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RESUMEN

En la siguiente prctica se calcularon los valores experimentales de la constante

de equilibrio pKa de un cido dbil, cido actico, a partir de mediciones de potencial

de hidrgeno, mediante la neutralizacin con una base fuerte (hidrxido de sodio

NaOH), neutralizndolo con una solucin de cido clorhdrico (HCl) .

Se graficaron los valores obtenidos por medio de tres grficas y cada una por un

mtodo distinto, se compararon con el valor terico de la constante de disociacin

del cido y se comprob cul de los mtodos utilizados fue el mejor.

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3

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar el comportamiento de un cido dbil para hallar su constante de

equilibrio.

OBJETIVOS ESPECFICOS

1. Calcular el valor de la constante de equilibrio y el pKa de un cido dbil a partir

de valores experimentales de potencial de hidrgeno de la neutralizacin del

mismo con una base fuerte.

2. Conocer distintos mtodos para encontrar el punto de equivalencia de una

titulacin.

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5

MARCO TERICO

CONSTANTE DE EQUILIBRIO

La constante de acidez para un cido dbil que presenta el equilibrio

() + 2

() + 3+

obedece a la siguiente expresin

=

()(3+)

()(2)

En disoluciones diluidas, la expresin de la constante de acidez en funcin de actividades

se puede simplificar y expresar en funcin de concentraciones como

=[] [3

+]

[]

Si a esta expresin se le aplican logaritmos decimales se obtiene

= []

[]

TITULACIN

Tambin llamado volumetra, es un mtodo que permite conocer la

concentracin desconocida de una sustancia que puede actuar como cido neutralizada

por medio de una base desconocida.

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CLASES DE VALORACIN CIDO-BASE

Alcalimetra

Determinacin de la concentracin de una base fuerte empleado en un cido

fuerte de concentracin conocida como sustancia valorante.

Acidimetra

Determinacin de la concentracin de un cido empleado en una base fuerte de

concentracin conocida como sustancia valorante.

PUNTO DE EQUIVALENCIA (I)

Corresponde con el valor terico de la valoracin. En dicho punto habran

reaccionado cantidades estequiomtricas de ambas reacciones, y el pH de dicho punto

depende de la fuerza relativa del cido y la base empleados.

PUNTO DE EQUIVALENCIA (II)

El punto de equivalencia o punto estequiomtrico, de una reaccin qumica se

produce durante una valoracin qumica cuando la cantidad de sustancia valorante

agregada es estequiomtricamente equivalente a la cantidad presente del analito o

sustancia a analizar en la muestra, es decir reacciona exactamente con ella.

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MARCO METODOLGICO

ALGORITMO DE PROCEDIMIENTO

1. Se eligi y lav la cristalera e instrumentos a utilizar.

2. Se prepar 50ml de una solucin 0,1M de NaOH y 50ml de una solucin 0,1M

de cido actico.

3. Se estandariz la solucin de NaOH utilizado para ello una solucin de HCl

previamente estandarizada.

4. Se verti 20ml de la solucin estndar de cido actico en un beacker y se

midi el pH.

5. Se verti a la solucin de cido actico las cantidades de NaOH estipuladas en

la tabla No.1 (Ver anexos), midiendo cada vez el pH respectivo.

6. Se observ el volumen al que vira la fenolftalena.

7. Se lav y guard la cristalera e instrumentos utilizados.

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DIAGRAMA DE FLUJO

INICIO

Se eligi y lav la cristalera e instrumentos a utilizar.

Se prepar 50ml de una solucin 0,1M de NaOH y 50ml de una solucin

0,1M de cido actico.

Se verti 20ml de la

solucin estndar de cido

actico en un beacker y se

midi el pH.

Se estandariz la solucin de

NaOH utilizado para ello una

solucin de HCl previamente

estandarizada.

Es necesario utilizar la solucin

estandarizada de HCl.

SI NO

A

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A

Se verti a la solucin de cido actico las cantidades de NaOH estipuladas,

midiendo cada vez el pH respectivo.

Se observ el volumen al que vira la fenolftalena.

Se lav y guard la cristalera e instrumentos utilizados.

FIN

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11

RESULTADOS

1. Realizar una grfica del pH en funcin del volumen de base agregado.

Grfica I: Mtodo Directo

Fuente: Datos Calculados

Tabla IV: Punto de Equivalencia por Mtodo Directo

Fuente: Datos Calculados

Punto de Equivalencia A 6,434923575

12

2. Realizar una grfica pH/ml en funcin de los ml de base agregados.

Grfica II: Mtodo de la Primera Derivada

Fuente: Datos Calculados

Tabla V: Punto de Equivalencia por Mtodo de la Primera Derivada

Fuente: Datos Calculados

Punto de Equivalencia B 4,925

13

3. Calcular la constante de equilibrio a partir de los incisos 1,2 y 3.

Tabla VI: Constante de equilibrio Ka

Del Punto de Equivalencia A

pKa A 3,217

Ka A 6,067*10-4

Del Punto de Equivalencia B

pKa B 4,925

Ka B 1,189*10-5 Fuente: Datos Calculados

4. Calcule la Ka a partir del pH en el punto de equivalencia encontrado con un mtodo diferente.

Grfica III: Mtodo de la Segunda Derivada

Fuente: Datos Calculados

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Tabla VII: Punto de Equivalencia por Mtodo de la Primera Derivada

