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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA PARA LA TITULACIÓN
CONDUCTIMÉTRICA
TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROPUESTA TECNOLÓGICA PARA LA
OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO
AUTOR: ALEX WILFRIDO SUÁREZ GONZAGA
QUITO
2017
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARRERA DE INGENIERÍA QUÍMICA
DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA PARA LA TITULACIÓN
CONDUCTIMÉTRICA
TRABAJO DE TITULACIÓN, MODALIDAD PROPUESTA TECNOLÓGICA PARA LA
OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO QUÍMICO
AUTOR: ALEX WILFRIDO SUÁREZ GONZAGA
TUTOR: ING. DIEGO ROBERTO FLORES OÑA
QUITO
2017
iii
© DERECHOS DE AUTOR
Yo, Alex Wilfrido Suárez Gonzaga en calidad de autor del trabajo de titulación,
modalidad propuesta tecnológica: “DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA
PARA LA TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA”, autorizo a la Universidad Central del
Ecuador hacer uso de todos los contenidos que me pertenecen o parte de los que
contiene esta obra, con fines estrictamente académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente
autorización, seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los
artículos 5, 6, 8; 19 y demás pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su
Reglamento.
Asimismo, autorizo a la Universidad Central del Ecuador para que realice la
digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de
conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.
En la ciudad de Quito, a los 19 días del mes de mayo del 2017.
----------------------------------------
Alex Wilfrido Suárez Gonzaga
C.C. 1723433825
alex_wilfri@hotmail.com
iv
APROBACIÓN DEL TUTOR
Yo, Diego Roberto Flores Oña en calidad de tutor del trabajo de titulación modalidad
propuesta tecnológica, titulado “DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA PARA
LA TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA”, elaborado por el estudiante ALEX WILFRIDO
SUÁREZ GONZAGA de la carrera de Ingeniería Química, Facultad de Ingeniería
Química de la Universidad Central del Ecuador, considero que la misma reúne los
requisitos y méritos necesarios en el campo metodológico y en el campo epistemológico,
para ser sometido a la evaluación por parte del jurado examinador que se designe, por
lo que lo APRUEBO, a fin de que el trabajo investigativo sea habilitado para continuar
con el proceso de titulación determinado por la Universidad Central del Ecuador.
En la ciudad de Quito, a los 19 días del mes de mayo del 2017.
------------------------------------------------------------
Ing. Diego Roberto Flores Oña
Tutor de Tesis
v
DEDICATORIA
A mi madre Nancy por apoyarme siempre
y motivarme con amor cada día en las
buenas y malas. A mi padre Oscar que,
desde el cielo, me da fuerzas para seguir
adelante. A mis hermanos Paola y Oscar
por brindarme su ayuda y darme ánimos
siempre.
vi
AGRADECIMIENTOS
A los docentes de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Central del
Ecuador, por sus conocimientos impartidos a lo largo de la carrera.
Al Ing. Diego Flores, tutor de mi trabajo de grado, por sus conocimientos, su tiempo y
dedicación hacia mi persona que me permitieron realizar de la mejor manera este
trabajo.
A la Ing. Patricia Ochoa por sus consejos aportados en la parte de programación para
la culminación de este trabajo.
A mi novia Lili por brindarme su ayuda durante la elaboración de este trabajo, por creer
en mí siempre y por ser un pilar fundamental de mi vida.
A mis amigos Patricio, Edison, Marlon, y Ramiro que estuvieron conmigo en las buenas
y en las malas y que siempre supieron darme ánimos hasta con ocurrencias,
motivándome siempre a seguir adelante.
Y a todos quienes de forma directa o indirecta colaboraron para que este trabajo culmine
exitosamente.
vii
CONTENIDO
Pág.
CONTENIDO ................................................................................................................... vii
LISTA DE TABLAS ........................................................................................................... xi
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................ xii
RESUMEN ...................................................................................................................... xiv
ABSTRACT ...................................................................................................................... xv
INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1
1. MARCO TEÓRICO ...................................................................................................... 3
1.1. Electrolitos ................................................................................................................ 3
1.2. Conductividad ........................................................................................................... 3
1.3. Conductimetría. ........................................................................................................ 4
1.3.1. Ecuación de Kohlrausch. ....................................................................................... 6
1.3.2. Modificación de la ecuación de Kohlrausch. ......................................................... 6
1.3.3. Instrumentación ...................................................................................................... 7
1.3.3.1. Sondas conductivas. ........................................................................................... 7
1.3.3.2. Sondas inductivas ............................................................................................... 8
1.4. Titulación conductimétrica ........................................................................................ 8
1.4.1. Curvas de titulación conductimétrica. .................................................................... 9
1.4.2. Punto de equivalencia. ......................................................................................... 10
1.4.2.1. Método gráfico. .................................................................................................. 10
1.4.2.2. Método de la segunda derivada........................................................................ 10
1.5. Matlab ..................................................................................................................... 11
1.5.1. Interfaz gráfica de usuario (GUI). ......................................................................... 11
1.5.1.1. Componentes de una GUI ................................................................................ 11
1.5.1.2. Comandos básicos ............................................................................................ 13
1.5.1.3. Funciones get y set ........................................................................................... 13
1.5.1.4. Axes. .................................................................................................................. 13
viii
1.5.1.5. Ejecutar el programa. ........................................................................................ 13
2. METODOLOGÍA ......................................................................................................... 14
2.1. Revisión bibliográfica. ............................................................................................ 14
2.2. Titulaciones conductimétricas experimentales ...................................................... 15
2.2.1. Material y equipos ................................................................................................ 15
2.2.2. Sustancias y reactivos.......................................................................................... 15
2.2.3. Procedimiento experimental................................................................................. 16
2.2.4. Datos experimentales........................................................................................... 16
2.2.4.1. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de ácido fuerte con base fuerte. ..................................................................... 16
2.2.4.2. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de ácido débil con base fuerte. ....................................................................... 18
2.2.4.3. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de ácido fuerte con base débil ........................................................................ 19
2.2.4.4. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de ácido débil con base débil. ........................................................................ 19
2.2.4.5. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil. .............................. 20
2.2.4.6. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de precipitación ............................................................................................... 22
2.3. Descripción del programa. ..................................................................................... 22
2.4. Compilación del programa. .................................................................................... 24
2.5. Requerimientos ...................................................................................................... 24
2.6. Estructura del programa. ........................................................................................ 24
2.7. Comprobación del programa.................................................................................. 25
3. CÁLCULOS Y RESULTADOS ................................................................................... 26
3.1. Ácido fuerte con base fuerte .................................................................................. 26
3.2. Base fuerte con ácido débil .................................................................................... 27
3.3. Ácido fuerte con base débil .................................................................................... 27
3.4. Ácido débil con base débil ..................................................................................... 28
3.5. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil ........................................... 28
3.6. Valoración de precipitación .................................................................................... 29
3.7. Cálculo modelo del punto de equivalencia en la titulación de ácido fuerte con
base fuerte (HCl con NaOH) .......................................................................................... 29
ix
3.7.1. Condiciones iniciales ............................................................................................ 29
3.7.2. Cálculo del factor de dilución ............................................................................... 29
3.7.3. Cálculo de la conductividad corregida ................................................................. 30
3.7.4. Cálculo de la primera derivada ............................................................................ 30
3.7.4.1. Calculo del volumen promedio .......................................................................... 30
3.7.4.2. Primera derivada ............................................................................................... 30
3.7.5. Cálculo de la segunda derivada ........................................................................... 30
3.7.5.1. Calculo del volumen promedio .......................................................................... 30
3.7.5.2. Segunda derivada ............................................................................................. 31
3.7.6. Punto máximo....................................................................................................... 31
3.7.7. Método de los mínimos cuadrados ..................................................................... 32
3.7.7.1. Cálculo de la ecuación de la recta correspondiente al primer segmento
rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH ........ 33
3.7.7.1. Cálculo de la Ecuación de la recta correspondiente al segundo segmento
rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH. ....... 35
3.7.8. Volumen de equivalencia. .................................................................................... 36
3.8. Cálculo modelo de concentración del HCl en titulación de ácido fuerte con
base fuerte ...................................................................................................................... 36
3.8.1. Datos de la titulación ............................................................................................ 36
3.8.1.1. Resolución ......................................................................................................... 37
3.9. Concentraciones obtenidas con las Titulaciones experimentales y con el
programa. ....................................................................................................................... 37
3.9.1. Comprobación del programa................................................................................ 37
3.10. Estructura de la Interfaz gráfica del programa .................................................... 43
3.11. Manejo del software ............................................................................................. 43
3.11.1. Mensajes de error. ............................................................................................. 50
3.11.2. Codificación en Matlab. ...................................................................................... 51
3.11.2.1. Datos ingresados ............................................................................................ 51
3.11.2.2. Datos generados ............................................................................................. 51
3.11.2.3. Resultados....................................................................................................... 52
3.11.2.4. Diagrama de bloques de la estructura del programa ..................................... 52
3.11.2.5. Código fuente .................................................................................................. 53
4. DISCUSIÓN ................................................................................................................ 65
5. CONCLUSIONES ....................................................................................................... 67
x
6. RECOMENDACIONES .............................................................................................. 68
CITAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 69
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................... 70
xi
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla 1. Conductividades equivalentes límite de algunos iones a 25ºC (S.cm2/mol) .... 5
Tabla 2. Descripción breve de los componentes básicos de una GUI. ........................ 12
Tabla 3. Valores de volumen y conductividad de titulación de HCl con NaOH ............ 17
Tabla 4. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOH con NaOH . 18
Tabla 5. Valores de volumen y conductividad de titulación de NH4OH con HCl .......... 19
Tabla 6. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOHconNH4OH . 20
Tabla 7. Valores de volumen y conductividad de titulación de Mezcla de Ácidos ........ 21
Tabla 8. Valores de volumen y conductividad de titulación de NaCl con AgNO3 ......... 22
Tabla 9. Resultados de la primera y segunda derivada y punto máximo ..................... 32
Tabla 10. Datos experimentales para cálculo de la ecuación del primer segmento
rectilíneo ......................................................................................................................... 33
Tabla 11.Datos experimentales para cálculo de la ecuación del segundo segmento
rectilíneo ......................................................................................................................... 35
Tabla 12. Concentraciones de analitos obtenidas experimentalmente y con el
programa......................................................................................................................... 37
Tabla 13. Número de Titulaciones conductimétricas analizadas .................................. 38
Tabla 14. Dirección electrónica (Links) correspondientes a los archivos analizados ... 39
Tabla 15. Porcentaje de diferencia de las titulaciones conductimétricas analizadas ... 41
xii
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1. Conductímetro y detalle de celda conductimétrica .......................................... 7
Figura 2. Curva de valoración conductimétrica: (a) ácido fuerte con base fuerte (b)
ácido débil con base fuerte (c) ácido fuerte con base débil (d) ácido débil con base
débil (e) mezcla de ácido fuerte y ácido débil con base fuerte (f) valoración de
precipitación ...................................................................................................................... 9
Figura 3. Punto de equivalencia y punto máximo .......................................................... 11
Figura 4. Componentes básicos de una GUI. (Barragán, 2008) ................................... 12
Figura 5. Portada del Programa ..................................................................................... 25
Figura 6. Ácido fuerte con base fuerte ........................................................................... 26
Figura 7. Base fuerte con ácido débil ............................................................................ 27
Figura 8. Ácido fuerte con base débil ............................................................................ 27
Figura 9. Ácido débil con base débil .............................................................................. 28
Figura 10. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil .................................. 28
Figura 11. Valoración de precipitación ........................................................................... 29
Figura 12. Interfaz gráfica del programa y sus partes ................................................... 43
Figura 13. Ventana selección del tipo de titulación ....................................................... 44
Figura 14. Ventana ingreso de volumen de muestra y concentración del titulante ...... 44
Figura 15. Ventana con datos de volumen añadido y conductividad de la titulación ... 45
Figura 16. Ventana con botones insertar y eliminar fila. ............................................... 45
Figura 17. Menú importar datos de Excel ...................................................................... 46
Figura 18. Ventana selección de archivo ....................................................................... 46
Figura 19. Ventana con datos importados ..................................................................... 46
Figura 20. Ventana con datos graficados ...................................................................... 47
Figura 21. Ventana con punto de equivalencia y ecuaciones de rectas de ajuste ....... 47
Figura 22. Ventana con concentración del analito de la muestra ................................. 48
Figura 23. Menú Guardar datos en Excel ...................................................................... 48
Figura 24. Cuadro de diálogo para guardar archivo ...................................................... 49
Figura 25. Ventana con mensaje de guardado .............................................................. 49
xiii
Figura 26. Menú primera y segunda derivada ............................................................... 49
Figura 27. Ventanas de la primera y segunda derivada ................................................ 50
Figura 28. Mensajes de error ......................................................................................... 50
Figura 29. Mensaje de error al importar celdas vacías ................................................. 51
Figura 30. Diagrama de bloques de la estructura del programa……………………….. 50
Figura 31. Ejemplo titulación ácido fuerte con base débil (HCl con NH4OH) ............... 64
xiv
DISEÑO DE UNA APLICACIÓN INFORMÁTICA PARA LA TITULACIÓN
CONDUCTIMÉTRICA
RESUMEN
Se desarrolló una aplicación informática denominada ConduChem que permite,
mediante los datos analíticos provenientes de titulaciones conductimétricas: ácido fuerte
con base fuerte, base fuerte con ácido débil, ácido fuerte con base débil, ácido débil con
base débil, base fuerte con mezcla de ácido fuerte y acido débil, y Valoraciones de
precipitación; determinar el punto de equivalencia y la concentración del analito en
muestras de forma sencilla y rápida.
Para la elaboración de la aplicación se utilizó el software Matlab ® (R2016a), y el entorno
de programación visual Graphical User Interface (GUI), en el cual se implementaron
criterios matemáticos y químicos para determinar el punto de equivalencia y la
concentración del analito; además se implementó una opción para importar datos desde
un archivo de Microsoft Excel, facilitando el ingreso de los mismos. Se obtuvo una
interfaz gráfica de usuario, sencilla, práctica y fácil de utilizar.
