Potenciometria acido-base

PRACTICA DE LABORATORIO DETERMINACION POTENCIOMETRICA ACIDO BASE CURSO ANALITICA II

1. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
1




LABORATORIO N°1
Métodos Potenciométricos:
“Potenciometría Acido-Base”

2. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
2
ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ...........................................................................................................................................3
OBJETIVOS ...................................................................................................................................................3
MATERIALES ................................................................................................................................................4
DESARROLLO ...............................................................................................................................................4
ESTANDARIZACIÓN DE NaOH CON FAK: .....................................................................................................5
TABLA DE DATO GRAFICOS Y DISCUSIÓN, SEGÚN RESULTADOS OBTENIDOS EXPERIMENTALEMTE EN
LA VALORACION DE HCl CON NaOH 0,072 N...............................................................................................6
DISCUSIÓN. ............................................................................................................................................ 10
TABLA DE DATOS, GRAFICOS Y DISCUSIÓN, SEGÚN RESULTADOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE
EN LA VALORACION DEL H3PO4 DE LA COCA-COLA CON NaOH 0,072 N. ..................................................... 11
DISCUSIÓN. ............................................................................................................................................ 15
CUESTIONARIO. ......................................................................................................................................... 16
CONCLUSIÓN ............................................................................................................................................. 18
REFERENCIAS ............................................................................................................................................. 19

3. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
3
INTRODUCCIÓN

La Potenciometría es una de las tantas técnicas abarcadas por la electroanalítica (procesos
instrumentales empleados en distintos análisis) para la determinación de la cantidad de sustancia presente en
una solución.
Por un lado, utiliza un electrodo de referencia, como el electrodo de calomel, el cual posee de manera
inherente un potencial constante y conocido en relación con el tiempo. También se requiere de la presencia de
un electrodo de trabajo (ej. Electrodo de vidrio), el cual se caracteriza por contar con una gran sensibilidad en
relación con la especie electroactiva (en el caso del electrodo de vidrio, posee una especial sensibilidad frente
al ión Hidrógeno). Finalmente, se trabaja además un dispositivo para medir el potencial; en este laboratorio
experimental utilizaremos el pHmetro.
Existen dos métodos principalmente para realizar mediciones potenciométricas. El primero es hacer una
sola medición de potencial de la celda, se llama Potenciometría directa y se utiliza principalmente para calcular
el pH de la solución acuosa. En el segundo, el ión se puede titular y el potencial se mide en función del volumen
del titulante y se llama titulación potenciométrica la cual utiliza la medición de un potencial para detectar el
punto de equivalente de una titulación. El único requisito es que la reacción incluya un aumento o disminución
de un ión sensible al electrodo. En una titulación potenciométrica directa el punto final de la reacción se detecta
determinando el volumen en el cual ocurre un cambio de potencial relativamente grande cuando se adiciona el
titulante.
Para determinar el punto de equivalencia, podemos utilizar el potenciómetro, el cual nos permite
generar la curva de titulación potenciométrica de la reacción cuya gráfica resulta de la medición del pH del
sistema contra el volumen de ácido o de base agregados en la titulación, siendo en nuestro caso una titulación
de un ácido fuerte (HCl) y del ácido fosfórico de una bebida Cola, todo teniendo en nuestra bureta NaOH
estandarizada.
OBJETIVOS

Calibrar un medidor de pH con soluciones buffer estándares (pH 4 y pH 7), aprender su uso y el cuidado de un
electrodo. También valorar potenciometricamente el HCl (ácido fuerte) con NaOH (base fuerte), además de
valorar el contenido de ácido fosfórico en una Coca - Cola utilizando la misma base estandarizada señalada
anteriormente, obteniendo también el valor de cada potencial (E°). Para obtener finalmente, los valores del pH
del sistema v/s volumen de reactivo utilizado, y posteriormente graficarlos según: pH/V(mL); E°/V(mL); ΔE°/ΔV;
ΔE
2
/ΔV
2
.

4. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
4

MATERIALES

Pipeta graduada Pincel
Bureta Vara agitadora
Placa calefactora Balanza analítica
Pipeta aforada (25 mL) Balanza granataria
Espátula Vaso precipitado (4)
Piceta Papel absorbente
Pinza para bureta Soporte universal
Matraz Erlenmeyer Vidrio Reloj
Agitador magnético
DESARROLLO

1- Calibramos el medidor de pH con soluciones buffer estándares (pH 4 y pH 7),
lavando y secando el electrodo cada vez que cambiamos de solución.