Fuente: Datos Calculados

Tabla VIII: Constante de Equilibrio Ka

Del Punto de Equivalencia C

pKa C 4,975

Ka C 1,059*10-5 Fuente: Datos Calculados

Punto de Equivalencia C 4,975

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INTERPRETACIN DE RESULTADOS

Con las grficas anteriores podemos comprobar cul de los mtodos es el que

ms y mejor se aproxima a los valores de pKa y Ka tericos del cido actico, siendo estos

4,74 y 1,8*10-5 respectivamente.

Se puede observar que en con los mtodos 2 y 3 los resultados son muy

favorables ya que estos no se alejan demasiado de los valores tericos, siendo el mtodo

de la Primera Derivada la ms certera de los tres mtodos utilizados, dando como

resultado una pKa y Ka de 4,925 y 1,189*10-5 respectivamente. Esto nos evidencia de que

el cido actico es un cido de comportamiento dbil y que por lo tanto tendera

grficamente a la conducta mostrada en la Grfica I.

Los valores de pKa de los dos ltimos mtodos con respecto al valor terico nos

dan porcentajes de error aceptables, ya que estos no se alejan demasiado. El gran error

del mtodo Directo se debe en gran parte a la lectura de la grfica ya que esta no nos

muestra con exactitud donde se encuentra el punto de equivalencia. Esto se puede

mejorar utilizando el mtodo de crculos concntricos u otros mtodos.

16

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CONCLUSIONES

1. El comportamiento del cido dbil, cido actico, es de forma Sigmoidal.

2. Los valores de pKa obtenidos de las grficas 1, 2 y 3 son de 3,217, 4,925 y 4,975

respectivamente.

3. Los valores de las constantes de equilibrio experimentales obtenidas de las

grficas 1,2 y 3 son de 6,067*10-4, 1,189*10-5 y 1,059*10-5 respectivamente.

4. El mtodo ms certero de los utilizados es el Mtodo de la Primera Derivada.

18

19

BIBLIOGRAFA

1. Barrera Garca-Salas, Luis Haroldo. Diseo y elaboracin de un programa tutorial

para el estudio del equilibrio cido-base en solucin acuosa con nfasis en la

disociacin, mediante el diagrama de Flood y curvas de disociacin, utilizando

aplicaciones de Microsoft office 2000. Director: Ingeniero Cesar Garca.

Universidad de San Carlos de Guatemala. rea de Qumica, escuela de Ingeniera

Qumica, facultad de Ingeniera. 2,001

2. Equilibrios y volumetra acido-base. [Consultado el 11 de febrero del 2014] [En

lnea] Disponible en: http://ocw.um.es/ciencias/anlisis-quimico/material-de-

calse-1/tema-s.pdf.analisisquimico,gradobioquimica.

3. Punto de Equivalencia. [Consultado el 11 de febrero de 2014] [En lnea]

Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/punto_de_equivalencia.

20

21

APNDICE

1. Muestra de Clculo

Clculo de cambio de volumen

= [Ecuacin #1] : Cambio de volumen : Volumen final : Volumen inicial EJEMPLO:

= 2 1 = 1 NOTA: ecuacin utilizada para grficos de Primera y Segunda Derivada.

Clculo de cambio de pH

= [Ecuacin #2] : Cambio de pH : pH final : pH inicial

EJEMPLO:

= 4,56863624 4,1426675 = 0,42596873

NOTA: ecuacin utilizada para grficos de Primera y Segunda Derivada.

22

Clculo del cociente para grafica de Primera derivada

[Ecuacin #3]

: Cambio de pH : Cambio de Volumen EJEMPLO:

0,42596873

1= 0,42596873

Nota: Ecuacin utilizada para el clculo de la Primera Derivada.

Clculo de cociente para grafica Segunda derivada

(/)

[Ecuacin #4]

(: Cambio de pH : Cambio de volumen EJEMPLO:

(0,352182518 0,425968732)

2 1= 0,073786214

Nota. Ecuacin utilizada para clculo de la Segunda Derivada.

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Clculo de pKa

= /2 [Ecuacin #5]

: Punto de equivalencia : Constante de equilibrio EJEMPLO:

=6,435

2= 3,217

Nota: Ecuacin utilizada para pKa de primera grfica. Clculo de Ka

= 10 [Ecuacin #6]

: Constante de equilibrio : Logaritmo de Ka EJEMPLO:

= 103,217 = 6,067 104

Nota: Ecuacin utilizada para calcular el Ka en cada mtodo grfico.