La metodología implementada, y los criterios utilizados para el cálculo del punto de
equivalencia y concentración del analito, son adecuados, ya que los resultados reflejan
un porcentaje de diferencia no superior al 10%, que se consideró aceptable ya que la
aplicación maneja más cifras significativas que los datos experimentales, determinando
así que el programa trabaja correctamente.
PALABRAS CLAVE: /APLICACIÓN INFORMÁTICA / MATLAB / TITULACIONES
CONDUCTIMÉTRICAS /PUNTO DE EQUIVALENCIA
xv
DESIGN OF A COMPUTER APPLICATION FOR CONDUCTIMETRIC
TITRATION
ABSTRACT
The developed computer application, ConduChem, allows by analytical data from
conductimetric titration: strong acid with strong base, strong base with weak acid, strong
acid with weak base, weak acid with weak base, strong base with a strong acid-weak
acid mixture and precipitation assessment to determine in a fast and simple way the
equivalence point and the analyte concentration.
For this, the Matlab ® (R2016a) software and the visual programming environment,
Graphical User Interface (GUI), were used. Mathematical and chemical criteria were
implemented to determine the equivalence point and the analyte concentration. Also, an
option to import data from a Microsoft Excel file was implemented to facilitate their input.
An easy, simple, and practical graphic user interface was obtained.
The implemented methodology and the used criteria to calculate the equivalence and
the analyte concentration are adequate because the results reflect a percentage
difference not superior to 10% which is acceptable. The application handles more
significant digits than experimental data determining that the program operates correctly.
KEYWORDS: / COMPUTER APPLICATION / MATLAB / CONDUCTIMETRIC
TITRATION / EQUIVALENCE POINT
1
INTRODUCCIÓN
En la década de los 80 se introdujeron sistemas de educación virtual como una
herramienta informática para mejorar el nivel de interacción estudiante-docente a través
de un ordenador, a partir de esta fecha se han creado laboratorios virtuales, aplicaciones
informáticas o software que mejoran la calidad de enseñanza de diferentes técnicas
analíticas y además se ha sintetizado y disminuido el tiempo para la realización de los
cálculos correspondientes.
El avance de la tecnología nos obliga a utilizar estas aplicaciones informáticas, sin
olvidar que se las desarrolló a partir de una teoría basada en conceptos teóricos y
prácticos de la química, física y matemática, es por esto que se plantea el diseño de una
aplicación informática que integre todos los conocimientos para determinar la
concentración de un analito en una muestra, la cual abarcará diferentes tipos de
reacciones.
La conductimetría es una técnica instrumental que utiliza la medición de la conductividad
para determinar la concentración de una sustancia en una muestra, la cual
necesariamente debe ionizarse en la solución para permitir el paso de la corriente
eléctrica. La base para realizar esta técnica es la conductividad que tiene un ion que se
ha disociado en una solución, esta técnica analítica fue utilizada por primera vez en 1860
por Kohlrausch, físico alemán que dedicó su vida al estudio de las propiedades
conductimétricas de un electrolito. La conductimetría puede aplicarse para una reacción
ácido-base o una reacción de precipitación, siendo el procedimiento sencillo y aplicable
en diferentes laboratorios y para muchos sistemas.
En el presente estudio se elabora un programa denominado ConduChem el cual permite
determinar las curvas de titulación y la concentración de un analito en una muestra
utilizando como técnica analítica la conductimetría.
La aplicación se desarrolló utilizando una programación estructurada utilizando el
lenguaje de programación Matlab®, trabajando con la versión R2016a, así como el
2
Entorno integrado de programación visual Graphical User Interface (GUI) para la
creación de una interfaz gráfica de usuario sencilla, practica y fácil de utilizar. Además
de calcular la concentración del analito el programa muestra el punto de equivalencia y
las ecuaciones de las rectas de ajuste que intervienen en el cálculo del mismo.
Con respecto a las evaluaciones y a los resultados obtenidos mediante el programa se
concluye que la metodología implementada, así como, los criterios utilizados para el
cálculo del punto de equivalencia y concentración del analito, son correctos, ya que se
comparó los resultados con los obtenidos en titulaciones conductimétricas de artículos
de revistas, libros y trabajos de grado, dando concentraciones del analito en la muestra
con un rango de diferencia no superior al 10%.
3
1. MARCO TEÓRICO
1.1. Electrolitos
Son sustancias que se disocian (separan) en solución y que conducen la corriente
eléctrica. Los electrolitos se disocian en iones positivos y negativos. (Heitz & Horne,
2006, p.4)
Los medios iónicos de interés están constituidos por la combinación de dos o más
electrolitos y se conocen como disoluciones electrolíticas.
1.2. Conductividad
La conductividad eléctrica, se define como la capacidad que tienen las sales en solución
(electrólitos) para transportar la corriente eléctrica. El agua pura realmente no conduce
la corriente, pero el agua con sales disueltas conduce la corriente eléctrica. Los iones
cargados positiva y negativamente son los que permiten el transporte de la corriente, y
la cantidad conducida dependerá del número de iones presentes y de su movilidad.
Generalmente en las soluciones acuosas, entre mayor sea el número de sales disueltas,
mayor será la conductividad. (Canales & Molina, 2010, p.151)
En el caso de los conductores metálicos la conducción de la electricidad se debe al
movimiento de los electrones, mientras que en el caso de las disoluciones electrolíticas
se da por la migración de los iones bajo la influencia de un gradiente de potencial,
cuando la disolución se somete a un campo eléctrico, los iones se moverán al azar en
uno u otro sentido, en función de su carga.
La velocidad a la que se mueven los iones en la disolución depende de los siguientes
factores:
- Movilidad de los iones, que está definida por su carga y tamaño: una mayor carga y
un menor tamaño dan lugar a mayor velocidad de migración
- Viscosidad de la disolución: Una mayor viscosidad influye en una menor velocidad
de migración.
4
- Gradiente de Potencial: A medida que aumenta el potencial eléctrico al que es
sometida la disolución, los iones se mueven con mayor velocidad. (Bermejo y Moreno,
2014, p.96)
1.3. Conductimetría.
La conductimetría establece que las soluciones electrolíticas se comportan como
conductores eléctricos, donde los iones en solución son los que permiten el transporte
de cargas. Cuando un conductor obedece a la ley de Ohm, dicha conducción se
comprueba en el volumen de solución delimitado por la distancia entre dos electrodos
de posición fija. Esta condición experimental se cumple en arreglos denominados celdas
conductimétricas. (Baeza & García, 2011, p.16)
La resistencia eléctrica de una solución medida con una celda conductimétrica está
dada por la ecuación (1):
𝑅 = 𝜌ℓ
𝐴 (1)
𝑅 = resistencia eléctrica de la solución []
𝜌 = resistividad eléctrica [ cm]
ℓ = longitud entre los electrodos [cm]
𝐴 = Área traslapable de los electrodos [cm2]
La relación longitud/área es característica de cada arreglo de electrodos y se denomina
constante de celda conductimétrica, 𝑘𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎. Es muy importante la integridad de esta
constante durante un experimento si se desea precisión en los resultados.
Se define la conductancia en la ecuación (2) como el inverso de la resistencia de la
solución, 𝐿 = 𝑅−1, y la conductividad específica como el inverso de la resistividad, 𝜅= 𝜌−1.
Las unidades de la conductancia están dadas en siemens, 𝑆 = Ω−1, y la conductividad
específica en 𝑆/𝑐𝑚.
𝐿 =1
𝑅=
κ
𝑘 𝑐𝑒𝑙𝑑𝑎 (2)
La relación entre la conductividad y la concentración se define por medio de la
conductividad molar o equivalente en la ecuación (3) y (4), dependiendo de las unidades
usadas para expresar la concentración, como se describe a continuación.
Λ𝑀 =κ
𝐶0 (3)
5
Λ𝑒𝑞 =κ
𝑁 (4)
Donde:
ΛM = conductividad molar [S/cm2 mol]
C0 = concentración molar [mol/cm3]
Λeq = conductividad equivalente [S/cm2 eq]
𝑁 = concentración equivalente [eq/cm3]
La asignación a cada sustancia de un valor estándar de conductividad equivalente (o
molar) se realiza en condiciones de dilución infinita; se habla entonces de conductancia
equivalente límite (o conductancia molar límite).
La conductancia limite también se puede expresar como la suma de las contribuciones
de las conductividades iónicas de cada una de las especies constituyentes (a dilución
infinita) como se puede ver en la ecuación (5)
Λ𝑒𝑞0 = 𝑧+ ∗ Λ+
0 + 𝑧− ∗ Λ−0 (5)
Donde z representa la carga de cada ion.
Es importante destacar el hecho de que la contribución de cada ion a la conductividad
de una disolución, por unidad de carga eléctrica oscila entre valores muy parecidos, a
excepción de los iones H+ y OH- cuyos valores de conductividad equivalente límite es
marcadamente superior a la del resto de iones.(Bermejo y Moreno, 2014, p.99)
Tabla 1. Conductividades equivalentes límite de algunos iones a 25ºC
(S.cm2/mol)
6
1.3.1. Ecuación de Kohlrausch. Kohlrausch determinó que la conductividad de los
electrolitos fuertes en soluciones diluidas puede expresarse según la ecuación (6) como:
Λ = Λ0 − 𝑚√𝑐 (6)
donde Λ0 (conductividad equivalente a dilución infinita) y m son constantes para cada
electrolítico. La gráfica de Λ frente a √𝑐 es una línea recta. A medida que la
concentración aumenta la linealidad del modelo representado por la ecuación (6) se
pierde, esto se debe a la interferencia mutua de los iones. El ordenamiento de los iones
en la solución no es totalmente aleatorio. En las cercanías de un catión hay más iones
negativos que iones positivos, de igual modo sucede con un anión. A medida que el
electrolito este más concentrado la fuerza de atracción eléctrica entre los iones de signo
opuesto es más intensa, esta es una fuerza retardadora que actúa disminuyendo la
movilidad de los iones y como consecuencia hay una disminución de la conductividad.
(Reátegui, 2006, p.20)
1.3.2. Modificación de la ecuación de Kohlrausch. T. Shedlovsky propuso una
modificación empírica de la ecuación de Kohlrausch basada en sus observaciones para
concentraciones mayores a 0.1N. La ecuación empírica de la conductancia según la
ecuación (7) tiene la forma:
Λ = Λ0 − 𝑚1 ∗ 𝑐1/2 + 𝑚2 ∗ 𝑐 + 𝑚3 ∗ 𝑐3/2 + … (7)
El término Λ0 tiene el significado que ya conocemos y la constante m1 tiene un valor
negativo similar a la ecuación de Kohlrausch, m2 tiene un valor positivo y m3 un valor
negativo.
Para aplicar este método es necesario conocer la conductividad equivalente a dilución
infinita de cada electrolito y aplicar el método de mínimos cuadrados en un ambiente
solver de Microsoft Excel en un rango de concentración de 0 a 1N para determinar los
coeficientes mi.
El modelo de T. Shedlovsky puede aplicarse a una gran variedad de electrolitos fuertes
en un amplio rango de concentraciones.(Reátegui, 2006, p.21)
7
1.3.3. Instrumentación Un sistema de medida de la conductividad en el laboratorio está
determinado por una sonda, celda o célula de conductividad, que se sumerge en la
disolución a analizar conectada a un dispositivo de lectura, donde la señal medida por
la celda se transforma y ajusta para ser indicada en una pantalla digital como
conductividad.
Existen dos tipos de sondas de conductividad según el tipo de funcionamiento:
conductivas e inductivas (Bermejo y Moreno, 2014, p.100).
Figura 1. Conductímetro y detalle de celda conductimétrica.
1.3.3.1. Sondas conductivas. Miden la conductancia de una disolución a partir de la
resistencia que presenta al paso de la corriente eléctrica y la aplicación de la ley de ohm;
la corriente eléctrica debe situarse en un cierto volumen de disolución establecido entre
dos electrodos, enfrentados y separados por una distancia fija, delimitando el volumen
de la celda y fijando el valor de la constante de celda.
Los electrodos pueden estar compuestos por grafito, acero inoxidable, titanio o, más
comúnmente, platino. En este último caso la superficie de los electrodos suele estar
recubierta por una fina capa de platinado para aumentar el área superficial y minimizar
así fenómenos de polarización. Estos electrodos de platino platinado son los que se
deben utilizar en el caso de medidas que exijan una gran exactitud. (Bermejo y Moreno,
2014, p.101)
Los electrodos están protegidos por un cuerpo cilíndrico, de vidrio o material plástico,
abierto por la parte inferior a modo de campana, para sumergir los electrodos en la
disolución que se va analizar; de esta forma se evita el movimiento brusco de la
disolución en la celda y la posibilidad de medidas erróneas. Una vez que los electrodos
están en contacto íntimo con la disolución se aplica un potencial alterno de frecuencia
suficientemente alta para minimizar la polarización por concentración y la electrólisis de
8
las sustancias disueltas. (Bermejo y Moreno, 2014)
1.3.3.2. Sondas inductivas Estas sondas están constituidas por dos bobinas en el
interior de una carcasa en forma de anillo, a través y alrededor del cual fluye el líquido
del que queremos conocer la conductividad. Sobre la primera bobina se aplica el voltaje
V1 que induce una corriente en la segunda bobina, cuyo valor depende de la resistencia
del líquido que rodea a ambas.
Las ventajas de las sondas inductivas son las siguientes:
- No requieren electrodos, por lo que no hay efectos de polarización.
- Proporcionan mediciones exactas en productos o disoluciones con un alto nivel de
suciedad y tendencia a sedimentar.