2- Antes de iniciar la titulación de la muestra problema debimos estandarizar el
NaOH.

* El NaOH dispuesto en el laboratorio, tiene una normalidad de 0.1. y
considerando la cantidad de volumen a valorar, pesamos 1 g de NaOH y
estandarizamos.

a. Colocamos en la bureta la solución de NaOH preparada.
b. Calculamos y pesamos exactamente los g de Ftalato de ácido de Potasio (FAK) previamente seco
(105-110 °C) necesarios para normalizar la solución de NaOH 0.1N. Traspasamos a un matraz
Erlenmeyer de 250 mL, agregando 100 mL de agua destilada. Agregamos 3 gotas de indicador
fenolftaleína y valore la solución de NaOH hasta viraje del indicador.

5. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
5
ESTANDARIZACIÓN DE NaOH CON FAK :

Se pesaron dos muestras de FAK (204,22 g/mol) para gastar 10 ml de NaOH aproximadamente 0.1 N.
FAK1= 0,2282 g
FAK2= 0,2033 g

c. Repetimos la valoración con otra muestra de FAK.
d. Calculamos la Normalidad de la solución de NaOH

TITULACIÓN FAK1: Gastando un volumen de 16,2 mL.
Eq-g =
0,2282 ??????
204,22 ??????/�??????�
= 0.001117 eq-g


NNaOH =
0,001117 ????????????−??????
0,0162 ??????
= ??????,??????��� ??????


TITULACIÓN FAK2: Gastando un volumen de 13,1 mL.

Eq-g =
0,2033 ??????
204,22 ??????/�??????�
= 0.000995 eq-g


NNaOH =
0,000995 ????????????−??????
0,0131 ??????
=??????,??????���� ??????

Media de Normalidades de Titulación: 0,072425 NNaOH

3- Medimos exactamente 25 mL de la solución problema (HCl y Coca-Cola), usando una pipeta de aforo y
vertiéndola en un vaso de precipitado de 250 mL. Introducimos la barra magnética e instalamos el vaso
precipitado sobre el agitador magnético. Agitando suavemente y sumerjiendo el electrodo en la
solución.
4- Se tabuló el volumen de NaOH versus pH y E°. Anote el pH y E° inicial. Valorando con la solución de
NaOH adicionando 1 mL cada vez; anotamos el valor de pH después de cada adición. Continuamos hasta
pH 10.
5- Repetimos la valoración, reduciendo el volumen de las alícuotas a 0,2 mL en las cercanías del punto de
equivalencia.
6- Según lo indicado en la guía debemos construir una tabla que incluya: Volumen de titulante (mL) ; pH
(o E); E ; V y 
2
E /  V
2
.
7- Grafique cada conjunto de datos, vs. volumen de NaOH agregado.

6. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
6
0
2
4
6
8
10
12
02468101214161820222426
pH
Volumen(mL) de NaOH agregado.
Valoración de HCl con NaOH

TABLA DE DATO GRAFICOS Y DISCUSIÓN, SEGÚN RESULTADOS OBTENIDOS
EXPERIMENTALEMTE
EN LA VALORACION DE HCl CON NaOH 0,072 N.
TABLA 1




Valoración de HCl con NaOH 0,072 N
Datos Experimentales
Volumen (mL) pH Potencial (mv)
0,00 1,65 303,70
1,00 1,70 301,50
2,00 1,75 298,80
3,00 1,77 297,70
4,00 1,79 296,40
5,00 1,81 295,40
6,00 1,83 294,20
7,00 1,85 292,60
8,00 1,89 290,50
9,00 1,92 288,70
10,00 1,96 286,60
11,00 1,98 285,10
12,00 2,02 282,90
13,00 2,05 280,80
14,00 2,11 277,10
15,00 2,17 273,70
16,00 2,23 270,30
17,00 2,31 265,20
18,00 2,39 260,30
19,00 2,51 253,40
20,00 2,67 244,10
21,00 2,88 231,40
22,00 3,49 195,50
23,00 8,61 -108,30
24,00 9,94 -186,60
25,00 10,58 -225,40
26,00 10,82 -239,40
27,00 10,99 -248,80
Figura N°1: Curva de pH versus volumen del titulante en la
valoración de HCl con NaOH.

-300
-200
-100
0
100
200
300
400
02468101214161820222426
Potencial (mV)
Volumen (mL) de NaOH agregado.
Valoración de HCl con NaOH
Figura N°2: Curva de potencial (E°) volumen del titulante en la
valoración de HCl con NaOH.

7. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
7
-304
-350
-300
-250
-200
-150
-100
-50
0
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Δ
E/
Δ
V
Volumen (mL) de NaOH agregado.
Primera Derivada






TABLA 2

Valoracion de HCl con NaOH 0,072 N
Primera Derivada.
Vol. Pto Medio ΔE ΔV ΔE/ΔV
---- ---- ---- ----
0,50 -2,20 1,00 -2,20
1,50 -2,70 1,00 -2,70
2,50 -1,10 1,00 -1,10
3,50 -1,30 1,00 -1,30
4,50 -1,00 1,00 -1,00
5,50 -1,20 1,00 -1,20
6,50 -1,60 1,00 -1,60
7,50 -2,10 1,00 -2,10
8,50 -1,80 1,00 -1,80
9,50 -2,10 1,00 -2,10
10,50 -1,50 1,00 -1,50
11,50 -2,20 1,00 -2,20
12,50 -2,10 1,00 -2,10
13,50 -3,70 1,00 -3,70
14,50 -3,40 1,00 -3,40
15,50 -3,40 1,00 -3,40
16,50 -5,10 1,00 -5,10
17,50 -4,90 1,00 -4,90
18,50 -6,90 1,00 -6,90
19,50 -9,30 1,00 -9,30
20,50 -12,70 1,00 -12,70
21,50 -35,90 1,00 -35,90
22,50 -303,80 1,00 -303,80
23,50 -78,30 1,00 -78,30
24,50 -38,80 1,00 -38,80
25,50 -14,00 1,00 -14,00
26,50 -9,40 1,00 -9,40




Figura N°3: Primera derivada correspondiente a los datos de los potenciales
medidos en el laboratorio.

8. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
8
-300
-200
-100
0
100
200
300
0 3 6 9 1215182124
Δ
2
E/ΔV
2
Volumen(mL) de NaOH agregado.
Segunda Derivada


TABLA 3





Valoracion de HCl con NaOH 0,072 N
Segunda Derivada
Vol. Pto. Medio Δ(ΔE/ΔV) ΔV Δ
2
E/ΔV
2

---- ---- ---- ----
---- ---- ---- ----
1,00 -0,50 1,00 -0,50
2,00 1,60 1,00 1,60
3,00 -0,20 1,00 -0,20
4,00 0,30 1,00 0,30
5,00 -0,20 1,00 -0,20
6,00 -0,40 1,00 -0,40
7,00 -0,50 1,00 -0,50
8,00 0,30 1,00 0,30
9,00 -0,30 1,00 -0,30
10,00 0,60 1,00 0,60
11,00 -0,70 1,00 -0,70
12,00 0,10 1,00 0,10
13,00 -1,60 1,00 -1,60
14,00 0,30 1,00 0,30
15,00 0,00 1,00 0,00
16,00 -1,70 1,00 -1,70
17,00 0,20 1,00 0,20
18,00 -2,00 1,00 -2,00
19,00 -2,40 1,00 -2,40
20,00 -3,40 1,00 -3,40
21,00 -23,20 1,00 -23,20
22,00 -267,90 1,00 -267,90
23,00 225,50 1,00 225,50
24,00 39,50 1,00 39,50
25,00 24,80 1,00 24,80
26,00 4,60 1,00 4,60
Figura N°4: Segunda derivada correspondiente a los datos de los
potenciales medidos en el laboratorio.

9. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
9

TABLA 4














Valoración de HCl con NaOH 0,08 N
Datos Experimentales Primera Derivada Segunda Derivada
Volumen
(mL)
pH Potencial
(mv)
Vol. Pto
Medio
ΔE ΔV ΔE/ΔV Vol. Pto.
Medio
Δ(ΔE/ΔV) ΔV Δ
2
E/ΔV
2

