Laboratorio 4 de Fico.
If you can't read please download the document
description
Fico
Transcript of Laboratorio 4 de Fico.
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FISICOQUMICA
CURVAS DE TITULACIN CIDO BASE
Una titulacin cido base es un procedimiento para determinar la cantidad de cido (o base) de una dilucin determinando el volumen de base (o cido) de concentracin conocida que reaccionar completamente con l. Una curva de titulacin cido-base es el grfico del pH de una disolucin de cido (o base) en funcin del volumen de base (o cido) agregado. Tales curvas se usan para tener una perspectiva en el proceso de titulacin.
2. VALORACION ACIDO FUERTE- BASE FUERTE
Suponga que se agrega una disolucin de NaOH 0.1M desde una bureta a un matraz que contiene inicialmente 25 ml de HCl 0.1M luego de cada adicin se mide el pH de la solucin, obtenindose los valores dados en la siguiente tabla:
La ecuacin qumica que describe esta reaccin es la siguiente:
Graficando el perfil del pH en la valoracin:
pH vs VOLUMEN DE NaOH
Volumen
de NaOHpH
agregado
14
01.00
51.18
12
101.37
10
151.60
201.95
8
222.20
242.69
pH
257.00
6
2611.29
4
2811.75
3011.96
2
3512.22
4012.36
0
4512.46
01020304050605012.52
Volumen de NaOH
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FISICOQUMICA
DETERMINACIN GRFICA DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA
Para la determinacin grfica del punto de equivalencia utilizaremos el mtodo de las rectas tangentes, que consiste en trazar rectas tangentes a la curva en la zona de menor pendiente. Luego de un punto de la recta inferior se traza una perpendicular a la recta superior, de forma anloga, tomamos un punto de la recta superior y trazamos una perpendicular a la recta inferior. Si tomamos los puntos medios de los dos segmentos trazados y los unimos mediante una recta, esta recta cortar a la grfica en el punto de equivalencia.
pH vs VOLUMEN DE NaOH
Volumen
de NaOHpH
14
agregado
01.00
12
51.18
101.37
10
151.60
punto de
201.95
equivalencia
222.20
8
242.69
pH
257.00
6
2611.29
4
2811.75
3011.96
2
3512.22
4012.36
0
4512.46
5012.52
0102030405060
Volumen de NaOH
COMENTARIO
De la curva de titulacin de disolucin de 25 ml de HCl 0.1M con NaOH 0.1M podemos notar que el pH cambia lentamente al principio hasta que la cantidad molar de base agregada sea casi igual a la del cido; es decir, hasta que la titulacin est cerca del punto de equivalencia. En el punto de equivalencia el pH de la disolucin es 7.0 ya que el NaCl, producto de la reaccin, es una sal neutra, es decir, no se hidroliza. Sin embargo el pH cambia rpidamente cerca del punto de equivalencia, de un pH de aproximadamente 3 a un pH aproximadamente 11.
La fenolftalena puede puede usarse como indicador porque cambia de incoloro a rosa en el intervalo de pH de 8.2 -10. Aunque se cambio ocurre en el lado bsico,
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FISICOQUMICA
por la grfica podemos observar que solo basta una gota o fraccin de ella para cambiar el pH varias unidades cuando la titulacin est cerca del punto de equivalencia. El indicador verde de bromocresol, cuyo color cambia en el intervalo de pH de 3.8 5.4 tambin funcionara. Como el cambio de pH es tan grande, podran usarse muchos otros indicadores.
2. VALORACIN CIDO DBIL- BASE FUERTE
Suponga que se agrega una disolucin de NaOH 0.1 M desde una bureta a un matraz que contiene inicialmente 25ml de cido actico (CH3COOOH) 0.1 M, luego de cada adicin se mide el pH de la solucin, obtenindose los siguientes valores:
La ecuacin qumica que describe esta reaccin es la siguiente:
Graficando el perfil del pH en la valoracin:
PH de NaOH
pH vs VOLUMEN DE NaOH
Volumen
de NaOHpH
14
agregado
02.87
54.14
12
104.57
10
154.92
205.35
225.61
8
246.12
6
258.72
2610.29
4
2811.75
3011.96
2
3512.22
4012.36
0
4512.46
5012.52
0102030405060
Vol de NaOH(ml)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FISICOQUMICA
Determinacin grfica del punto de equivalencia
Para la determinacin grfica del punto de equivalencia utilizaremos el mtodo de las circunferencias tangentes, que consiste en trazar circunferencias tangentes a la curva en la zona donde presenta concavidad, la circunferencia a trazar debe ser la que encaje mejor en dicha concavidad, adems, ambas circunferencias deben tener el mismo radio. Una vez que hemos trazado las circunferencias tomamos sus centros y los unimos mediante una recta, esta recta cortar a la grfica en el punto de equivalencia.