- El sensor está completamente aislado de la muestra. (Bermejo y Moreno, 2014)
1.4. Titulación conductimétrica
La conductimetría se puede utilizar para poner de manifiesto el punto final de una
valoración, en sustitución de los indicadores visuales, al igual que en el caso de las
valoraciones potenciométricas. Para ello se mide la variación de la conductividad de una
disolución problema a medida que se añade un agente valorante desde una bureta.
Durante una titulación conductimétrica el volumen de la disolución crece
constantemente, lo que genera curvas de titulación no lineales, a menos que se corrija
la conductividad por este efecto. La corrección puede efectuarse multiplicando la
conductividad observada por el factor (Vo + V) / Vo, donde Vo es el volumen inicial de
la disolución y V es el volumen total del reactivo titulante agregado. La corrección
presupone que la conductividad es una función lineal de la dilución. (Cáñez, García,
Bernal, Federico, & Wicochea, 2011, p.168)
La medición de la conductividad de una disolución en el transcurso de una operación
química de titulación permite poner en evidencia el punto final de valoración. En
particular el monitoreo del punto final por medición conductimétrica es usado en
disoluciones muy diluidas. Por ejemplo, las valoraciones titulométricas de los ácidos y
las bases en concentraciones entre 100 umol/L y 1 umol/L cuya detección es difícil por
medición potenciométrica del 𝑝𝐻 pueden efectuarse conductimétricamente.
9
En general las valoraciones de óxido-reducción no son monitoreables por
conductimetría ya que algunos de los medios de reacción necesarios para asegurar una
buena cuantitatividad requieren de la presencia de medios ácidos concentrados. La alta
concentración y movilidad del ion 𝐻+ no permite diferenciar los cambios en la
conductividad de los iones de interés durante la titulación. (Baeza & García, 2011, p.24)
1.4.1. Curvas de titulación conductimétrica. Las curvas obtenidas en una valoración
conductimétrica muestran formas diferentes según la reacción química involucrada,
pero en general presentan segmentos rectilíneos con diferente pendiente antes y
después del punto de equivalencia como se puede observar en la figura 2. (Bermejo y
Moreno, 2014, p.105)
Figura 2. Curva de valoración conductimétrica: (a) ácido fuerte con base fuerte (b)
ácido débil con base fuerte (c) ácido fuerte con base débil (d) ácido débil con base
débil (e) mezcla de ácido fuerte y ácido débil con base fuerte (f) valoración de
precipitación.
a) b)
c) d)
e) f)
10
La figura 2(a) muestra la curva de valoración conductimétrica de un ácido fuerte (HCl)
con una base fuerte (NaOH) El tramo lineal descendente antes del punto de equivalencia
corresponde a la disminución de la conductividad debida a la neutralización de los
protones presentes en la disolución, provenientes de la disociación del HCl; el contraión
(Cl-) aporta una conductividad constante a lo largo de la valoración. Por otro lado, la
adición de agente valorante (NaOH) aporta iones Na+ que incrementan la conductividad
linealmente. En el punto de equivalencia todos los protones en disolución han sido
neutralizados por lo que la conductividad presenta un mínimo la adición posterior de
agente valorante da lugar a un aumento de la conductividad debido al aporte lineal de
iones hidroxilo. (Bermejo y Moreno, 2014, p.106)
1.4.2. Punto de equivalencia. Dicho punto corresponde a la cantidad de reactivo
titulante que equivale químicamente a la sustancia que se está titulando. El
advenimiento de técnicas instrumentales de análisis permitió incorporar nuevas formas
de detección de este punto equivalente, que son más exactas que las que utilizan
sustancias indicadoras visuales. La conductividad de una disolución varía con un
comportamiento prácticamente lineal en algunas regiones, de manera que el punto de
equivalencia puede ilustrarse gráficamente como la intersección entre dos líneas.
(Cáñez et al., 2011, p.166)
1.4.2.1. Método gráfico. Consiste en graficar los datos de conductividad en función del
volumen de reactivo. El punto de intersección entre los segmentos rectilíneos
corresponde a la disminución de conductividad debida a la neutralización de los
protones presentes en la disolución, se estima visualmente o analíticamente y se toma
como punto final.
1.4.2.2. Método de la segunda derivada. Implica calcular el cambio de conductividad
por unidad de volumen de titulante. El gráfico de estos datos en función del volumen
promedio V, produce una curva con un máximo que corresponde al punto de inflexión.
Si la curva es simétrica, el punto máximo de la pendiente coincide con el de equivalencia.
11
Figura 3. Punto de equivalencia y punto máximo
1.5. Matlab
Matlab es un potente lenguaje diseñado para la computación técnica. El nombre Matlab
proviene de Matrix Laboratoy, dado que el tipo de dato básico que gestiona es una matriz
(array). Matlab puede ser utilizado en computación matemática, modelado y simulación,
análisis y procesamiento de datos, visualización y representación de gráficos, así como
para el desarrollo de algoritmos. En la industria se utiliza habitualmente en investigación,
desarrollo y diseño de prototipos. (Gilat, 2005)
1.5.1. Interfaz gráfica de usuario (GUI). GUIDE es un entorno de programación visual
disponible en Matlab para realizar y ejecutar programas que necesiten ingreso continuo
de datos. Tiene las características básicas de todos los programas visuales como visual
basic o visual C++.
Una aplicación GUIDE está conformada por dos archivos con extensiones diferentes:
.m y .fig El archivo .fig es aquel que contiene toda la interfaz gráfica (botones de control,
menús, graficas) mientras que el archivo .m contiene toda la codificación
correspondiente a los botones de control generados en el archivo .fig. Cada vez que se
adicione un nuevo elemento en la interfaz gráfica, se genera automáticamente un código
en el archivo .m. (Barragán, 2016, p.21)
Los archivos .fig y .m deben tener el mismo nombre y generalmente deben residir en el
mismo directorio. Cuando se guarda por primera vez la aplicación, GUIDE abrirá
automáticamente el archivo M en el MATLAB editor. (Arellano, 2013)
1.5.1.1. Componentes de una GUI Cada componente de la aplicación posee
propiedades. Las propiedades permiten establecer las características del componente.
Punto Máximo
(Correspondiente al
punto de
equivalencia)
Punto de equivalencia
12
Éstas se establecen modificando sus valores. GUIDE provee de la herramienta Property
Inspector, para poder realizar el mantenimiento de las propiedades de cada
componente. Cuando se da doble clic en un componente se visualiza el Property
Inspector listando las propiedades del componente.(Arellano, 2013)
Cada vez que se añada un nuevo componente a la aplicación, GUIDE asignará valores
por defecto a sus propiedades, los cuales podrán ser luego personalizables según la
necesidad de la aplicación que estemos desarrollando.
Todos los componentes tienen la propiedad Tag, la cual permite referenciar al
componente dentro del código fuente. Todos los Tags de una aplicación GUIDE
conforman una estructura llamada handles, a través de la cual se hace referencia al
componente en el código fuente. (Arellano, 2013)
Los componentes de una GUI en MATLAB son:
Figura 4. Componentes básicos de una GUI. (Barragán, 2008)
La siguiente tabla muestra una descripción breve de los componentes básicos del
entorno de diseño (GUI).
Tabla 2. Descripción de los componentes básicos de una GUI. (Barragán, 2008)
Control Valor de estilo Descripción
Check box checkbox' Indica el estado de una opción o atributo
Editable text edit' Caja para editar texto
Pop-up menu popupmenu' Provee una lista de opciones
Lis Box lisbox' Muestra una lista deslizable
Push Button pushbutton' Invoca un elemento inmediatamente
Radio Button radio' Indica una opción que puede ser seleccionada
Toggle Button togglebutton' Solo dos estados, "on" o "off"
Slider slider' Usado para representar un rango de valores
Static Text text' Muestra un string de texto en una caja
Panel button Agrupa botones como un grupo
Button Group Permite exclusividad de selección con los radio button
13
1.5.1.2. Comandos básicos Básicamente se necesita entender cinco comandos para
poder describir una GUI: uimenu (menus desplegables), uicontrol (Botones de control),
funciones get, set y axes. Lo que hace relativamente complicados a estos comandos
es el gran número de formas de uso que tiene. (Esqueda, 2002)
1.5.1.3. Funciones get y set La asignación u obtención de valores de las variables se
efectúa mediante las sentencias get y set. Por ejemplo, si queremos que la variable
VolM tenga el valor del edit escribimos
VolM=get(handles.edit1,'String'); (8)
Para asignar el valor a la variable VolM al static text etiquetado como text1 escribimos
set(handles.text1,'String',VolM); (9)
Estas funciones son indispensables ya que nos permiten trabajar con los valores que se
ingresan en la interfaz gráfica (Barragán, 2008)
1.5.1.4. Axes. Al crear una interfaz de usuario, a menudo hay necesidad de trazar una
o más gráficas dentro de la interfaz. Podemos usar el comando subplot para este fin,
pero el comando axes es más flexible y ofrece opciones versátiles a los programadores.
El comando axes abre un eje en un punto especificado dentro de una ventana de figura
1.5.1.5. Ejecutar el programa. Al terminar la programación se procede a ejecutar la
aplicación y para ello Invocamos a la aplicación a través de su nombre desde la ventana
de comandos o dando clic en el botón Run que se encuentra en el editor de archivos.
(Arellano, 2013)
14
2. METODOLOGÍA
En este capítulo se presenta una descripción general de la metodología seguida para la
elaboración de un programa mediante la plataforma de programación Matlab®
(R2016a), así como el Entorno Integrado de programación visual, Graphical User
Interface (GUI), que permita llevar a cabo el cálculo de puntos de equivalencia y
concentraciones de muestras problema correspondientes a las siguientes titulaciones
conductimétricas:
• Acido fuerte con Base fuerte
• Base fuerte con ácido débil
• Acido fuerte con base débil
• Acido débil con base débil
• Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil
• Valoraciones de precipitación
2.1. Revisión bibliográfica.
Se realizó una extensa investigación bibliográfica en diferentes fuentes de información,
tales como: trabajos de grado, artículos de revistas científicas, libros especializados,
determinando procedimientos básicos para el cálculo del punto de equivalencia en
titulaciones conductimétricas. Además, se investigó el procedimiento básico para
realizar una titulación utilizando la conductividad y los tipos de curvas que se obtienen
con este tipo de titulaciones. Una vez definidos todos estos conceptos, se estudió los
métodos numéricos para el tratamiento de los datos analíticos. Por último, se analizó los
conceptos sobre programación como: comandos básicos, características fundamentales
de la plataforma de programación Matlab®(R2015b), así como el Entorno Integrado de
programación visual Graphical User Interface (GUI).
15
2.2. Titulaciones conductimétricas experimentales
Se realizaron Titulaciones Conductimétricas experimentales correspondientes a cada
tipo de titulación que se va a utilizar en el programa, con el fin de analizar cada tipo de
curva que se obtiene, y realizar la codificación del punto de equivalencia mediante el
método numérico que más se ajuste a los datos analíticos respectivamente. Además,
se comparó los resultados obtenidos experimentalmente con los obtenidos con el
programa presentados en el siguiente capítulo de cálculos y resultados.
Para realizar las titulaciones conductimétricas se procedió de la siguiente manera:
2.2.1. Material y equipos
• Vasos de precipitación V=200mL Ap. ± 50ml
V=100mL Ap. ± 20ml
• Pipetas V=1mL Ap. ± 0,01ml
V= 5mL Ap. ± 0,1ml
• Balones aforados V= 100mL
V= 50mL
• Agitador de vidrio
• Bureta V= 25mL Ap. ± 0,1ml
• Pinza para bureta
• Soporte Universal
• Balanza analítica Rango: 0-220g
Ap. ± 0,0001g
Marca: Boeco
• Medidor de conductividad Rango: 0.001 µS/cm to 3000 mS/cm
Marca: Thermo Scientific
Modelo: Orion Star A212
2.2.2. Sustancias y reactivos
• Agua tipo I H2O(l)
• Ácido clorhídrico concentrado HCl(l)
• Ácido Acético CH3COOH(l)
• Hidróxido de sodio NaOH(s)
• Cloruro de sodio NaCl(s)
• Hidróxido de amonio NH4OH(l)
• Nitrato de Plata AgNO3(s)
16
2.2.3. Procedimiento experimental
• Calibrar el medidor de conductividad con una solución patrón de KCl o la que
especifique el manual.
• Limpiar y enjuagar todos los materiales de vidrio con agua tipo I
• Enjuagar la sonda de conductividad con agua tipo I
• Medir cierta cantidad del analito y colocarlo en el vaso de precipitación
• Llenar la bureta con una cantidad de titulante.
• Sumergir la sonda de conductividad en el vaso que contiene el analito y registrar la
primera medición (sin adicionar titulante todavía) y enjuagar la sonda con agua tipo I
al terminar.
• Verter una pequeña cantidad del titulante y agitar.
• Sumergir la sonda de conductividad y registrar la medición, después enjuagarla con
agua tipo I
• Repetir los pasos anteriores hasta que se note un cambio en la conductividad, la
conductividad va disminuyendo hasta cierto punto, después comienza a aumentar
hasta finalizar la titulación, o la conductividad va aumentando relativamente de forma
equitativa desde el inicio hasta que en cierto punto se da un aumento brusco y
después continúa subiendo equitativamente.
• Registrar el volumen final.
• Calcular la concentración del analito usando los datos obtenidos.
2.2.4. Datos experimentales En las siguientes páginas se indican los datos
experimentales obtenidos de los diferentes tipos de titulaciones conductimétricas
realizadas en el laboratorio
2.2.4.1. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de Ácido fuerte con base fuerte.
