ácidos Y Bases, Valoracion De Acido Clorhidrico Y De Hidroxido De Sodio Por Titulacion.pdf 2b3zf

ÁCIDOS Y BASES, VALORACION DE ACIDO CLORHIDRICO Y DE HIDROXIDO DE SODIO POR TITULACION. LABORATORIO DE QUÍMICA II JHON CRISTIAN URREGO. (1430286), [email protected]

Fecha de realización: 10 de Abril de 2015. Fecha de entrega: 8 de Mayo de 2015 Reacción de Na2CO3 y HCl

1. DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS. Para la titulación de 0.2 gramos de Na2CO3 + 10 mL de H2O se utilizó 7 mL de HCl.

Na2CO3 + 2HCl ↔ 2NaCl (ac) + H2O + CO2(g) 1

Para la titulación de 10 mL NaOH de concentración desconocida se utilizó 9.4 mL de HCl.

= 50 = 0.98

36.46 1

0.2 1000

100 38

El ion (CO)-2 reacciona con agua para formar

7 % #$$ $ = %

-

(CO3) + 2H2O ↔ CO2(g) + H2O+ 2(OH)

Moles de Na2CO3

+ 10

O

= 6.99 10

1 N C + 10 O 286.15 N C + 10 O

!"

N C

1

1

N

N C C + 10

N

C

=

1.598 10!

6.99

− 6.99

% 100 = 0.14%

Por lo cual podemos determinar que la preparación del HCl a una concentración de 0.2 m fue casi exacta ya que el margen de error es demasiado pequeño, o también se puede tener este porcentaje de error ya que la medición de la pipeta es milimétrica por lo cual la diferencia entre el valor real y el teórico es de 0.01 lo cual a la vista es difícil de observar.

Na2CO3 +H2O ↔ 2NaOH + CO2(g)

C

6.99 10!"

Según los datos teóricos para la titulación de 0.2 g de Na2CO3 + 10H2O son necesarios 6.99 mL de solución de HCl preparada con una concentración de 0.2 m, en el trabajo de laboratorio se utilizó 7 mL de HCl.

Na2CO3 + 10H2O ↔ 2Na+ + (CO3)-2 +10 H2O

0.2 g N

=

X mL HCl = 6.99 mL sln HCl

Reacción Na2CO3 +10H2O en agua

-2

C

X mol HCl = 1.398x10-3 mol HCl

Determinación de la cantidad de mL de HCl concentrado que se requieren para preparar 50.0mL de una solución 0.2 M de HCl 38% 0.2 1000

2

N

O

1

Molaridad de la solución de HCl

X mol NaOH= 0.19 mol NaOH

-Hallamos las moles de Na2CO3 con la cantidad que tenemos y el peso molecular

(

(=

Na2CO3 + 2HCl ↔ 2NaCl(ac) + H2O + CO2(g) 0.2 g N + 10

C O

1 N C + 10 O 286.15 N C + 10 O

= 6.99 10!"

1

1

N C

N

N C C + 10

2

N

C

=

6.99 10!"

N

O

(=

1.398 10! 7

,

# 1

El trabajo que se realizó en laboratorio es de gran utilidad para conocer las concentraciones de una sustancia a partir de otra sustancia de la cual tenemos seguridad de su concentración, en este caso conocemos la concentración del Na2CO3 + 10H2O por lo cual podemos determinar el número de moles de Na2CO3 , para la verificación de la concentración del HCl se procede a hacer la titulación de este ácido con Na2CO3 + 10H2O disuelto en agua lo cual produce CO2(g) y NaOH la cual es una base ya que hay formación de los iones (OH)- por tanto se realiza la neutralización de la sustancias con los H+ que libera el HCl formando la sal NaCl y H2O, al formarse el agua se reduce la concentración de H+ en la solución por lo cual la solución cambia de pH que contiene la sustancia evidenciando el cambio de color del indicador mixto de un color de azul verdoso en medio básico a un color rosado en medio básico, la relación para la reacción se tiene que por 1 molécula de Na2CO3 reaccionan con 2 moléculas de HCl , a partir de los valores teóricos podemos verificar comparando con el procedimiento hecho en laboratorio si la concentración de HCl corresponde a 0.2 m, suponiendo teóricamente que la concentración de HCl es de 0.2 m se espera que en el momento de la titulación se gaste 6.99 mL de HCl, para nuestro caso se gastaron 7 mL de HCl por lo cual al comparar los datos experimentales con los reales tenemos que el margen de error es de 0.14% que es un valor pequeño, entonces concluimos que la concentración de HCl corresponde a 0.2 m.

