TITULACIN CIDO - BASE

INTRODUCCINLa naturaleza de las sustancias es una de los temas ms estudiados por la qumica, ya que de acuerdo a sta,estndeterminados los tipos de reacciones quesepresentande acuerdo alos reactivos en un proceso.La titulacin es un mtodo para determinar la cantidad de una sustancia presente en solucin.Una solucin de concentracin conocida, llamada solucin valorada, se agrega con una bureta a la solucin que se analiza. En el caso ideal, la adicin se detiene cuando se ha agregado la cantidad de reactivo determinadaen funcin de un cambio de coloracin en el caso de utilizar un indicador interno,y especificadapor lasiguienteecuacin de latitulacin.NAVA= NBVBA este punto se le llamapunto de equivalencia(Umland, 2000, p.139).En trminos generales la reaccin entre cantidades equivalentes de cidos y bases se llama neutralizacin o reaccin de neutralizacin, la caracterstica de una reaccin de neutralizacin es siempre la combinacin de hidrogeniones que proceden del cido, con hidroxiliones procedentes de la base para dar molculas de agua sin disociar, con liberacin de energa calorfica como calor de neutralizacin y formacin de una sal.En una expresin como lasiguiente expresin:cido + Base Sal + AguaUn caso particular sera la reaccin entreun cido fuerte (HNO3)y una base dbil(Na2CO3).2HNO3 + Na2CO32NaNO3 + CO2+ H2OAs pues, la titulacin es un proceso en el cual la solucin estndar (del patrn primario) se combina con una solucin de concentracin desconocida para determinar dicha concentracin, la curva de titulacin es la grfica que indica como el pH de la solucin cambia durante el transcurso de la misma (el pH se grfica contra el volumen de base o cido agregado).Entonces podra entenderse como final de la titulacin al momento en que el pH llegase a 7, sin embargo, estoesten funcinde lafuerzadelcidoola baseque se estntitulando.As cuando la neutralizacin se produce entre uncido fuerte y una base fuerte. El pH en el punto de equivalencia es 7 ya que todos los iones han sido neutralizados.Por otra parte, cuando la reaccin ocurre entre unabase fuerteyun cido dbil,el anin del cidosufre unahidrlisis,por lo queel pHal que ocurre la neutralizacinesmayorque 7. Y en la situacin contraria, entrecido fuertey unabase dbil,el catin de la basesufre unahidrlisis producindose iones hidrnio, por lo queel pH esmenorque 7.Paradeterminarste punto(de equivalencia),podemosutilizarla curva de titulacinpotenciomtrica de lareaccin cido-bsicacuyagrficaresultadel pHdel sistemacontravolumende cido o de base agregados en la titulacin (Umland, 2000, p.602).En las titulaciones se pueden utilizar indicadores internos. Los indicadores son compuestos orgnicos de estructura compleja que cambian de color en solucin a medida que cambia el pH. A continuacin se describen algunos de ellos.INDICADORCOLOR CIDORANGO DEpHDEL CAMBIO DE COLORCOLOR ALCALINO

