CALCULO DEL GRADO DE DESACETILACIÓN POR TITULACIÓN POTENCIOMÉTRICA

Por: Juan David Giraldo Pedraza

Procedimiento:

1. Pesar entre 0.2 y 0.23 g de quitosano en un balón volumétrico de 100 ml. Anotar el

valor exacto.

2. Preparar 25 ml de una solución estandarizada de HCl con una concentración que se

encuentre alrededor de 0.1 M. Registrar el valor exacto de la concentración.

3. Calcular la cantidad de KCl o NaCl necesario para que la solución tenga una fuerza

iónica de 0.1, adicionarlo a la solución. Registrar el valor exacto de pH de la

solución. (Ver ejemplo).

4. Adicionar el quitosano a la solución.

5. Agitar a 250 rpm durante mínimo 2 horas hasta que el quitosano esté totalmente

disuelto.

6. Aforar a 100 ml con agua destilada.

7. Transferir esta solución a un Beaker de 250 ml.

8. Titular con una solución de NaOH estandarizada que tenga una concentración

alrededor de 0.1 M (registrar el valor exacto de la concentración) hasta alcanzar un

pH cercano a 2, anotar el volumen adicionado y el pH exacto.

9. Continuar la titulación cada 0.5 ml y registrar los valores de pH y volumen

adicionado hasta alcanzar un pH cercano a 6.

10. Calcular el grado de desacetilación (GD) usando la ecuación propuesta por Jiang et

al. (Ver ejemplo)

Ejemplo: Calculo de la adición de KCl o NaCl:

Se pesaron 0.2255 g de quitosano y se solubilizaron en una solución de 25 ml de HCl con

una concentración de 0.1042 M, luego se aforo a 100 ml con agua destilada, se calculo la

cantidad necesaria de KCl para que la solución tenga una fuerza iónica de 0.1, luego se

titulo con una solución de NaOH con una concentración de 0.1025 M hasta alcanzar un pH

de 2.04 y luego se continuo titulando cada 0.5 ml hasta un pH de 6.04, se obtuvieron los

siguientes datos.

pH V(l)

2.04 0.00381098

2.06 0.00427353

2.08 0.00474042

2.1 0.00521053

2.12 0.00568271

2.14 0.00615849

2.16 0.00663668

2.19 0.00712618

2.22 0.00761886

2.26 0.0081217

2.29 0.00861896

2.33 0.00912701

2.38 0.00964477

2.43 0.01016321

2.47 0.01067431

2.53 0.01119972

2.6 0.01173107

2.69 0.01227031

2.79 0.01280905

2.92 0.01335252

3.1 0.0138998

3.4 0.01444858

4.4 0.0149953

5.15 0.01549941

5.47 0.01599939

5.68 0.01650015

5.88 0.0170002

6.04 0.01749975

La adición de KCl se realiza para establecer exactamente la actividad de los iones hidronio

en la solución, dado que el pH está en función de su actividad y es clave para poder obtener

resultados exactos de la concentración de H3O+.

)50(log3

10 OH

apH

Donde a, es la actividad de los iones hidronio.

La fuerza iónica se define como un medio por la sumatoria de las concentraciones de los

iones por su carga al cuadrado, y se simboliza como o I.

)51(2

1 2

ii zmI

Donde mi (mol/l) es la concentración de él ion i y zi es la carga del ion i.

Si se quiere llevar la fuerza iónica de la solución a 0.1, es necesario saber cuánto KCl se

debe adicionar, a continuación se muestra como se determina está cantidad.

La concentración de HCl, C1, en la solución es la siguiente.

Ml

mol

ml

mlC 02605.0

1042.0

100

251

Al ser un ácido fuerte disocia completamente y su relación molar es 1 a 1 respecto a los

iones H3O+ y Cl

-, como se puede observar en la reacción 1, por lo que se puede decir lo

siguiente.

)52(3

1 ClOH

CCC

El KCl es una sal totalmente soluble en medios acuosos, por lo tal, se encuentra totalmente

disociada en iones K+ y Cl

-, su relación molar también es 1 a 1como se muestra en la

siguiente reacción.

)53(2

ClKOHKCl

Por lo tanto se puede decir lo siguiente.

)54( ClKKCl CCC

Conociendo la concentración C1 se puede calcular la cantidad de KCl. La carga de los iones

H3O+, K

+ es +1 y la de Cl

- es -1.

MMK

OHK

KOH

KOH

ClClKOH

zClzClzKzOH

zmI

ClKClClHClKOH

ClKClClHClKOH

ii

07395.002605.01.0

1.0

1.0

222

11.0

)1()1()1()1(2

11.0

2

11.0

2

1

3

3

3

2222

3

2222

3

2

3

3

Si el KCl está en estado sólido y su pureza es del 100%, la cantidad necesaria seria:

KClgmol

g

l

mol

ml

lml 5512.0

55.7407395.0

1000

1100

Donde 100 ml es el volumen de la solución de quitosano y 74.55 g/mol es el peso

molecular del KCl.

A continuación se calculara el grado de desacetilación utilizando la función lineal.

Función lineal:

Con los datos reportados se calculan X y Y.

][][][ 3

2

33

11

OH

V

C

VV

OHC

VVK

OHC

VCX

B

o

B

ow

B

][][ 3

OHOHC

VVVY

B

o

Con X y Y se construye la gráfica teniendo en cuenta que la región universal de pH para

calcular un GD con un error relativo de ±1% es de 2.5 a 5.8 pH, para muestras de quitosano

menores a 0.23 g. Se le asigna una línea de tendencia a la recta y se determina el intercepto

con el eje y, que es el volumen de equivalencia necesario para calcular el GD.

X Y(l)

0.95748681 0.014916

1.00165678 0.014926

1.04556341 0.014959

1.08918481 0.015013

1.13251221 0.015086

1.17520804 0.015179

1.21724875 0.01529

1.31087561 0.015239

1.40656106 0.015225

1.56254526 0.015091

1.66424219 0.015153

1.83174056 0.015114

2.07679555 0.015006

2.33960556 0.014964

2.53857015 0.015073

2.92143264 0.015049

3.44099347 0.015023

4.25941914 0.014959

5.36434244 0.014955

7.23906617 0.014951

10.9462987 0.014961

21.7947729 0.014983

216.568794 0.015049

1163.81057 0.015509

2310.03689 0.016004

3547.78582 0.016503

5308.01422 0.017002

7217.32205 0.017501

y = 4E-07x + 0,015 R² = 0,9914

y = 4E-07x + 0,0151 R² = 0,971

0,0145

0,015

0,0155

0,016

0,0165

0,017

0,0175

0,018

0 2000 4000 6000 8000

Y

X

FUNCIÓN LINEAL

pH 2.43-5.88

pH 2.04-6.04

Lineal (pH 2.43-5.88)

Lineal (pH 2.04-6.04)

Al graficar Y vs X se obtienen unos coeficientes de determinación (R2) de 0.9914 y 0.9710

para el rango de 2.43 a 5.88 pH y de 2.04-6.04 pH, los volúmenes de equivalencia para

cada rango de pH son 0.014997 L y 0.015055 L respectivamente.

Con las ecuaciones propuestas por Jiang et al se calcula el grado de desacetilación.

Para un rango de pH de 2.43-5.88:

molxxd 001067.0)014997.01025.01.002605.0(

%2543.80100

001067.0204

001067.01612255.0

001067.0(%)

x

xGD

Para un rango de pH de 2.04-6.04:

molxxd 001061.0)015055.01025.01.002605.0(

%8857.79100

001061.0204

001061.01612255.0

001061.0(%)

x

xGD