En la siguiente tabla 3 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la
titulación conductimétrica de 50 ml de HCl con NaOH (0,01N)
17
Tabla 3. Valores de volumen y conductividad de titulación de HCl con NaOH
Volumen
NaOH, ml
Conductividad,
mS/cm
0 3,748
2 3,533
4 3,325
6 3,148
8 2,976
10 2,814
12 2,660
14 2,510
16 2,374
18 2,249
20 2,123
22 2,010
24 1,902
26 1,803
28 1,699
30 1,612
32 1,518
34 1,432
36 1,351
38 1,273
40 1,205
42 1,135
44 1,067
46 1,003
48 0,941
50 0,880
Volumen
NaOH, ml
Conductividad,
mS/cm
52 0,820
54 0,767
56 0,712
58 0,660
60 0,632
62 0,635
64 0,649
66 0,666
68 0,684
70 0,703
72 0,717
74 0,739
76 0,755
78 0,772
80 0,787
82 0,804
84 0,818
86 0,834
88 0,849
90 0,861
92 0,875
94 0,889
96 0,893
98 0,903
100 0,909
18
2.2.4.2. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de Ácido débil con base fuerte.
En la siguiente tabla 4 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la
titulación conductimétrica de 50 ml de CH3COOH con NaOH (0,01N)
Tabla 4. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOH con
NaOH
Volumen de
NaOH, ml
Conductividad,
uS/cm
36 492,1
38 527,7
40 564,8
42 595,0
44 627,5
46 659,5
48 689,3
50 714,4
52 741,0
54 766,0
56 793,7
58 815,5
60 839,9
62 860,8
64 882,9
66 902,1
68 923,0
70 940,7
Volumen de
NaOH, ml
Conductividad,
uS/cm
0 103,9
2 91,8
4 96,9
6 113,9
8 131,1
10 151,4
12 169,8
14 189,8
16 210,2
18 227,7
20 244,9
22 259,8
24 274,2
26 299,6
28 333,6
30 376,2
32 415,9
34 456,0
19
2.2.4.3. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de Ácido fuerte con base débil
En la tabla 5 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación
conductimétrica de 50 ml de NH4OH con HCl (0,05N).
Tabla 5. Valores de volumen y conductividad de titulación de NH4OH con HCl
2.2.4.4. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de Ácido débil con base débil.
En la tabla 6 se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación
conductimétrica de 50 ml de CH3COOH con NH4OH (0,1N).
Volumen
de HCl, ml
Conductividad,
mS/cm
0 15,61
2 14,54
4 13,31
6 12,13
8 11,03
10 10,02
12 9,04
14 8,08
16 7,24
18 6,43
20 5,67
22 4,911
24 4,24
Volumen
de HCl, ml
Conductividad,
mS/cm
26 3,64
28 3,59
30 3,53
32 3,46
34 3,39
36 3,33
38 3,28
40 3,22
42 3,16
44 3,10
46 3,05
48 3,01
50 2,97
20
Tabla 6. Valores de volumen y conductividad de titulación de CH3COOH con
NH4OH
2.2.4.5. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de Base fuerte con Mezcla de Ácido fuerte y Ácido débil.
En la tabla se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación
conductimétrica de NaOH (0,1N) con la mezcla de 25 ml de HCl y 25 ml de CH3COOH
Volumen de
NH4OH, ml
Conductividad,
uS/cm
0 593
2 651
4 1139
6 1622
8 2028
10 2501
12 2904
14 3309
16 3670
18 3995
20 4311
22 4598
24 4891
26 5163
28 5400
30 5618
32 5846
34 6059
36 6262
38 6452
40 6626
Volumen de
NH4OH, ml
Conductividad,
uS/cm
42 6800
44 6949
46 7008
48 6861
50 6704
52 6560
54 6473
56 6344
58 6211
60 6129
62 6030
64 5915
66 5820
68 5686
70 5636
72 5589
74 5491
76 5394
78 5318
80 5233
21
Tabla 7. Valores de volumen y conductividad de titulación de Base fuerte con
mezcla de Ácido fuerte y ácido débil
Volumen de
NaOH, ml
Conductividad,
uS/cm
52 7,823
54 7,911
56 8,035
58 8,148
60 8,237
62 8,295
64 8,404
66 8,495
68 8,585
70 8,645
72 8,715
74 8,774
76 8,863
78 9,227
80 9,635
82 9,984
84 10,280
86 10,600
88 10,960
90 11,270
92 11,560
94 11,870
96 12,150
98 12,450
Volumen de
NaOH, ml
Conductividad,
uS/cm
0 33,470
2 31,620
4 29,230
6 26,760
8 24,680
10 22,710
12 20,820
14 19,000
16 17,350
18 15,750
20 14,300
22 12,950
24 11,580
26 10,340
28 9,194
30 8,094
32 7,266
34 6,969
36 6,992
38 7,118
40 7,209
42 7,363
44 7,443
46 7,575
48 7,659
50 7,767
22
2.2.4.6. Datos de conductividad y volumen obtenidos experimentalmente de la
titulación de precipitación
En la tabla se muestran los datos obtenidos experimentalmente de la titulación
conductimétrica de 50 ml de NaCl con AgNO3 (0,01N)
Tabla 8. Valores de volumen y conductividad de titulación de NaCl con AgNO3
2.3. Descripción del programa.
El programa de ingeniería denominado ConduChem tiene como objetivo sintetizar los
cálculos de una titulación conductimétrica y ahorrar tiempo en el cálculo de los
resultados. Para alcanzar este propósito, el programa cuenta con una interfaz amigable
Volumen de
NaCl, ml
Conductividad,
uS/cm
0 1088,0
2 1072,0
4 1039,0
6 1007,0
8 974,4
10 943,2
12 909,4
14 879,4
16 855,0
18 830,9
20 808,7
22 787,0
24 764,6
26 745,9
28 726,3
30 710,5
32 694,8
34 679,0
Volumen de
NaCl, ml
Conductividad,
uS/cm
36 661,4
38 646,8
40 630,3
42 616,6
44 601,5
46 590,6
48 575,5
50 562,8
52 570,8
54 584,9
56 597,2
58 610,4
60 620,1
62 629,8
64 641,1
66 649,9
68 660,8
70 670,4
23
con el usuario. El cual fue elaborado para que específicamente realice los cálculos para
las siguientes titulaciones:
Acido fuerte con base fuerte
Base fuerte con Acido débil
Acido fuerte con base débil
Acido débil con base débil
Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil
Valoraciones de precipitación.
Para el cálculo del punto de equivalencia se utilizó la segunda derivada de la
conductividad con respecto al volumen ya que se encontró que era el método más
acertado para poder realizar éste cálculo. De la misma manera se utilizó el método de
los mínimos cuadrados para poder sacar rectas que mejor se ajustaran a los datos y se
utilizó ecuaciones para calcular la concentración de una dilución, para obtener la
concentración del analito.
Para elaborar el lenguaje de programación se utilizó el Entorno Integrado de
programación visual Graphical User Interface (GUI), el cual contiene un módulo de
trabajo que consta de: los seis tipos de titulaciones conductimétricas a escoger, dos
tablas una con los datos ingresados y otra con los datos corregidos, una gráfica de los
datos analíticos, las regresiones para estimar el punto de equivalencia, los resultados,
las rutinas de cálculo y la interfaz gráfica de usuario. Adicional a esto se codificó la
interfaz de iniciación del programa, que se presenta a manera de portada al iniciar el
mismo. El entorno, a su vez, se subdivide en tres pestañas con varias secciones. En la
primera pestaña se encuentran las siguientes secciones: Importar, para poder importar
los datos de la titulación conductimétrica desde un archivo de Microsoft Excel, Guardar
como Excel, para poder guardar los resultados que se obtienen de las titulaciones
conductimétricas en un archivo de Microsoft Excel, Salir, para poder salir del programa.
En la segunda pestaña podemos observar dos secciones: con la primera se visualiza la
gráfica de la primera derivada junto con su respectiva tabla de datos y en la segunda los
resultados de la gráfica de la segunda derivada junto con su respectiva tabla de datos.
En la tercera pestaña podemos observar dos secciones: La primera presenta
información acerca de las instrucciones de uso y en la segunda se presentan datos
sobre el alcance del programa.
24
2.4. Compilación del programa.
Se procedió a la creación del programa de instalación de la aplicación, el cual contiene
todas las rutinas de cálculo utilizadas y la interfaz gráfica de usuario. Además, se
empaquetó toda la información necesaria para que el programa se ejecute sin ningún
inconveniente en cualquier computador que cuente con sistema operativo Windows de
32 o 64 bits. Para la creación del programa de instalación Matlab utiliza Application
Compiler para compilar el programa, el cual genera un archivo .exe, que contiene la
versión compilada del programa.
2.5. Requerimientos
Esta aplicación informática se ejecutó en una computadora con las siguientes
características: Microsoft Windows 10 Home, sistema operativo de 64 bits
Procesador: Intel® Celeron ® CPU N2840 a 2,16 GHz.
Memoria RAM: 4 GB.
Espacio en disco: 42 GB de espacio libre en el disco
Para que la aplicación se ejecute con normalidad la computadora debe presentar los
siguientes requerimientos mínimos:
Sistema operativo de 64 bits
Microsoft Windows XP / Vista/ Windows 7 Professional / Windows 8/Windows 10Home
Procesador: Intel Pentium IV o equivalente a 2,6 GHz.
Memoria: 2 GB.
Espacio en disco: 1 GB de espacio libre en el disco.
2.6. Estructura del programa.
La aplicación informática cuenta con una portada como se observa en la figura 5, que
se presenta al iniciar el programa, en esta ventana se indica el Nombre del Programa,
logos, versión y autor del programa y seguidamente se abrirá otra ventana con el
entorno de trabajo.
25
Figura 5. Portada del Programa
2.7. Comprobación del programa.
Para verificar el funcionamiento del programa se realizó la evaluación del mismo,
tomando varios ejemplos de titulaciones conductimétricas obtenidas de biografía
especializada. El proceso y los resultados obtenidos se explicarán en el siguiente
capítulo.
26
3. CÁLCULOS Y RESULTADOS
Se realizaron seis titulaciones conductimétricas experimentales correspondientes a los
siguientes tipos:
• Acido fuerte con base fuerte
• Base fuerte con ácido débil
• Acido fuerte con base débil
• Ácido débil con base débil
• Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil
• Valoración de precipitación
Los reactivos utilizados en cada tipo de titulación conductimétrica, así como las curvas
obtenidas se describen a continuación:
3.1. Ácido fuerte con base fuerte
Solución titulante: Hidróxido de sodio (NaOH) 0,01 N
Solución muestra: 50 ml de Ácido clorhídrico concentrado (HCl)
Figura 6. Ácido fuerte con base fuerte
27
3.2. Base fuerte con ácido débil
Solución titulante: Hidróxido de sodio (NaOH) 0,01 N
Solución muestra: 50 ml de Ácido acético (CH3COOH)
Figura 7. Base fuerte con ácido débil
3.3. Ácido fuerte con base débil
Solución titulante: Ácido clorhídrico concentrado (HCl) 0,05 N
Solución muestra: 50 ml de Hidróxido de amonio (NH4OH)
Figura 8. Ácido fuerte con base débil
28
3.4. Ácido débil con base débil
Solución titulante: Hidróxido de amonio (NH4OH) 0,1 N
Solución muestra: 50 ml de Ácido acético (CH3COOH)
Figura 9. Ácido débil con base débil
3.5. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil
Solución titulante: Hidróxido de sodio (NaOH) 0,1 N
Solución muestra: 25 ml de Ácido clorhídrico concentrado (HCl) + 25 ml de
Ácido acético (CH3COOH)
Figura 10. Base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil
29
3.6. Valoración de precipitación
Solución titulante: Nitrato de plata (AgNO3) 0,01 N
Solución muestra: 50ml de Cloruro de sodio (NaCl)
Figura 11. Valoración de precipitación
3.7. Cálculo modelo del punto de equivalencia en la titulación de ácido fuerte
con base fuerte (HCl con NaOH)
3.7.1. Condiciones iniciales
Volumen de la muestra (HCl) = 50 ml
Volumen inicial añadido (NaOH) = 0 ml
Conductividad inicial medida= 3,748 mS/cm
3.7.2. Cálculo del factor de dilución
𝑓 =𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑉𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙+𝑉𝑎ñ𝑎𝑑𝑖𝑑𝑜 (10)
𝑓 =50
50 + 0
𝑓 = 1
30
3.7.3. Cálculo de la conductividad corregida
𝑘𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 𝑘/𝑓 (11)
𝑘𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 3,748/1
𝑘𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎 = 3,748 𝑚𝑆/𝑐𝑚
3.7.4. Cálculo de la primera derivada
3.7.4.1. Calculo del volumen promedio
𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =𝑉1+𝑉2
2 (12)
𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =0 + 2
2
𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 1 𝑚𝑙
3.7.4.2. Primera derivada
𝑑𝑘
𝑑𝑉=
𝑘2−𝑘1
𝑉2−𝑉1 (13)
𝑑𝑘
𝑑𝑉=
3,6743−3,7480
2−0
𝑑𝑘
𝑑𝑉= −0,0368
3.7.5. Cálculo de la segunda derivada
3.7.5.1. Calculo del volumen promedio
𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 1+𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 2
2 (14)
𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =1+3
2
31
𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 2 𝑚𝑙
3.7.5.2. Segunda derivada
𝑑2𝑘
𝑑𝑉2 =(
𝑑𝑘
𝑑𝑉)
2−(
𝑑𝑘
𝑑𝑉)
1
𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 2−𝑉𝑝𝑟𝑜𝑚 1 (15)
𝑑2𝑘
𝑑𝑉2 =−0,0416−(−0,0368)
3−1
𝑑2𝑘
𝑑𝑉2 = −0,0024
3.7.6. Punto máximo. Después de analizar todo el conjunto de datos correspondientes
a la segunda derivada se obtiene el punto máximo junto con su coordenada en el eje x
que corresponde al Volumen de equivalencia:
𝑃𝑚á𝑥 = 0,0168
𝑉𝑒𝑞 = 60 𝑚𝑙
Todos los resultados de los cálculos anteriormente descritos se muestran en la tabla 9
32
Tabla 9. Resultados de la primera y segunda derivada y punto máximo
3.7.7. Método de los mínimos cuadrados. Tomando como referencia el Volumen de
equivalencia obtenido anteriormente, se aplicó el método de mínimos cuadrados para
obtener las ecuaciones de los segmentos rectilíneos, es decir se tomó el conjunto de
0 3,7480
2 3,6743 1 -0,0368
4 3,5910 3 -0,0417 2 -0,0024
6 3,5258 5 -0,0326 4 0,0045
8 3,4522 7 -0,0368 6 -0,0021
10 3,3768 9 -0,0377 8 -0,0004
12 3,2984 11 -0,0392 10 -0,0008
14 3,2128 13 -0,0428 12 -0,0018
16 3,1337 15 -0,0396 14 0,0016
18 3,0586 17 -0,0375 16 0,0010
20 2,9722 19 -0,0432 18 -0,0028
22 2,8944 21 -0,0389 20 0,0022
24 2,8150 23 -0,0397 22 -0,0004
26 2,7406 25 -0,0372 24 0,0013
28 2,6504 27 -0,0451 26 -0,0039
30 2,5792 29 -0,0356 28 0,0047
32 2,4895 31 -0,0448 30 -0,0046
34 2,4058 33 -0,0419 32 0,0015
36 2,3237 35 -0,0410 34 0,0004
38 2,2405 37 -0,0416 36 -0,0003
40 2,1690 39 -0,0357 38 0,0029
42 2,0884 41 -0,0403 40 -0,0023
44 2,0060 43 -0,0412 42 -0,0005
46 1,9258 45 -0,0401 44 0,0006
48 1,8440 47 -0,0409 46 -0,0004
50 1,7600 49 -0,0420 48 -0,0005
52 1,6728 51 -0,0436 50 -0,0008
54 1,5945 53 -0,0391 52 0,0022
56 1,5103 55 -0,0421 54 -0,0015
58 1,4265 57 -0,0419 56 0,0001
60 1,3904 59 -0,0180 58 0,0119
62 1,4217 61 0,0157 60 0,0168
64 1,4804 63 0,0293 62 0,0068
66 1,5454 65 0,0325 64 0,0016
68 1,6140 67 0,0343 66 0,0009
70 1,6860 69 0,0360 68 0,0008
72 1,7492 71 0,0316 70 -0,0022
74 1,8327 73 0,0417 72 0,0051
76 1,9021 75 0,0347 74 -0,0035
78 1,9753 77 0,0366 76 0,0010
80 2,0472 79 0,0360 78 -0,0003
82 2,1226 81 0,0377 80 0,0008
84 2,1917 83 0,0346 82 -0,0015
86 2,2677 85 0,0380 84 0,0017
88 2,3449 87 0,0386 86 0,0003
90 2,4114 89 0,0332 88 -0,0027
92 2,4853 91 0,0370 90 0,0019
94 2,5620 93 0,0384 92 0,0007
96 2,6061 95 0,0220 94 -0,0082
98 2,6714 97 0,0326 96 0,0053
100 2,7267 99 0,0277 98 -0,0025
Primera derivada Segunda derivadaDatos
)
33
datos hasta el valor de 60ml para sacar la ecuación del primer segmento y los datos
posteriores al valor de 60ml para sacar la ecuación del otro segmento rectilíneo,
después se igualaron dichas ecuaciones y se obtuvo un volumen de equivalencia más
exacto.