pH vs VOLUMEN DE NaOH
Volumen
de NaOHpH
agregado
14
02.87
54.14
12
Punto de
104.57
154.92
equivalencia
10
205.35
NaOH
225.61
8
246.12
258.72
de
6
PH
2610.29
2811.75
4
3011.96
3512.22
2
4012.36
4512.46
0
5012.52
01020304050
60
Vol de NaOH(ml)
Determinacin prctica del pH en el punto de equivalencia
Para hacer este clculo nos apoyaremos en la teora de la hidrlisis. Segn la ecuacin qumica que describe esta reaccin, un producto de la titulacin es el acetato de sodio (), que es una sal proveniente de un cido dbil y de una base fuerte, por lo tanto, su hidrlisis va a producir una solucin alcalina. Lo que vamos a hacer es calcular la concentracin de los iones a partir de su ,(que es un valor conocido que est establecido en tablas), luego calcularemos su y por diferencia hallaremos el final de la solucin.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FISICOQUMICA
Con los datos de concentracin que nos dan y los clculos estequiomtricos podemos determinar que el nmero de moles del acetato de sodio es 0.0025, entonces planteamos:
0.0025------------
De tablas obtenemos que
Como podemos observar el valor del pH calculado a partir del es muy cercano al valor obtenido experimentalmente (datos de la tabla)
COMENTARIO
La curva de titulacin de un cido dbil con una base fuerte da una curva algo diferente. La titulacin empieza con un pH ms alto que la titulacin del HClUNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FISICOQUMICA
porque el cido actico es dbil. Como antes, el pH cambia lentamente al principio y despus con rapidez cerca del punto de equivalencia. El intervalo de pH en el cual se ve que ocurre el cambio ms rpido es alrededor del pH 7 al pH 11. Se puede notar que el intervalo de pH es ms corto que en el caso de la titulacin de un cido fuerte con una base fuerte. Esto indica que la eleccin del indicador es ms crtica. La fenolftalena va a funcionar ya que cambia de color en un intervalo de 8.2 -10, sin embargo, el verde de bromocresol no funcionar porque cambia de color en el intervalo 3.8 5.4, lo cual ocurre antes que la curva de titulacin se eleve abruptamente.
Para este caso se puede observar que el punto de equivalencia para la curva de titulacin del cido actico ocurre en el lado bsico, esto se debe a que en el punto de equivalencia de la disolucin es la sal, el acetato de sodio, quien se hidroliza y genera una disolucin bsica. La eleccin ptima del indicador sera uno que cambie de color en un intervalo que incluya el pH del punto de equivalencia.
2. VALORACIN CIDO FUERTE- BASE DBIL
Suponga que se agrega una disolucin de HCl 0.1M desde una bureta a un matraz que contiene inicialmente 25 ml de NH3 0.1M, luego de cada adicin se mide el pH de la solucin, obtenindose los siguientes valores:
La ecuacin qumica que describe esta reaccin es la siguiente:
Graficando el perfil del pH en la valoracin:UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FISICOQUMICA
Volumen
pH vs VOLUMEN DE HCl
de NaOHpH
agregado
12
011.13
59.86
10
109.44
159.08
8
208.66
228.39
247.88
pH6
255.28
262.70
4
282.22
302.00
2
351.70
401.52
451.40
0
501.30
0102030405060
volumen de HCl
DETERMINACIN GRFICA DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA
Para la determinacin grfica del punto de equivalencia utilizaremos el mtodo de las circunferencias tangentes, que consiste en trazar circunferencias tangentes a la curva en la zona donde presenta concavidad, la circunferencia a trazar debe ser la que encaje mejor en dicha concavidad, adems, ambas circunferencias deben tener el mismo radio. La diferencia con el mtodo anterior ser que esta vez vamos a trazar una tangente interior a ambas circunferencias, dicha tangente cortar a la grfica en el punto de equivalencia.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA
FISICOQUMICA
Volumen
pH vs VOLUMEN DE HCl
de NaOHpH
agregado
12
011.13
59.86
10
109.44
159.08
8
Punto de
208.66
equivalencia
228.39
pH
247.88
6
255.28
262.70
4
282.22
255.28
2
351.70
401.52
0
451.40
501.30
0102030405060
volumen de HCl
Determinacin prctica del pH en el punto de equivalencia
Para hacer este clculo nos apoyaremos en la teora de la hidrlisis. Segn la ecuacin qumica que describe esta reaccin, un producto de la titulacin es el acetato de sodio (), que es una sal proveniente de un cido fuerte y de una base dbil, por lo tanto, su hidrlisis va a producir una solucin cida. Lo que vamos a hacer es calcular la concentracin de los iones a partir de su ,(que es un valor conocido que est establecido en tablas) y finalmente calcularemos el final de la solucin.