Azul de timolRojo1.2 2.8Amarillo

Anaranjado de metiloRojo3.1 4.5Amarillo

Verde de bromocresolAmarillo3.8 5.5Azul

Rojo de metiloRojo4.2 6.3Amarillo

Papel de tornasolRojo5.0 8.0Azul

Azul de bromotimolAmarillo6.0 7.6Azul

Azul de timolAmarillo8.0 9.6Azul

FenolftalenaIncoloro8.3 10.0Rojo

Amarillo de alizarinaAmarillo10.0 12.1Alhucema

En este tipo de titulaciones (con indicador interno) no se requiere de ningn grfico para determinar el punto de equivalencia, solo se requiere observar el cambio de coloracin de la solucin para concluir el final de la reaccin y hacer las mediciones correspondientes.Las titulaciones potenciomtricas al igual que en el caso anterior, son un proceso en el cual la solucin estndar (del patrn primario) se combina con una solucin de concentracin desconocida para determinar dicha concentracin, la curva de titulacin es la grfica que indica como el pH de la solucin cambia durante el transcurso de la misma ([*]el pH se grfica contra el volumen de base o cido agregado).Paradeterminarelpuntode equivalencia,podemosutilizarla curva de titulacinpotenciomtrica de lareaccin cido-bsica (Umland, 2000, p.602).Como se observa, la concentracin de los iones hidrnio, antes de agregar el cido y comenzar la titulacin corresponde a la concentracin de iones hidrnio de la solucin de la base dbil. A medida que se agrega el cido, la base dbil se transforma en su sal, la solucin contiene la base dbil y la sal del cido fuerte, y por consiguiente est amortiguada.El primer punto de equivalencia corresponde a un volumenagregadode cido, el cual ha neutralizado nicamente una carga del carbonato, y es hasta el segundo punto, donde el carbonato de sodio pierde sus propiedades. Est neutralizado. La valoracin del carbonato sdico no puede realizarse con la exactitud que exige una normalizacin; por ello se valora siempre el segundo equivalente de hidrgeno (Ayres, 1970, p 334)De acuerdo con la reaccin anterior.Y en funcin de la ecuacinsiguiente:NAVA= NBVBsi en ste proyecto experimental, se utilizarauna base 0.1N, en un volumen de 50 mL,staser neutralizada con 25.0mL de cido. Desde el punto de vista experimental la problemtica se reduce a la determinacin del volumen del reactivo titulante, es obvio que ste es el correspondiente a las condicionnes del sistema, estamos hablando de la pureza del reactivo a titular. Por lo tanto, a manera de hiptesis, se establece que la normalidad del cidoes0.2 N al reaccionar en ste sistema.

[*]Simulador de una titulacin potenciomtrica. Con toda confianza!!!, lo puedes descargar o ejecutar:DownloadorStart 1. Una vez descargado o ejecutado, da clic al dibujo del magneto. 2. Da clic repetidas veces a la vlvula de la bureta. 3. Observa la grfica de la titulacin.

[1]Na2CO3se comportar como patrn primario. Por lo cual cumple con lo siguiente: 1. Elevada pureza. 2. Estabilidad frente a los agentes atmosfricos. 3. Ausencia de agua de hidratacin. 4. Fcil adquisicin y precio mdico. 5. Un peso equivalente elevado, para disminuir los errores asociados a la pesada.

OBJETIVOEl objetivo principal que se pretende lograr en ste experimento es que el alumno determinela concentracin de una sustanciamediante un proceso qumico(valoracin de un cido fuerte con un patrn primario)por ejemplo:HCl(ac)+Na2CO3(ac) NaCl(ac)+CO2(g)+H2O(l)aplicando la tcnica de titulacin as como determinar la exactitud y precisin de la titulacin.Para ello se introducir al alumno en el manejo de los conceptos de cidos y bases, concentracin, peso equivalente, titulacin potenciomtrica, determinacin del punto de equivalencia por el mtodo de la primera y segunda derivada, etc., determinando para ello los valores del pH vs. volumen de reactivo utilizado, y posteriormente graficndolos para posteriormente determinar el punto de equivalencia y por ende la concentracin de la sustancia.JUSTIFICACINEste proyecto experimental tiene como finalidad que el alumno aplique los conocimientos adquiridos en Qumica, en lo referente a los conceptos de cidos y bases, concentracin, peso equivalente y titulacin potenciomtrica. De la asignatura de Matemticas en lo referente a la determinacin del punto de equivalencia por el mtodo de la primera y segunda derivada, etc. As mismo de la aplicacin del paquete Excel de Microsoft a una serie devalores reales obtenidos experimentalmente por ellos mismos, programando y aplicndoles el concepto de primera y segunda derivadas para determinar el punto de equivalencia de la reaccin cido - Base y que constituye el sistema real empleado para tal fin. PROYECTO EXPERIMENTALDeterminacinde laconcentracinde una sustanciamediante un proceso qumicoHCl(ac)+Na2CO3(ac) NaCl(ac)+CO2(g)+H2O(l)valoracin de un cido fuerte con unpatrn primarioDISEO EXPERIMENTALMATERIALES REACTIVOSDesecadorcido Clorhdrico (HCl(ac))

Cpsula de porcelanaCarbonato de sodio(Na2CO3(ac))