22 2,86 232,7 ----- ----- ----- ----- ----- ----- ----- -----
22,2 3 223,9 22,1 -8,8 0,2 -44 ----- ----- ----- -----
22,4 3,05 221,2 22,3 -2,7 0,2 -13,5 22,2 30,5 0,2 152,5
22,6 3,23 210,2 22,5 -11 0,2 -55 22,4 -41,5 0,2 -207,5
22,8 3,4 200,6 22,7 -9,6 0,2 -48 22,6 7 0,2 35
23 4,14 156,4 22,9 -44,2 0,2 -221 22,8 -173 0,2 -865
23,2 5,68 66,6 23,1 -89,8 0,2 -449 23 -228 0,2 -1140
23,4 7 -93 23,3 -
159,6
0,2 -798 23,2 -349 0,2 -1745
23,6 8,34 -95,3 23,5 -2,3 0,2 -11,5 23,4 786,5 0,2 3932,5
23,8 8,97 -129,9 23,7 -34,6 0,2 -173 23,6 -161,5 0,2 -807,5
24 9,01 -140,2 23,9 -10,3 0,2 -51,5 23,8 121,5 0,2 607,5
-4000
-2000
0
2000
4000
6000
21.5 22 22.5 23 23.5 24
Δ
2
E/ΔV
2
Volumen (mL) de NaOH agregado.
Segunda Derivada
-798
-1000
-800
-600
-400
-200
0
0 2 4 6 8 10 12
Δ
E/
Δ
V
Volumen (mL) de NaOH agregado
Primera Derivada Figura N°5: Primera derivada
correspondiente a los datos de
los potenciales medidos en el
laboratorio pero esta vez
agregando solución valorante
cada 0,2 mL


Figura N°6: Segunda derivada
correspondiente a los datos de
los potenciales medidos en el
laboratorio pero esta vez
agregando solución valorante
cada 0,2 mL

10. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
10
DISCUSIÓN.
En el laboratorio se efectuó una valoración potenciométrica, la cual se realizó conectando un dispositivo
(pH-meter) que mide el pH y el potencial de la valoración, este equipo consta de una máquina la cual se le
conecta un solo electrodo, que en su interior contiene el electrodo indicador (electrodo de vidrio sensible a los
iones hidrogeno) y el electrodo de referencia (electrodo de calomel).
Luego de montar todo el equipo se procedió a comenzar la valoración, la primera experiencia constó de
una valoración de ácido clorhídrico con una solución de hidróxido de sodio de concentración 0,0725 N; se midió
el pH y el potencial de la muestra al agregar cada 1 mL de la solución valorante, obteniéndose así la Figura N°1
y la Figura N°2.
El experimento se repitió una segunda vez, siendo una medición más minuciosa, midiéndose cada 0,2
mL de valorante agregado, obteniéndose así la Figura N°5 y la Figura N°6.
La Figura N°1 nos muestra una curva típica de una valoración de un ácido fuerte con una base fuerte, a
medida que se va agregando la solución valorante, el pH va aumentando gradualmente; ya acercándose a los 22
mL (pH 3,49) el pH empieza a aumentar más rápido y al alcanzar los 23 mL este genera un salto, marcando un
pH de 8,61, lo cual nos indica que todo el ácido en la muestra ha sido neutralizado.
La Figura N°2 muestra la misma curva, pero esta vez graficando los potenciales en función de volumen
agregado del valorante (en mL); la curva invertida se debe a que el sistema parte con potenciales positivos los
cuales corresponden a un pH ácido, desplazándose hasta llegar a potenciales (mV) negativos correspondientes
a pH alcalinos.
La Figura N°3 representa la primera derivada la cual implica un cálculo de cambio de potencial por
unidad de volumen de titulante (∆E/∆V). El gráfico de estos datos en función del volumen promedio produce
una curva con un pick que corresponde al punto de equivalencia. Según los datos teóricos al tratarse de una
titulación de un ácido fuerte con una base fuerte, el punto de equivalencia se produce al alcanzarse un pH 7.
En la figura N°3 el pick que se produce marca un potencial de - 303.80 mV, el cual corresponde a un pH de 8.61;
este pH se encuentra muy cercano al pH teórico que debería alcanzar, pero al revisar la Figura N° 5 la cual
corresponde a un análisis más minucioso, nos encontramos que el pick de la primera derivada corresponde a un
potencial de -798 mV, el que coincide con un pH de 7, corroborando así los datos teóricos con los datos
obtenidos en el laboratorio.

En el caso de la Figura N°4 y la Figura N°6 se grafica ∆
2
E/∆V
2
versus el volumen, la cual corresponde a la
segunda derivada de los datos. El punto final de la titulación se toma en el punto de intersección de la segunda
derivada con cero; en la Figura N°6 la curva corta al eje X a un volumen cercano de 23.4 mL, el cual pertenece al
volumen en el que se alcanza el pH 7.

11. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
11
TABLA DE DATOS, GRAFICOS Y DISCUSIÓN, SEGÚN RESULTADOS OBTENIDOS
EXPERIMENTALMENTE
EN LA VALORACION DEL H3PO4 DE LA COCA-COLA CON NaOH 0,072 N.