Con los datos de concentracin que nos dan y los clculos estequiomtricos podemos determinar que el nmero de moles del acetato de sodio es 0.0025, entonces planteamos:
0.0025------------UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FISICOQUMICA
De tablas obtenemos que
Como podemos observar el valor del pH calculado a partir del es muy cercano al valor obtenido experimentalmente (datos de la tabla)
COMENTARIO
Cuando se titula una base dbil con un cido fuerte se obtiene una curva de titulacin similar a la obtenida cuando un cido dbil titula a una base fuerte. En este caso el pH disminuye lentamente al principio, despus cae abruptamente de un pH cercano a 7 a un pH de 3.
Para este caso se puede observar que el punto de equivalencia para la curva de titulacin del amoniaco ocurre en el lado cido, esto se debe a que en el punto de equivalencia de la disolucin es la sal, el cloruro de amonio, quien se hidroliza y genera una disolucin cida. El rojo de metilo, que cambia de color amarillo en pH 6 a rojo en el pH 4.8, es un pasible indicador para esta titulacin. En este caso la fenolftalena no podra usarse para hallar el punto de equivalencia.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FISICOQUMICA
CUESTIONARIO
1.- Investigar sobre indicadores
Un indicador es una sustancia que siendo cidos o bases dbiles al aadirse a una muestra sobre la que se desea realizar el anlisis, se produce un cambio qumico que es apreciable, generalmente, un cambio de color; esto ocurre porque estas sustancias sin ionizar tienen un color distinto que al ionizarse.
Indicadores: son colorantes cuyo color cambia segn estn en contacto con un cido o con una base. La variacin de color se denomina viraje, para esto el indicador debe cambiar su estructura qumica al perder o aceptar un protn.
Este cambio en el indicador se produce debido a que durante el anlisis se lleva a cabo un cambio en las condiciones de la muestra e indica el punto final de la valoracin. El funcionamiento y la razn de este cambio varan mucho segn el tipo de valoracin y el indicador. El indicador ms usado es el Indicador de pH que detecta el cambio del pH. Por ejemplo, la fenolftalena y el azul de metileno.
Los indicadores qumicos de esterilizacin estn regulados por la norma ISO 11140, la cual los clasifica con nmeros del 1 al 6. El nmero de la clase de un indicador qumico est relacionado con la precisin y el uso especfico.
Clase 1: indicador de proceso. Indica que el material ha pasado o no por el proceso de esterilizacin.
Clase 2: reservado para ensayos especiales, por ejemplo de equipamiento como el Test de Bowie Dick.
Clase 3: indica cumplimiento o no de un solo parmetro.
Clase 4: indica cumplimiento o no de dos o ms parmetros.
Clase 5: sigue la curva de muerte o no de las esporas biolgicas con cierto grado de precisin.
Clase 6; indica con alta precisin el cumplimiento de todos los parmetros vinculados a procesos de esterilizacin especficos, aunque los valores establecidos para parmetros no garanticen la seguridad del proceso.
2.- Diferencia entre punto final y punto de equivalencia
En una titulacin, el punto de equivalencia es el punto al que se ha llegado cuando se ha agregado la cantidad exacta de titulante para que haya reaccin. Este punto no es observable. Mientras que: El punto final es aquel que si es observable mediante los indicadores qumicos y se da cuando se ha adicionado un pequeo exceso de titulante.