Pinzas para crisolAgua destilada

Pesa filtrosSoluciones Buffer

Balanza

Mufla

Pipeta

Matraces

Soporte universal

Pinzas dobles

Bureta

Potencimetro

Vasos de precipitados

METODOLOGA:Para ladelNa2CO3. Pesar 3g decarbonato de sodio, colocarlos en el crisol dentro de la mufla durante 1 hora, controlando la temperatura sin que rebase los 250 C, y finalmente guardar elcarbonatodeshidratado dentro del pesa filtros, y ste en un desecador.METODOLOGA:Para laelaboracin de las.Aforar a 500mL 4mL de cido clorhdrico, yguardar ste cido en un recipiente de plstico. Posteriormente aforara 50mLaproximadamente0.03g de carbonato sdico.METODOLOGA:Para la determinacin de la. Montar el dispositivo, colocar en la bureta el cido clorhdricoHCl(ac)(40mL), en el vaso de precipitados lNa2CO3(ac)(50mL). Disponer el electrodo delpotencimetro[1](previamentecalibrado) dentro de la solucin bsica, agregar lentamente el cido clorhdrico, y registrar los cambios de pH y volumen (mnimo 50 datos). Repetir el procedimiento anterior por cinco veces, variando las cantidades de carbonato dentro del rango de la primera pesada.

[1]Elpotencimetroes un aparato para medir voltaje que est diseado para utilizar celdas de resistencia elevada. Los instrumentos de lectura directa son voltmetros electrnicos con una resistencia de entrada elevada; el circuito est diseado para dar una lectura proporcional al pH. (...) con un error de 0.5% a 1.000 V.

Varios son los factores que debemos observar en las soluciones de cido, entre las ms importantes se encuentran las siguientes:1.-La pureza del cido, la cual una vez conocida, nos permite preparar las soluciones en una concentracin conocida.2.-Al momento depreparar la solucin (HCl(ac)),tener la precaucin deverterelcido sobreelagua.El experimento requiere que al utilizar el potencimetro, la medicin de los volmenes de reaccin sean pequeos de tal manera que nos permitan registrar variaciones de pH tambin pequeos, para as poder determinar un grfico "continuo" del sistema reaccionante y calcular el punto de equivalencia de acuerdo al concepto implcito de diferencial de la primera derivada, lo que dar lugar a errores pequeos en la determinacin del mismo, y por lo tanto de la concentracin de nuestra solucin problema con una buena aproximacin.REFERENCIAS"Referenciasel contenido de esta seccin est sujeto a cambios"

Por las ventajas de la reaccin llevada a cabo entre el cido clorhdrico y el carbonato de sodio y que ha sido estudiada desde hace ya varios aos, encontrando referencias especficas que datan desde 1968 (Qumica Moderna, P.R. Frey, 1968), y otras ms recientes que se refieren a la misma reaccin (The word of chemirtry. Jones, Johnston, Netterville, 1990) es til para ilustrar de manera simple, los conceptos antes mencionados en nuestra justificacin, pero ms que todo para integrar tales conceptos".Bibliografa bsica:1.P. W. Atkins. Qumica, molculas, materia, cambio, Edit. Omega. Barcelona, 1998, pp. 9102.R. Chang, Qumica, McGraw-Hill. 4 Edicin. Mxico, 1992, pp. 1052.3.T.L. Brown, H.E. Le Way y B.E. Bursten. Qumica La ciencia central, 5. Edicin, Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana S.A., Mxico, 1992, pp. 1159.4.Arcega Solsona, F., Unidades de medida, Prensas Universitarias de Zaragoza, Mxico, Pg. 57-59, 71-72., 19955. Paul Ander y Anthony J. Sonnessa, Principios de Qumica, Ed. Limusa, Mxico, 1980.6.Ayres G. H., Anlisis qumico cuantitativo, 2 ed., Ed. Del Castillo, Mxico, 1970, Pg., 303, 310, 3107.Stewart J. Calculo diferencial e integral Ed. Pearson Educacin, Mxico, 1999., Pg.,151.8.Umland J. B. y Bellama J. M., Qumica general, 3ed., International Thomson, Mxico, 2000, Pg.. 574, 578, 579, 605

Bibliografa:1. Fogler, H. S., Elements of Chemical Reaction Engineering , Prentice-Hall International Editions, 1992.

Web Bibliografa bsica:1. La Seguridad en los Laboratorios de Prcticas, Universidad de Alcal, 1995, Comisin de Seguridad y Salud Laboralhttp://www2.uah.es/edejesus/seguridad.htm2. C. Palacios, 2000-2001 Reacciones cido-base, rescatado del Web el 26 de septiembre de 2005.http://perso.wanadoo.es/cpalacio/acidobase2.htm3. Universidad Interamericana De Puerto Rico Patrn primario, rescatado del Web el 13 de octubre de 2005http://ponce.inter.edu/acad/cursos/ciencia/q3120/primario.htm