TABLA 5
Puntos Finales en la derivada
Datos Experimentales Primera derivada Segunda derivada
Volumen
(mL)
pH
Potencial
(mv)
Vol. Pto
Medio
ΔE ΔV ΔE/ΔV
Vol. Pto.
Medio
Δ(ΔE/ΔV
)
ΔV
Δ
2
E/ΔV
2

0,00 2,93 227,80 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
1,00 3,68 183,30 0,50 -44,50
1,0
0
-44,50 ---- ---- ---- ----
2,00 6,60 11,10 1,50
-
172,2
0
1,0
0
-
172,2
0
1,00 -127,70
1,0
0
-127,70
3,00 8,43 -96,30 2,50
-
107,4
0
1,0
0
-
107,4
0
2,00 64,80
1,0
0
64,80
4,00 9,51 -161,70 3,50 -65,40
1,0
0
-65,40 3,00 42,00
1,0
0
42,00
5,00 9,92 -185,70 4,50 -24,00
1,0
0
-24,00 4,00 41,40
1,0
0
41,40
6,00
10,1
0
-195,80 5,50 -10,10
1,0
0
-10,10 5,00 13,90
1,0
0
13,90
7,00
10,2
5
-204,50 6,50 -8,70
1,0
0
-8,70 6,00 1,40
1,0
0
1,40
8,00
10,3
6
-211,10 7,50 -6,60
1,0
0
-6,60 7,00 2,10
1,0
0
2,10
9,00
10,4
6
-216,90 8,50 -5,80
1,0
0
-5,80 8,00 0,80
1,0
0
0,80
10,00
10,5
3
-221,50 9,50 -4,60
1,0
0
-4,60 9,00 1,20
1,0
0
1,20
11,00
10,6
0
-225,10 10,50 -3,60
1,0
0
-3,60 10,00 1,00
1,0
0
1,00
12,00
10,6
5
-228,30 11,50 -3,20
1,0
0
-3,20 11,00 0,40
1,0
0
0,40

12. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
12





















-300
-200
-100
0
100
200
300
0 5 10 15
Potencial (mV)
Volumen (mL) de NaOH agregado
Valoracion de Coca-cola con NaOH
-200.00
-150.00
-100.00
-50.00
0.00
0 5 10 15
Δ
E/
Δ
V
Volumen (mL) de NaOH agregado
Primera Derivada
-150.00
-100.00
-50.00
0.00
50.00
100.00
0 5 10 15
Δ
2
E/ΔV
2
Volumen (mL) de NaOH agregado
Segunda Derivada
0
2
4
6
8
10
12
0 5 10 15
pH
Volumen (mL) de NaOH agregado
Valoracion de Coca-cola con NaOH
Gráficos obtenidos por nuestro grupo en los cuales no se aprecia la disociación de los dos siguientes protones
del ácido fosfórico debido a esto estos gráficos no se utilizan para la discusión.

13. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
13






TABLA 6







Valoración del H3PO4 contenido en la Coca-Cola con NaOH 0.0725 N
Datos Experimentales. Primera Derivada. Segunda Derivada.
Volumen
(mL)
pH
Potencial
(mv)
Vol. Pto
Medio
ΔE ΔV ΔE/ΔV
Vol. Pto.
Medio
Δ(ΔE/ΔV) ΔV Δ
2
E/ΔV
2