3.7.7.1. Cálculo de la ecuación de la recta correspondiente al primer segmento
rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH
Tabla 10. Datos experimentales para cálculo de la ecuación del primer segmento rectilíneo
a) Cálculo de la pendiente. Para sacar la pendiente se aplicó la siguiente fórmula:
𝑚 =∑ 𝑘∗∑ 𝑉𝑎2−∑ 𝑉𝑎∗∑ 𝑘∗𝑉𝑎
𝑛 ∑ 𝑉𝑎2−(∑ 𝑉𝑎)2 (16)
Volumen (mL) Volumen*
0 3,7480 0,0000 0
2 3,6743 7,3486 4
4 3,5910 14,3640 16
6 3,5258 21,1546 36
8 3,4522 27,6173 64
10 3,3768 33,7680 100
12 3,2984 39,5808 144
14 3,2128 44,9792 196
16 3,1337 50,1389 256
18 3,0586 55,0555 324
20 2,9722 59,4440 400
22 2,8944 63,6768 484
24 2,8150 67,5590 576
26 2,7406 71,2546 676
28 2,6504 74,2123 784
30 2,5792 77,3760 900
32 2,4895 79,6646 1024
34 2,4058 81,7958 1156
36 2,3237 83,6539 1296
38 2,2405 85,1382 1444
40 2,1690 86,7600 1600
42 2,0884 87,7128 1764
44 2,0060 88,2622 1936
46 1,9258 88,5850 2116
48 1,8440 88,5105 2304
50 1,7600 88,0000 2500
52 1,6728 86,9856 2704
54 1,5945 86,1045 2916
56 1,5103 84,5761 3136
58 1,4265 82,7349 3364
60 1,3904 83,4240 3600
Total 930 79,5704 1989,4379 37820
34
Donde:
m= Pendiente
∑ 𝑘 = Sumatoria de valores de conductividad
∑ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de Volumen añadido
∑ 𝑉𝑎2 = Sumatoria de valores de Volumen añadido al cuadrado
∑ 𝑘 ∗ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de conductividad por volumen añadido
n= Numero de valores
b) Resolución:
𝑚 =(31 ∗ 1989,4378) − (930 ∗ 79,5704)
31 ∗ 37820 − (930)2
𝑚 = −0,040
c) Cálculo de la ordenada al origen. Para sacar la ordenada al origen se aplicó la
siguiente fórmula:
𝑏 =𝑛∗∑ 𝑘∗𝑉𝑎− ∑ 𝑉𝑎∗∑ 𝑘
𝑛 ∑ 𝑉𝑎2−(∑ 𝑉𝑎)2 (17)
Donde:
b= Ordenada al origen
∑ 𝑘 = Sumatoria de valores de conductividad
∑ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de Volumen añadido
∑ 𝑘 ∗ 𝑉𝑎= Sumatoria de valores de conductividad por volumen añadido
n= Numero de valores
d) Resolución
𝑏 =(79,5704 ∗ 37820) − (930 ∗ 1989,4378)
31 ∗ 37820 − (930)2
𝑏 = 3,769
35
La ecuación de la recta correspondiente al primer segmento rectilíneo de la curva queda
de la siguiente manera:
𝑘 = −0,040 ∗ 𝑉 + 3,769 (18)
3.7.7.1. Cálculo de la Ecuación de la recta correspondiente al segundo segmento
rectilíneo de la curva de titulación conductimétrica experimental HCl con NaOH.
Tabla 11. Datos experimentales para cálculo de la ecuación del segundo
segmento rectilíneo
a) Cálculo de la pendiente. Para determinar la pendiente se aplicó la ecuación (16):
b) Resolución:
𝑚 =(21 ∗ 3550,7372) − (1680 ∗ 3550,7372)
21 ∗ 137480 − (1680)2
𝑚 = 0,035
c) Cálculo de la ordenada al origen. Para sacar la ordenada al origen se aplicó la
ecuación (17):
Volumen (mL) Volumen*
60 1,3904 83,4240 3600
62 1,4217 88,1471 3844
64 1,4804 94,7459 4096
66 1,5454 101,9932 4356
68 1,6140 109,7523 4624
70 1,6860 118,0200 4900
72 1,7492 125,9450 5184
74 1,8327 135,6213 5476
76 1,9021 144,5593 5776
78 1,9753 154,0731 6084
80 2,0472 163,7792 6400
82 2,1226 174,0499 6724
84 2,1917 184,1031 7056
86 2,2677 195,0191 7396
88 2,3449 206,3508 7744
90 2,4114 217,0224 8100
92 2,4853 228,6461 8464
94 2,5620 240,8325 8836
96 2,6061 250,1856 9216
98 2,6714 261,7972 9604
100 2,7267 272,6700 10000
Total 1680 43,034192 3550,7372 137480
36
d) Resolución
𝑏 =(21 ∗ 3550,7372) − (1680 ∗ 43,0342)
21 ∗ 137480 − (1680)2
𝑏 = −0,756
La ecuación de la recta correspondiente al primer segmento rectilíneo de la curva queda
de la siguiente manera:
𝑘 = 0,035 ∗ 𝑉 − 0,756 (19)
3.7.8. Volumen de equivalencia. Igualando las ecuaciones 18 y 19, y despejando V
obtenemos el volumen de equivalencia correspondiente a:
𝑉 = 60,2157 𝑚𝑙
3.8. Cálculo modelo de concentración del HCl en titulación de ácido fuerte con
base fuerte
𝐶1 ∗ 𝑉1 = 𝐶2 ∗ 𝑉2 (20)
Donde:
C1= Concentración del analito
V1= Volumen del analito
C2= Concentración del Valorante
V2= Volumen de equivalencia
3.8.1. Datos de la titulación
Volumen de la muestra: 50 ml
Concentración del Valorante: 0,01 N
Volumen de equivalencia: 60,2157 mL
37
3.8.1.1. Resolución
𝐶1 =0,01 𝑁 ∗ 60,2157 𝑚𝐿
50 𝑚𝐿
𝐶1 = 0,012 𝑁
La concentración del analito (HCl) obtenida es de 0,012 N
3.9. Concentraciones obtenidas con las Titulaciones experimentales y con el
programa.
Se realizaron titulaciones conductimétricas de cada tipo experimentalmente y se calculó
la concentración del analito en cada una de ellas, después se ingresaron los datos de
las titulaciones experimentales a la aplicación informática y se registró las
concentraciones que se obtuvieron con la misma.
Tabla 12. Concentraciones de analitos obtenidas experimentalmente y con el programa
Titulación
Concentración del
Analito, [N] (Titulación
experimental)
Concentración del
analito, [N]
(Programa)
HCl con NaOH 0,012 0,011
CH3COOH con NaOH 0,005 0,004
NH4OH con HCl 0,026 0,024
CH3COOH con NH4OH 0,092 0,082
HCl + CH3COOH con NaOH 0,136 0,121
0,304 0,302
NaCl con AgNO3 0,010 0,009
3.9.1. Comprobación del programa. Se analizaron 73 archivos obtenidos de libros,
artículos de revistas científicas y trabajos de grado. Que contenían datos experimentales
de titulaciones conductimétricas, los mismos fueron transcritos a un formato de Excel y
posteriormente importados a la aplicación informática para poder verificar si el cálculo
que realiza es correcto.