C

#

1000 1

= 0.19 (

Molaridad de la solución de NaOH. NaOH + HCl ↔ NaCl + H2O Como conocemos la concentración del HCl podemos determinar la concentración a partir de los mL gastados de HCl en la titulación se utilizó 9.4 mL de HCl para titular 10 mL de NaOH =

9.4

0.2 1000

X mol HCl = 1.88x10-3 mol HCl 1.88x10-3 mol HCl reaccionan con 1.88x10-3 mol de NaOH 1.88 10! 10

-

-

=

1000

-

-

2. DISCUSION DE RESULTADOS.

Hallamos la molaridad del Ácido Clorhídrico. $)* * =

#

la concentración del NaOH es de 0.19 M por lo cual se utiliza más cantidad de NaOH para la titulación de la solución.

X mol HCl = 1.398x10-3 mol HCl

(

0.19 1

#

M= 0.19 M

- Hallamos las moles de HCl con la relación estequiometria entre el Ácido Clorhídrico y el carbonato de sodio. 1

$)* * =

-

2

la concentración de 10 mL NaOH es de 0.19 m, de igual forma, para este caso debemos tener en cuenta que el cambio de color del indicador es cuando esta en medio ácido, en este caso el indicador pasó de color rosado en presencia de NaOH a incoloro cuando la solución está en medio ácido, debido a esto se tiene que lo que se gastó de HCl corresponde un poco más de lo necesario para que la sustancia quede neutra, pero esto significa que aumenta el margen de error para la concentración de NaOH porque lo que se gastó de HCl no corresponde exactamente con el número de moles que reaccionaron de NaOH, debido a que en los datos se obtuvo que la concentración de NaOH es de 0.19 y la del HCl es de 0.2 m como la concentración de HCl es mayor utilizo menor cantidad de la solución HCl.

Los indicadores de ácidos y bases son sustancias que se utilizan para la determinación de pH de una sustancia debido a que estos tienen un determinado color cuando están en medio ácido y otro cuando están en medio básico esto se debe a que las sustancias cambian la concentración de H+, por lo general los indicadores son sustancias bases o ácidos orgánicos débiles cuyo equilibrio se ve desplazado al introducirse en medio ácido o básico1 La composición del indicador mixto es una mezcla de rojo de metilo o también llamado Ácido dimétilamino-4 Fenilazo-2 benzoico con fórmula molecular C19H10Br4O5 el cual actúa en un pH de 4,2 coloración rosada y 6,3 coloración amarilla y verde de bromocresol 3,3', 5,5’-Tetrabromo-mcresolsulfonftaleína con fórmula molecular C21H14Br4O5S Su intervalo de transición de pH es aproximadamente entre 3.8–5.4, virando de amarillo a azul-verdoso en el rango especificado.

3. PREGUNTAS.

1. Explique el concepto de patrón primario. De 3 ejemplos.

La fenoftaleina es un indicador de fórmula (C20H14O4) es un indicador de pH que en disoluciones ácidas permanece incoloro, pero en presencia de disoluciones básicas toma un color rosado con un punto de viraje entre pH=8,0 (incoloro) a pH=9,8 (magenta o rosado) 2

R// Patrón primario es la sustancia utilizada en química como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con las siguientes características:

Para los indicadores se tiene en cuenta que para el cambio de color es en un pH que sea ácido o básico por lo cual tenemos que al observar el cambio de color la solución que se está titulando no va a estar neutra. Por lo cual va a existir un pequeño exceso de la sustancia que está titulando, esto puede incrementar el margen de error para determinar la concentración de las soluciones y se debe tener mucho cuidado en el momento de titular.

-Tienen composición conocida. Es decir, se ha de conocer la estructura y elementos que lo componen, lo cual servirá para hacer los cálculos estequiométricos respectivos.

Para la determinación de la concentración de NaOH se realizó a partir de la concentración de HCl 0.2 m que se verificó en el procedimiento anterior, en la titulación de NaOH se utilizaron 9.4 mL de HCl 0.2 m, de este valor obtenemos cuantas moles se gastaron de HCl, para la relación de la reacción tenemos que por 1 molécula de NaOH reacciona con 1 molécula de HCl, en este caso reaccionaron 1.88x10-3 mol de HCl la cual debe reaccionar con 1.88x10-3 mol de NaOH con esto encontramos que

-Debe ser estable a temperatura ambiente. No se pueden utilizar sustancias que cambien su composición o estructura por efectos de temperaturas que difieren ligeramente con la temperatura ambiente ya que ese hecho aumentaría el error en las mediciones.

-Deben tener elevada pureza. Para una correcta estandarización se debe utilizar un patrón que tenga la mínima cantidad de impurezas que puedan interferir con la titulación.