1,00 3,05 210,30 ---- ---- ---- ---- ---- ---- ---- ----
1,02 3,21 200,30 1,01 -10,00 0,02 -500,00 ---- ---- ---- ----
1,04 3,54 198,80 1,03 -1,50 0,02 -75,00 1,02 425,00 0,02 21250,00
1,06 4,73 111,10 1,05 -87,70 0,02 -4385,00 1,04
-
4310,00
0,02 -215500,00
1,08 5,57 61,40 1,07 -49,70 0,02 -2485,00 1,06 1900,00 0,02 95000,00
2,00 6,14 28,10 1,54 -33,30 0,92 -36,20 1,31 2448,80 0,47 5210,22
2,02 6,35 15,20 2,01 -12,90 0,02 -645,00 1,78 -608,80 0,47 -1295,33
2,04 6,50 7,20 2,03 -8,00 0,02 -400,00 2,02 245,00 0,02 12250,00
2,06 6,85 -14,20 2,05 -21,40 0,02 -1070,00 2,04 -670,00 0,02 -33500,00
2,08 7,05 -26,90 2,07 -12,70 0,02 -635,00 2,06 435,00 0,02 21750,00
3,00 7,31 -42,10 2,54 -15,20 0,92 -16,52 2,31 618,48 0,47 1315,91
3,02 7,70 -65,10 3,01 -23,00 0,02 -1150,00 2,78
-
1133,48
0,47 -2411,66
3,04 8,01 -120,50 3,03 -55,40 0,02 -2770,00 3,02
-
1620,00
0,02 -81000,00
3,06 9,34 -173,20 3,05 -52,70 0,02 -2635,00 3,04 135,00 0,02 6750,00
3,08 9,68 -181,30 3,07 -8,10 0,02 -405,00 3,06 2230,00 0,02 111500,00
4,00 9,78 -186,10 3,54 -4,80 0,92 -5,22 3,31 399,78 0,47 850,60
4,02 9,83 -190,70 4,01 -4,60 0,02 -230,00 3,78 -224,78 0,47 -478,26
4,04 9,91 -194,80 4,03 -4,10 0,02 -205,00 4,02 25,00 0,02 1250,00
4,06 9,98 -198,00 4,05 -3,20 0,02 -160,00 4,04 45,00 0,02 2250,00
4,08 10,03 -201,30 4,07 -3,30 0,02 -165,00 4,06 -5,00 0,02 -250,00
5,00 10,06 -203,70 4,54 -2,40 0,92 -2,61 4,31 162,39 0,47 345,51
5,02 10,10 -206,20 5,01 -2,50 0,02 -125,00 4,78 -122,39 0,47 -260,41
(*) Tabla de datos del experimento obtenidos por otra compañera utilizada para la discusión.

14. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
14










Figura N°7: Gráfico de pH vs Volumen agregado de
NaOH 0,072 N

Figura N°8: Gráfico de potencial vs Volumen agregado
de NaOH 0,072 N.

Figura N°10: Segunda derivada correspondiente a los
datos de los potenciales medidos en el laboratorio.


Figura N°9: Primera derivada correspondiente a los
datos de los potenciales medidos en el laboratorio.


-300
-200
-100
0
100
200
300
11.041.082.022.0633.043.084.024.065
Potencial (mV)
Volumen (mL) de NaOH agregado
Valoración de Coca-cola con NaOH
-4385
-2770
-5000
-4000
-3000
-2000
-1000
0
11.041.082.022.0633.043.084.024.065
Δ
E/
Δ
V
Volumen (mL) de NaOH agregado
Primera Derivada
0
2
4
6
8
10
12
11.041.082.022.0633.043.084.024.065
pH
Volumen (mL) de NaOH agregado
Valoración de Coca-cola con NaOH
-250000
-200000
-150000
-100000
-50000
0
50000
100000
150000
11.041.082.022.0633.043.084.024.06
Δ
2
E/ΔV
2
Volumen (mL) de NaOH agregado
Segunda Derivada

15. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
15

DISCUSIÓN.

Como se mencionó anteriormente, en el laboratorio se ejecutó experimentalmente una valoración
potenciométrica ácido-base, la cual se realizó con un pH-meter. Esta segunda experiencia consistió con una
valoración de H3PO4 contenido en 25 mL de Coca-Cola con una solución de Hidróxido de sodio de concentración
0,0725 N; se midió el pH y el potencial de la muestra al agregar cada 1 mL de la solución valorante, obteniéndose
así la Figura N°7 y la Figura N°8 (datos Tabla 5).
El experimento se repitió una segunda vez siendo éste aun más minucioso, midiéndose cada 0,2 mL de
valorante agregado obteniéndose así la Figura N°9 y la Figura N°10. Estos datos fueron obtenidos por un grupo
de compañeras quienes nos facilitaron sus antecedentes, ya que con los nuestros no se apreciaba la curva
característica de los ácidos polipróticos.
La curva N°7 nos muestra una curva típica de ácido débil (H3PO4 ) en presencia de una base fuerte
(NaOH), mientras se va agregando la solución valorante, siendo el pH inicial 3.05 (según tabla 6 y gráfico N°7),
aumentando así poco a poco, pero la reacción no llega a completarse; cuando lleva 1,04 mL con un pH de 3.4,
se produce un ascenso gradual en el cual el pH se va aproximando a la neutralidad sin cambios bruscos; la
solución en esta etapa contiene la sal conjugada que se ha formado en la reacción y el ácido que no ha
reaccionado, siendo esta solución una Buffer. En el gráfico se pueden apreciar dos puntos de inflexión que
caracterizan la disociación de los dos primeros protones del acido fosfórico, los pH y los volúmenes de los puntos
de equivalencia se corroboraran con la primera y la segunda derivada de dicho grafico.
En la Figura N°8, se presenta el gráfico de potencial vs volumen agregado de NaOH 0,0725N, en donde
está la misma curva anterior pero invertida, la cual se debe a que los potenciales parten con una carga positiva,
los cuales corresponden a un pH ácidos desplazándose hasta llegar a potenciales (mV) negativos
correspondientes a pH básicos.
La Figura N°9 incorpora la primera derivada, en el cual implica el cálculo de cambio de potencial por
volumen de titulante (∆E/∆V), la cual según los cálculos realizados en Excel aportados por bibliografía
1
, los dos
picks que presenta este gráfico corresponden a los potenciales de -4385 mV (pH 4,73) y -2770 mV (8,01)
correspondientes a las disociaciones de los dos primeros protones del ácido, la tercera disociación no se logra
apreciar en este gráfico debido a la pequeña cantidad en la que este se disocia.
Finalmente, la figura N°10 corresponde a la segunda derivada de los potenciales, el corte que esta curva
presenta con el eje de las “X” corresponde al volumen en el ocurre la neutralización de los protones del acido.
La figura N°10 nos muestra que el primer protón se disocia al haber agregado 1.04 mL del reactivo valorante,
mientras que el segundo protón se disocia a los 3,04 mL de haber agregado el reactivo valorante, esto nos
corrobora los puntos de equivalencia leídos en la figura N°9.