38
El número total de titulaciones conductimétricas analizadas, el porcentaje de error
obtenido, así como también las direcciones electrónicas (links) de cada uno de los
archivos analizados se indican en las siguientes tablas:
Tabla 13. Número de Titulaciones conductimétricas analizadas
Tipo de Titulación Número de titulaciones
Acido fuerte con base fuerte 34
Base fuerte con Acido débil 19
Acido fuerte con base débil 2
Acido débil con base débil 4
Base fuerte con mezcla de Ácidos fuerte y débil 7
Precipitación 7
Total 73
39
Tabla 14. Dirección electrónica (Links) correspondientes a los archivos analizados
NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL LINK DEL ARCHIVO
Titulación de CH3COOH con NaOH http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf
Titulación onductimetrica de CH3COOH con NaOH 0.835 https://es.scribd.com/document/43165097/CONDUCTANCIA-ELECTROLITICA-Y-TITULACION-CONDUCTIMETRICA-listo
Titulacion Conductimetrica de la Aspirina con KOH 0.1N http://documents.tips/documents/titulacion-conductimetrica-56d753deb9a08.html
Valoración conductimétrica de vingre con NaOH http://www.ugr.es/%20%CC%B4clinares/webfarm/4REL2002.DOC
Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH 0.1N https://es.scribd.com/doc/283060010/Inf-Titulacion-Conductimetrica
Titulación de CH3COOH con NaOH http://biophysics.sbg.ac.at/protocol/chemistry.pdf
Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio https://es.scribd.com/doc/205303476/titulaciones-conductimetricas-docx
Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio https://es.scribd.com/doc/271598792/Lab-5-Titulaciones-Conductimetricas
Titulación onductimetrica acido acetico- Hidróxido de sodio https://es.scribd.com/doc/293054937/valoracion-conductimetrica
Titulacion Conductimetrica Acido Acetico 11 https://es.scribd.com/doc/254222385/EXPERIMENTO-DE-TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS
Titulacion Conductimetrica Ácido Benzoico con NaOH http://webdelprofesor.ula.ve/ciencias/rmhr/Index_archivos/Conductimetria-%20Potenciometria.pdf
Titulacion Conductimetrica Acido Folico 1 http://200.35.84.131/portal/bases/marc/texto/2101-14-07733.pdf
Titulación Conductimétrica Aspirina http://dspace.univ-tlemcen.dz/bitstream/112/4774/1/Memoire.pdf
Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/
Titulación Conductimétrica Vitamina C http://dspace.univ-tlemcen.dz/bitstream/112/4774/1/Memoire.pdf
Titulacion Conductimetrica de vinagre con hidroxido de sodio https://issuu.com/marianopazosafonso, 2014, Departamento de Quimica Sardiñeira, Coruña, España
Valoracion Conductimetrica CH2O2 con KOH http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd
Titulacion Conductimetrica de Ácido acetil salisílico con hidróxido de potasio https://es.scribd.com/document/137117345/Informe-5-docx
Titulacion Conductimetrica de Acido acetico con Hidroxido de Calcio http://livros01.livrosgratis.com.br/cp068262.pdf
Titulación de HCl con NaOH http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf
Titulación de HCl con NaOH http://wolframchemie.weebly.com/uploads/2/5/9/2/25924442/konduktometrische_und_potentiometrische_titration.pdf
Titulación de HCl con NaOH http://wolframchemie.weebly.com/uploads/2/5/9/2/25924442/konduktometrische_und_potentiometrische_titration.pdf
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH https://mega.nz/#!os4V1SIB!x-jS_2yZ_B0IdwbcAsnlU-1vbELC5nMDCymLCMEnI0Y
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.1 N http://myslide.es/documents/valoraciones-conductimetricas.html#
Valoracion Conductimétrica de NaOH con HCl 0.1N https://es.scribd.com/document/225949401/Determinacion-de-Vitamina-c-Corregido
Titulacion Conductimetrica Hcl con NaOH https://es.scribd.com/document/255562747/Conductometric-Titration
Titulacion Conductimetrica HCl y NaOH https://es.scribd.com/doc/286166685/Titulacion-Conductimetrica
Titulacion Conductimetrica (HCl con NaOH) https://es.scribd.com/doc/283060010/Inf-Titulacion-Conductimetrica
Titulacion Conductimetrica Acidez en Vinos (HCl con NaOH) http://mega.nz/#!zNoi1IwB!NobFqX-dbf_hT6_GgqUXcq7wkUFwk-DkrXiRp8LgM4c
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.05 N http://documents.tips/documents/p-3-titulacion-conductimetrica-esiqie.html#
Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/205303476/titulaciones-conductimetricas-docx
Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico- HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/document/190917529/5-TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS
Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/271598792/Lab-5-Titulaciones-Conductimetricas
Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/153501731/2-Valoracion-Acido-Base-conductimetrica
Titulacion Conductimetrica cloruro potasio(acido) - HIDRÓXIDO DE SODIO https://es.scribd.com/doc/293054937/valoracion-conductimetrica
Titulacion Conductimetrica - HCl con NaOH https://es.scribd.com/document/327250144/TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS
Titulacion Conductimetrica - HCl CON NaOH https://es.scribd.com/presentation/131055387/SEMINARIO-Practica-6
Titulación Conductimetrica de HCl con NaOH (Datos en Excel) http://www.youscribe.com/catalogue/tous/education/tp-n-1-analyse-chimique-conductimetrie-2372281
Titulación Conductimétrica de HCl con NaOH http://biblioteca.usac.edu.gt/tesis/06/06_2035.pdf
Titulacion Conductimetrica del Acido Sulfamico http://slideplayer.fr/slide/4059582/
Titulacion conductimetrica HCl con NaOH (1) http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/
Titulación Conductimetrica HCl con NaOH 0,1 N https://es.scribd.com/doc/22810637/Lab-FiquiII-TitulacionesConductimetricas
titulacion conductimetrica HCl con NaOH http://d.ruze.free.fr/c1tp/tp9b/tp9.htm
Titulación conductimetrica HCl con NaOH http://www.simonescuola.it/areadocenti/s559/5_Titolazione%20conduttimetrica%20acido%20forte%20base%20forte.pdf
Titulación conductimétrica para un ácido fuerte (HCl) http://documents.mx/documents/titulacion-conductimetrica-acido-base.html
Titulación experimental (HCl con NaOH) http://ecommons.luc.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1291&context=luc_theses
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.17 N https://es.scribd.com/document/307080883/Lab-Report-Conductometric-Titration
Titulacion Conductimetrica Acido oxalixo con NaOH https://es.scribd.com/document/307080883/Lab-Report-Conductometric-Titration
Titulación HCl con NaOH https://es.scribd.com/document/149216727/Valoraciones-Conductimetricas
Titulación NaOH con HCl https://es.scribd.com/document/68919753/informe-de-conductimetria
Valoracion conductimetrica de HCL con KOH 0.1N http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd
Valoración de HCl (Gatorade) con NaOH 0,1N http://documents.tips/documents/titulacion-conductimetrica-5661e4087f9d4.html
Valoracion-conductimetrica-de-HCL-con-KOH-0.1N-3 http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd
40
Tabla 15. Dirección electrónica (Links) correspondientes a los archivos analizados (Continuación)
NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL LINK DEL ARCHIVO
Titulación de HCl con NH3 http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf
Titulacion HCl con NH4OH http://ceulk.weebly.com/uploads/3/1/3/8/3138840/conductometric_titration.pdf
Titulación de CH3COOH con NH3 http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf
Titulación de CH3COOH con NH3 (2) http://myslide.es/documents/valoraciones-conductimetricas.html
Titulacion conductimetrica acidoacetico con hidroxido de amonio https://es.scribd.com/document/168887124/VALORACIONES-CONDUCTIMETRICAS-ACIDO-BASE-docx
Valoracion conductimetrica CH2O2 con NH4OH http://lib.dr.iastate.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=15251&context=rtd
Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH http://www.ittaltamuradavinci.gov.it/joomla33/images/Titolazioni_conduttimetriche.pdf
Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (2) http://www.chemiestudent.de/data/chemie/protokol/ac/grund/alexander/konduktometrie.pdf
Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (3) http://www.chemiestudent.de/data/chemie/protokol/ac/grund/alexander/konduktometrie.pdf
Titulacion acido clorhidrico y acetico con hidroxido de sodio https://issuu.com/marianopazosafonso, 2014 España
Mezcla de ácidos HCl y CH3COOH con NaOH https://es.scribd.com/presentation/131055387/SEMINARIO-Practica-6
Titulación Conductimetrica HCl-CH3COOH con NaOH 1.8294 N http://documentslide.com/documents/lab1-conductimetria-valoracion-acido-base.html#
Titulación experimental (HOAc y HCl con NaOH) http://ecommons.luc.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1291&context=luc_theses
Determinacion de AgNO3 por titulacion conductimetrica http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/
Determinación de cloruros por titulacion conductimetrica http://www.bmscience.net/blog/relazione-sulle-titolazioni-conduttimetriche-e-determinazione-dei-cloruri-nellacqua/
Determinación de sulfatos en sulfato de sodio https://es.scribd.com/doc/168892614/DETERMINACIA%C6%92-N-DE-SULFATOS-POR-CONDUCTIMETRIA-docx
Titulación conductimetrica de suero fisiológico https://www.google.com.ec/url?sa=t&source=web&rct=j&url=http://zeus.qui.ufmg.br/~valmir/Condutimetria.pps&ved=0ahUKEwiznIKqo_LRAhXEy1QKHUKdB80QFggnMAY&usg=AFQjCNEc8d8U_3Yv_UEEnVYxy_vte_Il3g&sig2=9b0D8AXK
Titulación conductimétriaca de NaCl con AgNO3 http://docplayer.fr/3627900-Conductimetrie-1-conductivite-de-3-electrolytes.html
Titulacion de NaCl con AgNO3 https://es.scribd.com/document/327250144/TITULACIONES-CONDUCTIMETRICAS
Titulacion Conductimetrica del Cloruro de Bario http://dspace.univ-tlemcen.dz/handle/112/4774
Titulación experimental (AgNO3 y con NaCl) http://ecommons.luc.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1291&context=luc_theses
41
Tabla 16. Porcentaje de diferencia de las titulaciones conductimétricas analizadas
NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL
Titulación de HCl con NaOH
Titulación de HCl con NaOH
Titulación de HCl con NaOH
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.1 N
Valoracion Conductimétrica de NaOH con HCl 0.1N
Titulacion Conductimetrica Hcl con NaOH
Titulacion Conductimetrica HCl y NaOH
Titulacion Conductimetrica (HCl con NaOH)
Titulacion Conductimetrica Acidez en Vinos (HCl con NaOH)
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.05 N
Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO
Titulacion Conductimetrica acido Clohidrico- HIDRÓXIDO DE SODIO
Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO
Titulacion Conductimetrica acido clorhidrico con HIDRÓXIDO DE SODIO
Titulacion Conductimetrica cloruro potasio(acido) - HIDRÓXIDO DE SODIO
Titulacion Conductimetrica - HCl con NaOH
Titulacion Conductimetrica - HCl CON NaOH
Titulación Conductimetrica de HCl con NaOH (Datos en Excel)
Titulación Conductimétrica de HCl con NaOH
Titulacion Conductimetrica del Acido Sulfamico
Titulacion conductimetrica HCl con NaOH (1)
Titulación Conductimetrica HCl con NaOH 0,1 N
titulacion conductimetrica HCl con NaOH
Titulación conductimetrica HCl con NaOH
Titulación conductimétrica para un ácido fuerte (HCl)
Titulación experimental (HCl con NaOH)
Titulacion Conductimetrica HCl con NaOH 0.17 N
Titulacion Conductimetrica Acido oxalixo con NaOH
Titulación HCl con NaOH
Titulación NaOH con HCl
Valoracion conductimetrica de HCL con KOH 0.1N
Valoración de HCl (Gatorade) con NaOH 0,1N
Valoracion-conductimetrica-de-HCL-con-KOH-0.1N-3
Titulación de CH3COOH con NaOH
Titulación onductimetrica de CH3COOH con NaOH 0.835
Titulacion Conductimetrica de la Aspirina con KOH 0.1N
Valoración conductimétrica de vingre con NaOH
Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH 0.1N
Titulación de CH3COOH con NaOH
Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio
Titulación onductimetrica acido acetico con Hidróxido de sodio
Titulación onductimetrica acido acetico- Hidróxido de sodio
Titulacion Conductimetrica Acido Acetico 11
Titulacion Conductimetrica Ácido Benzoico con NaOH
Titulacion Conductimetrica Acido Folico 1
Titulación Conductimétrica Aspirina
Titulacion conductimetrica CH3COOH con NaOH
Titulación Conductimétrica Vitamina C
Titulacion Conductimetrica de vinagre con hidroxido de sodio
Valoracion Conductimetrica CH2O2 con KOH
Titulacion Conductimetrica de Ácido acetil salisílico con hidróxido de potasio
Titulacion Conductimetrica de Acido acetico con Hidroxido de Calcio
0,00
3,17
4,24
0,00
6,73
1,00
0,00
5,26
0,00
2,91
CONCENTRACION DEL ANALITO
Programa Archivos % de diferencia
2,00
0,00
0,00
2,50
7,28
1,45
1,33
1,10
3,17
2,70
1,69
0,00
2,86
10,00
6,15
5,00
3,23
2,35
1,82
0,00
2,78
8,00
0,84
0,99
2,00
3,61
0,00
0,00
8,24
Base fuerte con
ácido débil
0,003
0,097
0,003
0,109
7,14
0,93
4,48
6,47
0,00
2,50
7,32
2,60
0,51
3,23
2,77
9,09
6,05
2,16
0,013
0,1085
Ácido fuerte con
base fuerte
0,105
0,09
0,142
0,117
0,007
0,069
0,049
0,057
0,024
0,112
0,01
0,037
0,054
0,012
0,01
0,018
0,631
0,002
0,072
0,0185
0,0118
0,0958
0,013
0,01
0,013
0,111
0,023
0,012
0,01
0,051
0,009
0,649
0,0022
0,04
0,086
0,0139
0,000010,00001
0,01
0,01
0,11
0,041
0,00066
0,0483
0,05625
0,0546
0,0028
0,108
0,0067
0,00308
0,0975
0,01
0,036
0,025
0,0119
0,0101
0,01
0,07
0,1
0,01
0,01
0,12
0,1072
0,1275
0,1
0,1
0,05
0,0126
0,0825
0,0083
0,095
0,1
0,0103
0,065
0,008
0,139
0,000615
0,105
0,115
0,138
0,1
0,013
0,049
0,01
0,1
0,01
0,01
0,01
0,101
0,009
0,1
0,0126
0,0093
0,02345
0,11
0,05
0,013
0,104
0,1
0,009
42
Tabla 15. Porcentaje de diferencia de las titulaciones conductimétricas analizadas (Continuación)
*Para sacar el porcentaje de diferencia se asume que el trabajo original (Archivo) tiene la concentración verdadera
NOMBRE DEL ARCHIVO DE EXCEL
Titulación de HCl con NH3
Titulacion HCl con NH4OH
Titulación de CH3COOH con NH3
Titulación de CH3COOH con NH3 (2)
Titulacion conductimetrica acidoacetico con hidroxido de amonio
Valoracion conductimetrica CH2O2 con NH4OH
Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH 0,0298 0,06 0,028 0,065 6,43 7,69
Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (2) 0,0191 0,0355 0,0198 0,0361 3,54 1,66
Titulación de HCl+CH3COOH con NaOH (3) 0,0209 0,0363 0,0198 0,0361 5,56 0,55
Titulacion acido clorhidrico y acetico con hidroxido de sodio 0,055 0,096 0,0521 0,094 5,57 2,13
Mezcla de ácidos HCl y CH3COOH con NaOH 0,089 0,1916 0,08 0,195 11,25 1,74
Titulación Conductimetrica HCl-CH3COOH con NaOH 1.8294 N 1,484 2,0865 1,37 2,06 8,32 1,29
Titulación experimental (HOAc y HCl con NaOH) 0,0655 0,1261 0,0607 0,121 7,91 4,21
Determinacion de AgNO3 por titulacion conductimetrica
Determinación de cloruros por titulacion conductimetrica
Determinación de sulfatos en sulfato de sodio
Titulación conductimetrica de suero fisiológico
Titulación conductimétriaca de NaCl con AgNO3
Titulacion de NaCl con AgNO3
Titulacion Conductimetrica del Cloruro de Bario
Titulación experimental (AgNO3 y con NaCl)
1,92
3,85
6,15
6,670,0015
% de diferencia
9,33
0,45
2,00
0,00
12,90
8,00
7,02
0,00
5,00
0,93
Programa
0,135
0,107
0,0016
0,08
0,067
0,102
0,001
0,108
0,001
0,155
0,1
0,057
0,052
0,13
0,1008
Ácido fuerte con
base débil
Ácido débil con
base débil
Mezcla de Ácido
fuerte y ácido
débil con base
fuerte
Valoración de
precipitación
0,051
0,021
0,107
0,135
0,108
0,061
0,013
0,1
0,013
0,02
0,09
0,067
Archivos
CONCENTRACION DEL ANALITO
43
3.10. Estructura de la Interfaz gráfica del programa
Como se puede observar en la figura 6, Una vez dentro del entorno se puede visualizar
que está dividido por secciones, las secciones 1, 2 y 3 corresponden a los datos que
debe ingresar el usuario, la sección 1 presenta los tipos de titulaciones a realizar, la
sección 2 indica el volumen de la muestra y la concentración del agente valorante y la
sección 3 indica los datos de volumen de valorante y conductividades correspondientes
a la titulación conductimétrica. La sección 4 presenta una tabla con los resultados de la
conductividad corregida y la sección 5 presenta una gráfica de los datos analíticos y los
resultados del punto de equivalencia y la concentración del analito además muestra las
ecuaciones de las rectas de ajuste que intervienen en el cálculo del punto de
equivalencia.
