas estructuras es#uel"ticas, mantener un grado de salinidad en el medio interno, etc&
. CONC CONCLU LUSI SION ON Cealizada la práctica de laboratorio y posteriormente el informe sobre alcalinidad podemos concluir #ue se logró determinar la cantidad de sustancia en una muestra, por el m"todo de volumetría de eutralización aplicando los conocimientos ad#uiridos teóricamente comprobando la alcalinidad de diferentes soluciones y mezclas de !idró*ido, carbonatos y bicarbonatos&
-. Ree Reere re0c 0c'a 'a !ttp:HHalcalinidaddelagua&blogspot&comH ;ntroducción a (a Juímica Analítica&