1
Química Analítica por Skoog, Wist, Holler, Cholich. Capítulo 19: Potenciometría: medición de concentración de iones y
moléculas. Página 522.

16. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
16
Como conclusión el acido fosfórico disocia su primer protón a pH 4,73 (1,06 mL NaOH)
Y el segundo a pH 8,01 (3,09 mL NaOH).
CUESTIONARIO.

1- Calcule el volumen final y determinación gráficamente del punto de equivalencia.

Para 25 mL de HCl 0,1 N valorado con un NaOH aproximadamente 0,1 N.

0,1 �∗25 �??????
0,1 �
=25 �??????

El punto de equivalencia teórico, es cuando se han agregado 25 mL de NaOH. En la práctica el punto
de equivalencia se produjo al haber agregado 23,4 mL de solución valorante, este resultado se
acerca significativamente al resultado teórico.

Para 25 mL de Coca-Cola (H3PO4) con aproximadamente NaOH 0,1 N

La muestra problema tubo los siguientes volúmenes de acuerdo a las disociaciones de sus 3
protones.

H2PO4
-
+ H
+
= 1,06 mL


H2PO4
2-
+ H
+
= 3,09 mL
PO4
3-
+ H
+
= no se aprecia por ser una disociación despreciable.

2- Calcule la Molaridad tanto del ácido clorhídrico como del ácido fosfórico en la muestra valorada
según corresponda.

Concentración del HCl:

0,072425 � �??????�??????∗23,4 �??????
25 �??????
=0,067789 � �� ????????????�

La concentración del ácido clorhídrico es de 0,067789 N

Concentración de H3PO4 :

3,18 �??????∗0,072425 �
25 �??????
=0,0092124 � �� ??????
2��
4

La concentración del ácido fosfórico de la Coca-Cola es de 0,0092124 N

3- Calcule la masa de ácido clorhídrico o ácido fosfórico según sea la muestra.

Ácido clorhídrico.
0,067789 N = 0,067789 M

17. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
17
0,067789 �??????��??????
1 ??????
→
??????
0,025 ??????
=0,0016947 �??????��??????∗36,45
??????
�??????�
⁄=0,061772 ?????? �� ????????????�

Hay 0,061772 g de HCl en la muestra.

Ácido Fosfórico.
0,0092124 N = 0,027637 M

0,027637 �??????��??????
1 ??????
→
??????
0,025 ??????
=0,00069093 �??????��??????∗98,00
??????
�??????�
⁄=0,067711 ?????? �� ??????
2��
4

Hay 0,067711 g de HCl en la muestra.


4- Establezca los equilibrios involucrados y las constantes respectivas.

H3PO4 + OH
-
 H2PO4
-
+ H3O
+
Ka: 7.1x10
-3;
pKa: 2.15

H2PO4
-
+ OH
-
 HPO4
2-
+ H3O
+
Ka: 6.2x 10
-8;
pKa 7.21

HPO4
-2
+ OH
-
 PO4
3-
+ H3O
+
Ka: 4.6x10
-12
; pKa: 12.34


5- Explique la función de un electrodo de vidrio.