Figura 12. Interfaz gráfica del programa y sus partes
3.11. Manejo del software
A continuación, se ilustra un ejemplo de una titulación conductimétrica de Ácido fuerte
con base fuerte (50mL de HCl con NaOH 0.1N) para observar paso a paso la forma
cómo se maneja el programa:
Sección 4: Conductividad
corregida
Sección 3: Ingreso de datos
(Volumen y conductividad)
Gráfica de datos
analíticos
Sección 1: Tipo de
titulación
Sección 2: Ingreso de datos
(Volumen y concentración)
Concentración
del analito
Volumen de
equivalencia
Ecuaciones de
rectas de ajuste
Menú de opciones
Sección 5:
Resultados
44
a) Elegir el tipo de titulación en la sección 1 colocando un visto en la opción Ácido fuerte
con base fuerte.
Figura 13. Ventana selección del tipo de titulación
b) Ingresar los datos de Volumen de la muestra (50 mL) y concentración del titulante
(0.01N) que se encuentran en la sección 2.
Figura 14. Ventana ingreso de volumen de muestra y concentración del titulante
Sección 1: Tipo de
titulación
Sección 2: Ingreso de datos
(Volumen y concentración)
45
c) Ingresar los datos de volumen añadido y conductividad correspondientes a la
titulación conductimétrica en la sección 3.
Figura 15. Ventana con datos de volumen añadido y conductividad de la
titulación
Los datos en la sección 3 pueden ser ingresados manualmente escribiendo en cada
fila de la tabla o importando los datos desde un archivo de Excel,
En el caso de ingresar los datos manualmente hacer uso de los botones q se
encuentran en la parte inferior de la tabla (Insertar fila, Eliminar fila), no insertar más
filas de las necesarias ya que si existen filas vacías el cálculo no se realiza, para
movilizarse de una celda a otra sin utilizar el mouse usar la Tecla Tab.
Figura 16. Ventana con botones insertar y eliminar fila.
Sección 3:
Ingreso de
datos (Volumen
y conductividad)
Botones de
Insertar y eliminar
fila
46
Para importar un archivo de Excel dirigiste al menú archivo y seleccionar importar
datos de Excel:
Figura 17. Menú importar datos de Excel
Se abrirá un cuadro de dialogo, ubicar el archivo deseado, seleccionarlo, y
seguidamente dar clic en el botón Abrir:
Figura 18. Ventana selección de archivo
Esperar unos segundos hasta que Matlab lea el archivo y seguidamente aparecerán
los datos ubicados en la tabla de la sección 3:
Figura 19. Ventana con datos importados
47
d) Dar clic en el botón Graficar ubicado en la esquina inferior izquierda, para visualizar
una gráfica de los datos analíticos y la tabla con los datos de conductividad corregida
Figura 20. Ventana con datos graficados
La curva en color azul representa los datos de Volumen y conductividad ingresados
por el usuario, la curva en color rojo representa los datos de Volumen y conductividad
corregida
e) Dar clic en el Botón Calcular VE para visualizar el volumen de equivalencia obtenido,
así como también las ecuaciones que corresponden a las rectas de ajuste que dan
origen al punto de equivalencia:
Figura 21. Ventana con punto de equivalencia y ecuaciones de rectas de ajuste
Datos corregidos Gráfica Botón
graficar
Ecuaciones de
rectas de ajuste
Punto de
equivalencia
Botón
calcular
48
f) Dar clic en el botón calcular concentración para visualizar la concentración del
analito calculada:
Figura 22. Ventana con concentración del analito de la muestra
g) La aplicación también cuenta con una opción para guardar los datos de concentración
y punto de equivalencia, así como también las tablas con los datos originales y
corregidos todos estos datos los almacena en un archivo de Excel, para guardar los
datos obtenidos dirigirse al menú archivo y seleccionar Guardar datos en Excel:
Figura 23. Menú Guardar datos en Excel
Se abrirá un cuadro de diálogo, seleccionar la ubicación donde se va a guardar el
archivo darle un nombre y seguidamente dar clic en guardar
Concentración del analito
49
Figura 24. Cuadro de diálogo para guardar archivo
Al finalizar el guardado el programa presentará un cuadro con un mensaje indicando
que el archivo ya fue guardado:
Figura 25. Ventana con mensaje de guardado
Adicional a todo esto se puede también visualizar las gráficas correspondientes a la
primera y segunda derivada en función del volumen promedio, para esto dirigirse al
menú Gráficas y seleccionamos Primera derivada o Segunda derivada
respectivamente
Figura 26. Menú primera y segunda derivada
50
Se desplegará una ventana presentando la gráfica y la tabla de valores respectivas
Figura 27. Ventanas de la primera y segunda derivada
3.11.1. Mensajes de error. Se pueden presentar los siguientes Mensajes de error que
se generan por fallas en la sección 2 y en la sección 3.
En la sección 2 los errores surgen en el volumen de la muestra y en la concentración
del titulante ya que en estas casillas el error salta al introducir letras en lugar de números,
introducir datos fuera del alcance, o por dejar las celdas sin llenar.
Figura 28. Mensajes de error
51
En la sección 3 el error surge al importarse celdas vacías, automáticamente aparecerá
en la sección 3 la palabra NaN= Not a Number y consecuentemente no se realizarán los
cálculos respectivos ocasionando que no se muestren los resultados, solo la palabra
NaN por lo que es recomendable no dejar ninguna celda vacía.
Figura 29. Mensaje de error al importar celdas vacías
3.11.2. Codificación en Matlab. A continuación, se presenta un resumen de las
variables utilizadas en la codificación de la aplicación informática junto con el código
fuente obtenido de Matlab 2016a, y un ejemplo capturado del programa
3.11.2.1. Datos ingresados
• Volumen añadido= Volumen
• Conductividad de la solución= Conductividad
• Volumen de la muestra= VolM
3.11.2.2. Datos generados
• Factor de dilución= f
• Conductividad corregida= CndC
• Volumen promedio (primera derivada)= Vpromedio
• Primera derivada= PD
52
• Volumen promedio (segunda derivada)= VLpromedio2
• Segunda derivada= PD2
• Pendiente primer segmento= m
• Ordenada al origen primer segmento= b
• Pendiente segundo segmento= m2
• Ordenada al origen segundo segmento= b2
3.11.2.3. Resultados
• Punto de equivalencia= x3
• Concentración del analito= ConcM
3.11.2.4. Diagrama de bloques de la estructura del programa
Figura 30. Diagrama de bloques de la estructura del programa
Ingreso de datos
Gráfica con datos corregidos
Corrección de datos
Cálculo de la concentración del
analito
Cálculo del volumen
de equivalencia
53
3.11.2.5. Código fuente
• Número de filas y columnas presentes en la tabla al iniciar el programa function Titulacion_OpeningFcn(hObject, ~, handles, varargin) % This function has no output args, see OutputFcn. % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to Titulacion (see VARARGIN)
% Choose default command line output for Titulacion handles.output = hObject;
% Update handles structure guidata(hObject, handles);
%Número de filas y columnas en la tabla de ingreso de datos al iniciar
el programa
set(handles.uitable1,'Data'); set(handles.uitable1);
• Gráfica de Conductividad vs Volumen y Conductividad corregida vs Volumen function Graficar_Callback(~, ~, handles)
%Variables globales global Volumen %Volumen añadido (dato) global CndC %Conductividad corregida (generado) global Vpromedio %Volumen promedio (primera derivada) global PD %Primera derivada global PD2 %Segunda derivada global VLpromedio2 %Volumen promedio (segunda derivada)
%Datos ingresados datos=get(handles.uitable1,'Data')
%Volumen añadido
Volumen=datos(:,1);
%Conductividad de la solución. Conductividad= str2double(datos(:,2));
%Volumen de la muestra
VolM=get(handles.edit1,'String');
%Tabla de conductividad corregida set(handles.uitable3,'Data',d);
%Grafica de Volumen vs Conductividad y Volumen vs. Conductividad
corregida
cla reset hold on ax = gca; ax.GridLineStyle = '-'; ax.GridColor = [0, 0, 0]; title('CONDUCTIVIDAD= f(V)') xlabel('Volumen añadido de valorante [ml]') ylabel('Conductividad') hold off
54
• Cálculo de la primera y segunda derivada
%Delta de conductividad L=((length (CndC))-1); dC1=dC(2:end);
%Delta de Volumen dV1=get(handles.table1,’data’);
%PRIMERA DERIVADA PD=dC1/dV1;
%d(dC/dV) d3=d2(2:end);
%Delta de volumen segunda derivada L=((length (Vpromedio))-1); dV4=dV3(2:end);
%Segunda Derivada PD2=d3./dV4;
• Función Borrar, empleada para borrar cada campo de la interfaz function Borrar_todo_Callback(~, ~, handles)
%Borra todos los campos presentes en la interfaz gráfica axes(handles.axes1); cla reset;
set(handles.checkbox1,'Value',0);
set(handles.checkbox2,'Value',0);
set(handles.checkbox3,'Value',0);
set(handles.checkbox4,'Value',0);
set(handles.checkbox5,'Value',0);
set(handles.checkbox6,'Value',0);
set(handles.edit1,'String','');
set(handles.edit2,'String','');
set(handles.uitable1,'Data','');
set(handles.uitable3,'Data','');
set(handles.text2,'String','');
set(handles.text3,'String','');
set(handles.text4,'String','');
55
• Cálculo de Volumen de equivalencia para cada tipo de titulación conductimétrica
function Calcular_Callback(~, ~, handles)
%Cálculo del punto máximo para cada tipo de titulación conductimétrica %Titulación Acido fuerte con base fuerte
H=get(handles.checkbox1,'Value');
if H==1 ubicacion=length(Todos);
UltimoN=Pendiente(ubicacion+1); posicion=find(Pendiente==UltimoN);
end
%Titulación Ácido débil con base fuerte
I=get(handles.checkbox2,'Value');
if H==1
posicion=find(PD2==PE); VE=VLpromedio2(posicion);
end
%Titulación Ácido fuerte con base débil J=get(handles.checkbox3,'Value');
if J==1
ubicacion=length(Todos); posicion=find(Pendiente==UltimoN);
end
%Titulación ácido débil con base débil
K=get(handles.checkbox4,'Value');
if K==1
posicion=find(PD2==PE);
VE=VLpromedio2(posicion);
end
%Titulación de valoración de precipitación
N=get(handles.checkbox5,'Value');
if N==1
posicion=find(PD2==PE);
end
56
%Titulación Base fuerte con Mezcla de ácido fuerte y acido débil % Cálculo del punto máximo 1 M=get(handles.checkbox6,'Value');
if M==1
L=((length (Negativos))-1);
ubicacion=length(Todos);
posicion=find(Pendiente==UltimoN);
% Cálculo del punto máximo 2
SG=PD2(posicion+1:end);
Posicion=find(PD2==PE); end
% Método de mínimos cuadrados para el primer segmento rectilineo
%Rango de datos de volumen
x= Volumen(1:posicion+1);
%Rango de datos de conductividad corregida y=(CndC(1:posicion+1));
% Método de mínimos cuadrados cuando la curva presenta dos puntos de
equivalencia
if M==1 %Rango de datos de volumen del primer segmento rectilineo x2= VLpromedio2(posicion:Posicion+1); %Rango de datos de conductividad corregida del primer segmento
rectilineo y2= (posicion:Posicion+1);
%%Rango de datos de volumen del tercer segmento rectilineo x01= Volumen(Posicion+1:end); %Rango de datos de conductividad corregida del tercer segmento
rectilineo y01=CndC(Posicion+1:end); else
%Rango de datos de volumen tanto para las curvas de un punto de
equivalencia %como para la que presenta dos puntos x2=(posicion+1:end));
%Rango de datos de conductividad corregidad tanto para las curvas de
un %punto de equivalencia como para la que presenta dos puntos y2= CndC(posicion+1:end); end
57
%Función para sacar la ecuación de la recta 1
m=p(1); b=p(2);
mensaje=sprintf('%s %4.3f %4s %f','Conductividad=',m);
if b<0
mensaje2=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V',b); else mensaje2=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V +',b);
end
set(handles.text4,'String',[mensaje, mensaje2]);
%Función para sacar la ecuacion de la recta 2
m2=p(1); b2=p(2);
mensaje3=sprintf('%s %4.3f %4s %f','Conductividad=',m2);
if b2<0
mensaje4=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V',b2); else mensaje4=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V +',b2);
end
set(handles.text4,'string',char(antes,[mensaje3, mensaje4]));
% ecuacion de la recta en el caso de mezcla de acido %fuerte y ácido débil
if M==1
m3=p(1); b3=p(2);
mensaje5=sprintf('%s %4.3f %4s %f','Conductividad=',m3);
if b3<0
mensaje6=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V',b3); else mensaje6=sprintf('%s %4.3f %4s %f','V +',b3);
end
set(handles.text4,'string',char(antes2,[mensaje5, mensaje6])); end
% punto de intersección
if K==1
mensaje5=sprintf('%4.4f ',VE); mensaje6=sprintf(' [mL]');
58
set(handles.text3,'String',[mensaje5, mensaje6]);
else mensaje5=sprintf('%4.4f ',double(x3)); mensaje6=sprintf(' [mL]'); set(handles.text3,'String',[mensaje5,mensaje6]);
end
%Punto de intersección de la recta dos y tres para la titulación de
Base fuerte con mezcla de ácido fuette y ácido débil
if M==1
mensaje9=sprintf('%4.4f ',double(x5)); set(handles.text3,'string',char(antes3,[mensaje9,mensaje10]));
end
• Insertar y eliminar fila de la tabla de datos de titulación function Insertar_fila_Callback(~, ~, handles)
%Inserta una fila para ingresar mas datos en la tabla 1
datos=(get(handles.uitable1,'Data'));