-Debe ser posible su secado en estufa. Además de los cambios a temperatura ambiente, también debe soportar temperaturas mayores para que sea

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posible su secado. Normalmente debe ser estable a temperaturas mayores que la del punto de ebullición del agua.

electrones y las bases son donantes de uno o varios pares de electrones. Esta teoría también tiene la ventaja de que es válida con disolventes distintos del agua y no se requiere la formación de una sal o de pares ácido-base conjugados. Según esto, el amoníaco se comporta como una base, pues es capaz de ceder un par de electrones al trifluoruro de boro para formar un par ácido-base:

-No debe absorber gases. Ya que este hecho generaría posibles errores por interferentes así como también degeneración del patrón. -Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. De esta manera se puede visualizar con mayor exactitud el punto final de las titulaciones por volumetría y además se puede realizar los cálculos respectivos también de manera más exacta.

Ejemplos: Tabla #2 Ejemplos ácido-base de Lewis

-Debe tener un peso equivalente grande. Ya que este hecho reduce considerablemente el error de la pesada del patrón.

H3NBF3

-Para cada tipo de determinación volumétrica se necesita disponer de algunos Patrones primarios.

Fe(CN)63-

HCO3

Ejemplos: Tabla # 1 Ejemplos de patrones primarios. Tipo de reacción

Neutralización

Patrón primario Ácidos Bases Reductores

Oxido-Reducción Oxidantes Precipitación

para AgNO3 para cloruros

KHP (KHC8H4O4) KH (IO3)2 Na2CO3 Oxalato de cálcio Oxalato de sodio Hierro (electrolítico) KI K2Cr2O7 Ce(NO3)4.2NH4NO3 NaCl

Patrón secundario HCl KH (IO3)2 Na2S2O3 Fe(II) KMnO4

AgNO3

2. Establezca el concepto de ácido- base de Lewis y de ejemplos de este tipo de sustancias. R// Gilbert N. Lewis expuso una nueva teoría de los ácidos y bases en la que no se requería la presencia de hidrógeno en el ácido. En ella se establece que los ácidos son aceptores de uno o varios pares de

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Acido de Lewis BF3 (Amoniaco) CO2 (Dióxido De Carbono) Fe3+ (Catión de Hierro)

Base De Lewis NH3 (Amoniaco) H2O (Agua) (CN)6 (Cianuro)

las titulaciones acido-base se emplean colorantes llamados indicadores acido-base para este propósito.

4. Haga una comparación entre un ácido– base de BrØnsted-Lowry y Lewis. R// Tabla #3 Comparación de ácido-base de BrØnsted y Lewis. ACIDO – BRONSTEDLEWIS BASE LOWRY Concepto De Ácidos y Bases

Acido

Base

Énfasis en la transferencia de un protón (H+) de un ácido a una base. Es una sustancia que Dona un protón a otra sustancia. Es una sustancia que acepta un protón de otra sustancia

Énfasis en el par de electrones compartidos.

Es un receptor de pares de electrones. Es un donador de pares de electrones.

El concepto de Lewis es de carácter más general que el concepto de Bronsted-Lowry porque es aplicable a casos en los que el ácido es una sustancia distinta del H+. El concepto de Lewis ayuda a explicar por qué muchos cationes metálicos hidratados forman disoluciones acidas.

5. Que es una titulación y que sustancias intervienen en este proceso. Gráfica #1 Procedimiento de titulación.

R// Titulación es combinar una muestra de la disolución con una disolución de reactivo de concentración conocida, llamada disolución estándar. Esto se efectúa cuando se quiere conocer la concentración de un soluto dado en una disolución. Las titulaciones pueden efectuarse utilizando reacciones acido- base, de precipitación o de oxidación- reducción. Para poder titular una disolución desconocida con una estándar, debe haber alguna forma de determinar cuándo se ha llegado al punto de equivalencia de la titulación. En

6. ¿Cómo se espera que sea el pH de esta solución en el punto de equivalencia? ¿Por qué? R// El pH en el punto de equivalencia de esta reacción de neutralización entre el ácido fuerte Ácido Clorhídrico (HCl) y la base fuerte hidróxido de sodio Na(OH) se esperaría que fuera 7 ya que todos los

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iones hidronio han sido neutralizados por los iones hidroxilo, para dar agua (H2O). El resto de los iones no reaccionan con el agua ya que: - El Cl- procede de un ácido fuerte (es una base débil frente al agua): no se hidroliza. - El Na+ procede de una base fuerte (es un ácido muy débil frente al agua): no se hidroliza.

4. BIBLIOGRAFÍA

1. http://www.elergonomista.com/quimic a/q10.html 2. http://es.wikipedia.org/wiki/Fenolftal e%C3%ADna 3. http://agalano.com/Cursos/QuimAna l1/Patrones.pdf 4. http://ponce.inter.edu/acad/cursos/ci encia/q3120/primario.htm 5. https://docs.google.com/document/p review?hgd=1&id=1Z0NTzUaAYaJX 2kNnXZngLLYyBp1Xe9mE3QhUEEJ5ys

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