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Calculo de porcentaje de error

% =

100 [Ecuacin #7]

%: Porcentaje de error : Dato terico de pKa : Dato experimental de pKa EJEMPLO:

% =4,74 3,217

4,74 100 = 32,13%

Nota: Ecuacin utilizada para calcular los porcentajes de error de Ka con relacin al dato

terico existente.

2. Datos Calculados

Tabla I: Datos Mtodo Directo

No. Volumen (ml) pH 1 1 4,142667504

2 2 4,568636236

3 3 4,920818754

4 4 5,346787486

5 4,05 5,374458913

6 4,1 5,403268842

7 4,15 5,433356666

8 4,2 5,464886798

9 4,25 5,498055162

10 4,3 5,53309791

11 4,35 5,570303395

12 4,4 5,610028921

13 4,45 5,652724816

14 4,5 5,698970004

25

15 4,55 5,749526378

16 4,6 5,805425335

17 4,65 5,868112403

18 4,7 5,939704098

19 4,75 6,023481096

20 4,8 6,124938737

21 4,85 6,254377974

22 4,9 6,434923575

23 4,95 6,740362689

25 5,1 7,547702329

26 5,15 7,719556535

27 5,2 7,840299157

28 5,25 7,93305321

29 5,3 8,00811789

30 5,35 8,070986767

31 5,4 8,124938737

32 5,45 8,172088517

33 5,5 8,21387982

34 5,55 8,251342211

35 5,6 8,285235728

36 5,65 8,316137414

37 5,7 8,344495689

38 5,75 8,370665924

39 5,8 8,394934499

40 5,85 8,417535565

41 5,9 8,438663003

42 5,95 8,458479145

43 6 8,477121255

44 7 8,711204461

45 8 8,829303773

46 9 8,903089987

47 10 8,954242509

Fuente: Hoja de Datos Originales

26

Tabla II: Datos Mtodo Primera Derivada

No. Volumen (ml) ph/V 1 1,5 0,425968732

2 2,5 0,352182518

3 3,5 0,425968732

4 4,025 0,553428532

5 4,075 0,576198587

6 4,125 0,601756474

7 4,175 0,630602648

8 4,225 0,663367265

9 4,275 0,700854978

10 4,325 0,744109695

11 4,375 0,794510516

12 4,425 0,853917908

13 4,475 0,924903759

14 4,525 1,011127469

15 4,575 1,117979149

16 4,625 1,253741364

17 4,675 1,431833894

18 4,725 1,675539955

19 4,775 2,029152815

20 4,825 2,588784757

21 4,875 3,61091201

22 4,925 6,108782291

23 5,025 5,382264263

24 5,125 3,437084122

25 5,175 2,41485244

26 5,225 1,855081065

27 5,275 1,501293597

28 5,325 1,257377544

29 5,375 1,079039384

30 5,425 0,9429956

31 5,475 0,835826067

32 5,525 0,749247831

33 5,575 0,67787034

34 5,625 0,618033709

35 5,675 0,56716551

36 5,725 0,523404687

27

37 5,775 0,485371495

38 5,825 0,452021324

39 5,875 0,422548763

40 5,925 0,396322835

41 5,975 0,372842201

42 6,5 0,234083206

43 7,5 0,118099312

44 8,5 0,073786214

45 9,5 0,051152522

Fuente: Tabla I

Tabla III: Datos Mtodo Segunda Derivada

No. Volumen (ml) (ph/V)/V 1 2 -0,073786214

2 3 0,073786214

3 3,7625 0,1274598

4 4,05 0,455401103

5 4,1 0,511157745

6 4,15 0,576923476

7 4,2 0,655292338

8 4,25 0,749754262

9 4,3 0,865094336

10 4,35 1,008016418

11 4,4 1,188147837

12 4,45 1,419717027

13 4,5 1,724474196

14 4,55 2,137033612

15 4,6 2,715244286

16 4,65 3,561850596

17 4,7 4,874121224

18 4,75 7,072257209

19 4,8 11,19263883

20 4,85 20,44254506

21 4,9 49,95740563

22 4,975 -14,53036056

23 5,075 -12,96786761

24 5,15 -20,44463364

25 5,2 -11,19542751

28

26 5,25 -7,075749354

27 5,3 -4,878321057

28 5,35 -3,566763214

29 5,4 -2,720875673

30 5,45 -2,14339066

31 5,5 -1,731564725

32 5,55 -1,42754981

33 5,6 -1,196732624

34 5,65 -1,017363971

35 5,7 -0,875216463

36 5,75 -0,760663853

37 5,8 -0,66700341

38 5,85 -0,589451215

39 5,9 -0,524518561

40 5,95 -0,469612683

41 6,2375 -2,775179902

42 7 -0,115983894

43 8 -0,044313098

44 9 -0,022633692

Fuente: Tabla II

3. Anlisis de Error

Tabla IX: Porcentaje de Error

Grfica %E pKa 1 32,13

2 3,90

3 4,96 Fuente: Muestra de Clculo