set(handles.uitable1,'Data',datos);
function Eliminar_fila_Callback(~, ~, handles)
%Elimina una fila cuando se insertaron mas de las necesarias en la
tabla 1
datos=(get(handles.uitable1,'Data'));
set(handles.uitable1,'Data',datos);
• Mensajes de error en el campo de Volumen de la muestra function edit1_Callback(hObject, ~, handles)
%Mensaje de error que se presenta al ingresar letras en el campo
Volumen
Numero1=str2double(get(hObject,'String'));
errordlg('Error, Ingrese un numero','ERROR');
%Mensaje de error que se presenta al no respetar el alcance en el
campo %Volumen
warndlg('Error, Volumen de la muestra incorrecto, debe estar en el
rango [10 - 100] mL','Error de alcance');
• Mensajes de error en el campo de Concentración del titulante function edit2_Callback(hObject, ~, handles)
%Mensaje de error que se presenta al ingresar letras en el campo %Concentración del titulante
59
Numero2=str2double(get(hObject,'String'));
set(handles.edit2,'String',Numero2);
errordlg('Error, Ingrese un numero');
%Mensaje de error que se presenta al no respetar el alcance en el
campo %concentración del titulante warndlg('Error, Concentración del titulante incorrecto, debe estar en
el rango [0.01 - 0.5]Eq/L','Error de alcance');
• Pestañas Archivo, Gráficas, Ayuda function Archivo_Callback(~, ~, ~) % hObject handle to Archivo (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
function Graficas_Callback(~, ~, ~) % hObject handle to Graficas (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
function Ayuda_Callback(~, ~, ~) % hObject handle to Ayuda (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA)
• Submenús Primera derivada, Segunda derivada, Información de uso function Informacion_Callback(~, ~, ~) %Abre el archivo con la guía de uso 'INFORMACION DE USO.pdf'
function Acerca_Callback(~, ~, ~) %Abre el archivo Acerca_de 'Acerca de.pdf'
function Primera_derivada_Callback(~, ~, ~) %Abre otra interfaz que contiene la primera derivada Primera_derivada
function Segunda_derivada_Callback(~, ~, ~) %Abre otra interfaz que contiene la segunda derivada Segunda_derivada
• Submenú Importar datos desde un archivo de Excel function Importar_Callback(~, ~, handles) %Se importan los datos de volumen añadido y conductividad de un
archivo de %excel de extensión .xlsx o .xls
datos3=xlsread(filename);
Volumen=d(:,1);
Conductividad=d(:,2);
tabla(:,1)=Volumen;
60
tabla(:,2)=Conductividad;
set(handles.uitable1,'Data',tabla);
• Submenú Guardar datos en un archivo de Excel function Guardar_Callback(~, ~, handles)
%Se guardan en un archivo de excel los datos de Volumen,
Conductividad, %factor de dilución, conductividad corregida,punto de equivalencia y %concentracion del analito correspondientes a cada tipo de titulación %conductimétrica
datos=(get(handles.uitable1,'Data'));
Volumen= datos(:,1));
Conductividad= datos(:,2));
datos2=get(handles.uitable3,'Data');
factor= datos2(:,1));
Conductividad2= datos2(:,2));
%Titulación ácido fuerte con base fuerte H=get(handles.checkbox1,'Value');
if H==1 Concentracion=ConcM; end
%Titulación base fuerte con ácido débil I=get(handles.checkbox2,'Value'); if I==1 Concentracion=ConcM; end
%Titulación ácido fuerte con base débil J=get(handles.checkbox3,'Value');
if J==1 Concentracion=ConcM; end
%Titulación ácido débil con base débil
K=get(handles.checkbox4,'Value');
if K==1 Concentracion=ConcM; end
61
%Titulación base fuerte con mezcla de ácido fuerte y ácido débil
g=get(handles.checkbox6,'Value');
if g==1 Concentracion=double(ConcM); end
%Titulación valoración de precipitación
N=get(handles.checkbox5,'Value');
if N==1 Concentracion=ConcM;
end
%Código con el cual se fijan las celdas de excel en las cuales van a %guardarse los datos
xlswrite(outname, A,1,'A2');
xlswrite(outname, B,1,'A2');
xlswrite(outname, C,1,'A2');
xlswrite(outname, D,1,'A2');
if g==1
xlswrite(outname, PEQ2,1,'J4'); Conc=double(ConcM2);
end
%Mensaje que se presenta al guardarse el archivo helpdlg('El Archivo fue guardado',' Guardar ');
• Submenú Salir function Salir_Callback(~, ~, ~)
%Mensaje que se presenta cuando se desea salir del programa opc=questdlg('Desea salir del programa?', 'SALIR', 'Si','No','No'); clear,clc,close all
• Cálculo de la concentración del Analito. function calcular_concentracion_Callback(~, ~, handles)
%Cálculo de la concentración del analito correspondiente a cada tipo
de titulación conductimétrica
%Titulacion Base fuerte con mezcla de ácido débil y ácido fuerte g=get(handles.checkbox6,'Value');
if g==1
PE=double(x3);
ConcV=str2double(get(handles.edit2,'String'));
62
VolM=str2double(get(handles.edit1,'String'));
PE2=double(x5);
mensaje =sprintf('%s %4.4f %4s','CONCENTRACION ÁCIDO FUERTE : ',
ConcM,' [Eq/L]');
set(handles.text2,'String',mensaje);
mensaje2=sprintf('%s %4.4f %4s',' CONCENTRACION ÁCIDO DÉBIL : ',
ConcM2,' [Eq/L]');
set(handles.text2,'string',char(antes3,mensaje2)); end
%Titulación ácido fuerte con base fuerte H=get(handles.checkbox1,'Value');
if H==1
PE=double(x3);
ConcV=str2double(get(handles.edit2,'String'));
VolM=str2double(get(handles.edit1,'String'));
mensaje=sprintf('%s %4.3f %4s', 'CONCENTRACION DE LA MUESTRA: ',
ConcM,'[Eq/L]');
set(handles.text2,'String',mensaje); end
%Titulación base fuerte con ácido débil I=get(handles.checkbox2,'Value');
if I==1
PE=double(x3);
ConcV=str2double(get(handles.edit2,'String'));
VolM=str2double(get(handles.edit1,'String'));
mensaje=sprintf('%s %4.3f %4s', 'CONCENTRACION DE LA MUESTRA: ',
ConcM,'[Eq/L]');
set(handles.text2,'String',mensaje); end
%Titulación ácido fuerte con base débil J=get(handles.checkbox3,'Value');
if J==1
PE=double(x3);
ConcV=str2double(get(handles.edit2,'String'));
VolM=str2double(get(handles.edit1,'String'));
63
mensaje=sprintf('%s %4.3f %4s', 'CONCENTRACION DE LA MUESTRA: ',
ConcM,'[Eq/L]');
set(handles.text2,'String',mensaje);
end
%Titulación ácido débil con base débil
K=get(handles.checkbox4,'Value');
global VE
if K==1
ConcV=str2double(get(handles.edit2,'String'));
VolM=str2double(get(handles.edit1,'String'));
mensaje=sprintf('%s %4.4f %4s', 'CONCENTRACION DE LA MUESTRA: ',
ConcM,'[Eq/L]');
set(handles.text2,'String',mensaje);
end
%Titulación de precipitación
N=get(handles.checkbox5,'Value');
if N==1
PE=double(x3);
ConcV=str2double(get(handles.edit2,'String'));
VolM=str2double(get(handles.edit1,'String'));
mensaje=sprintf('%s %4.4f %4s', 'CONCENTRACION DE LA MUESTRA: ',
ConcM,'[Eq/L]');
set(handles.text2,'String',mensaje);
end
3.11.2.6. Ejemplo
64
Ácido fuerte con base débil (HCl con NH4OH)
Volumen de la muestra: 50
Concentración del titulante: 0.05N
Figura 31. Ejemplo titulación ácido fuerte con base débil (HCl con NH4OH)
65
4. DISCUSIÓN
• En la medición de la conductividad se debe tener cuidado porque el valor
determinado puede verse afectado por la contaminación de la muestra dentro de la
celda debido a la presencia de materia en suspensión de cierto tamaño, o de aceites
o grasas, además otra posible interferencia es la presencia de burbujas de aire. El
agua con la que se prepara las soluciones que van a ser analizadas debe ser agua
tipo I (ultrapura) ya que al presentar un nivel mínimo de componentes ionizados
garantiza la obtención de valores de conductividad más precisos, además el equipo
usado para medir la conductividad debe estar correctamente calibrado usando una
solución patrón descrita en el manual del mismo.
• Al iniciar la experimentación se realizaron ensayos para obtener los valores de m de
la ecuación modificada de Kolraush de diferentes analitos, además se analizó la
curva de conductancia equivalente experimental vs concentración para determinar la
ecuación que permite generar datos de conductividad equivalente en el rango de
concentración de 0 a 1 N para determinados compuestos, sin embargo, es necesario
tener balanzas calibradas, material de vidrio calibrado y sustancias puras además de
soluciones estandarizadas para poder obtener resultados precisos, por lo que no fue
posible obtener dicha ecuación.
• Al momento de calcular el punto de equivalencia empleando la segunda derivada, se
presentó cierta dificultad porque la concentración obtenida con el programa no
reflejaba resultados muy aproximados en relación a los obtenidos con los archivos
empleados. Sin embargo, para precisar el cálculo se decidió emplear el método de
mínimos cuadrados, como las curvas correspondientes a las titulaciones
conductimétricas están formadas por segmentos rectilíneos que se intersecan, se
tomó el punto máximo correspondiente a la segunda derivada como límite, es decir
para aplicar el método de mínimos cuadrados se tomaron los datos hasta dicho punto
para obtener la ecuación del primer segmento rectilíneo y luego los datos posteriores
al punto máximo, para obtener la ecuación del otro segmento, después al igualar
dichas ecuaciones se obtiene el punto de intersección correspondiente al volumen
de equivalencia, que es bastante aproximado con respecto al obtenido por las
66
titulaciones conductimétricas experimentales y a los obtenidos de los archivos
consultados.
• En la tabla 15 se pueden observar los resultados que proporciona el programa junto
con los obtenidos de las diferentes fuentes investigadas, al comparar las
concentraciones del analito obtenidas en ambos casos se observó que el porcentaje
de diferencia no supera el 10%, dicho porcentaje se atribuye al manejo de las cifras
significativas en los cálculos ya que el programa trabaja con más cifras significativas
en comparación con las usadas en la parte experimental, esto permite determinar
dicho porcentaje como aceptable ya que no existe una fuente que indique cual es el
porcentaje de diferencia aceptable. También puede darse el caso de que se genere
un porcentaje de diferencia mucho mayor al mencionado anteriormente debido a que
la forma de la curva no es perfecta en todos los casos, y existen circunstancias en
las cuales la curva obtenida presenta segmentos que no son rectilíneos (puede ser
atribuido a que el titulante no se agregó de una forma equitativa) y al aplicar el método
de mínimos cuadrados la recta de ajuste generada ocasiona que el punto de
equivalencia obtenido difiera notablemente del calculado en la titulación
conductimétrica experimental lo que producirá un porcentaje de diferencia alto.
67
5. CONCLUSIONES
• Se elaboró la aplicación informática denominada ConduChem que permite trabajar
con Titulaciones conductimétricas de Acido fuerte con base fuerte, Base fuerte con
ácido débil, Acido fuerte con base débil, Acido débil con base débil, Base fuerte con
Mezcla de Acido fuerte y ácido débil y valoraciones de precipitación, el cual cumple
todas sus funciones correctamente.
• La herramienta desarrollada calcula el punto de equivalencia de una manera sencilla
y eficiente, combinando el método de la segunda derivada junto con el método de los
mínimos cuadrados, obteniéndose resultados de manera rápida lo que permite
ahorrar tiempo en dicho cálculo.
• En base a las curvas obtenidas de las titulaciones conductimétricas realizadas se
observó que presentan formas diferentes ya que dependen de la reacción química
involucrada, sin embargo, una característica que tienen en común todas ellas es que
presentan segmentos rectilíneos de diferente pendiente antes y después del punto
de equivalencia lo que permitió un mejor manejo de los datos involucrados.
• Con base en las evaluaciones y los resultados proporcionados por el programa
ConduChem, la metodología implementada, así como los criterios de segunda
derivada y método de mínimos cuadrados utilizados para el cálculo del punto de
equivalencia, son adecuados, ya que se obtuvieron resultados con un porcentaje de
diferencia no superior al 10% dicho porcentaje se consideró aceptable debido a que
la aplicación informática maneja más cifras significativas que las que se usan
experimentalmente por lo que se determinó que el programa trabaja correctamente.
68
6. RECOMENDACIONES
• Estudiar la ecuación de Kohlrausch y sus modificaciones ya que es posible obtener
ecuaciones para generar datos de conductividad a partir de la concentración, lo que
permitirá establecer otra metodología para el cálculo del punto de equivalencia.
• Los porcentajes de diferencia están determinados para ver si se obtienen resultados
similares, se recomienda trabajar con soluciones estandarizadas y material calibrado
para poder establecer un porcentaje de error, lo cual permitirá comparar que tan
exacto es el valor estimado por la aplicación informática.
• Se realizó la programación en Matlab 2016a de una manera estructurada, se
recomienda realizar una programación orientada a objetos ya que es moderna y una
evolución de la programación estructurada.
69
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zN-8g_vTAhVD4SYKHfooDcMQ6AEITDAH#v=onepage&q&f=false