El electrodo de vidrio es no convencional, cuya diferencia de potencial se desarrolla a través de
una membrana que conecta iónicamente dos disoluciones, una interna (propia del electrodo) y otra
externa (que es la de medida).
El más usado por su sensibilidad frente al ion hidrógeno y responde rápidamente frente a los
cambios en la concentración del ion hidrógeno presente en una solución.
El electrodo esta formado por un alambre de plata contenido en un tubo de vidrio sellado en un
extremo, la parte que sobresale del alambre de plata esta cubierta con cloruro de plata y esta
encerrada en un bulbo de membrana de vidrio sensible a los iones hidrógeno, el bulbo de vidrio
que contiene una solución de HCl 0.10M donde se encuentra sumergido el alambre de plata
recubierta de cloruro de plata, esta soldado al tubo de vidrio.
El vidrio de la membrana es de sílice 72%, óxido de sodio 22% y 6% de óxido de calcio, esta
membrana tiene una excelente especificidad hacia los iones hidrógeno hasta un pH cercano a 9.

6- Explique la función de un electrodo de calomel.
El electrodo de calomelanos reúne las características de un electrodo de referencia, mantiene
invariable un potencial conocido. Es una alternativa frente a los inconvenientes que presenta el
electrodo normal de hidrógeno en su composición y en su funcionamiento. El electrodo de
calomelanos esta constituido por un conductor de platino en contacto con una pasta formada
por mercurio metálico, cloruro mercurioso y cloruro de potasio.

18. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
18
Las ventajas es que soporta pasos de pequeñas cantidades de corriente manteniéndose
inalterable a cantidades mayores se polariza, tiene periodos de vida relativamente largos de dos o
mas años y esto de uso continuado, Las desventajas es que no trabaja arriba de 80 grados porque
su potencial se hace inestable.
CONCLUSIÓN

Como se mencionó al inicio de este informe la Potenciometría es una técnica electroanalítica que
permite la determinación de la cantidad de “esa” sustancia presente en una solución. Técnica que conlleva
anticipadamente calibrar el medidor de pH con soluciones buffer, proceso aprendido durante este
laboratorio.
Posterior a eso, se logró valorar potenciométricamente el HCl con NaOH, logrando cuatro curvas
características de una solución potenciométrica, basadas en ácido y base fuerte. Obteniendo por ende cuatro
valores claves; como lo es el pH de la solución a medida que se agregaba la base, observándose claramente en
la curva que las condiciones ácidas se incrementaban conforme los valores de pH decrecían; el valor de cada
potencial, su primera derivada, la cual implica el cálculo de cambio de potencial por volumen de titulante
(∆E/∆V), produciéndose en nuestra primera determinación, una curva con un pick en un potencial de -798 el
cual coincide con un pH de 7 correspondiente al punto de equivalencia y finalmente la segunda derivada de los
potenciales (Δ
2
E/ΔV
2 ), en el cual, el corte de la curva con el eje de las X corresponde al volumen en el ocurre la
neutralización de los protones del ácido.
Luego de ello, se valoró potenciométricamente una base fuerte (NaOH), con un ácido débil (H3PO4),
ácido que es encontrado en la bebida gaseosa Coca-Cola. Con esta solución se logró medir el pH del ácido
fosfórico presente, obteniendo inicialmente un valor de 2,93. Tal como se encontraron datos en la valoración
del ácido y base fuerte, en este se buscaron los mismos valores ya mencionados, obteniéndose diferentes
resultados. Por ejemplo, en los resultados de la primera derivada, al realizar su curva, se observan dos puntos
correspondientes a las disociaciones de los dos primeros protones del ácido, la tercera disociación no se logra
apreciar en el gráfico debido a la pequeña cantidad en la que este se disocia.
Y Finalmente, se logró concluir que todos los objetivos planeados al iniciar este informe, fueron logrados
en su totalidad, realizando también un análisis más detallado de cada valoración, cuando éstas estaban cerca de
su punto de equivalencia. Igualmente de realizar cálculos referidos a la normalidad y moralidad de las soluciones
correspondientes.

19. Análisis de Medicamentos: “POTENCIOMETRÍA ACIDO-BASE”
19
REFERENCIAS

(1 ) http://ciencia-basica-experimental.net/potenciometria.htm
(2) http://es.scribd.com/doc/90182298/Potenciometria
(3) http://www.monografias.com/trabajos71/reacciones-acido-base/reacciones-acido-base2.shtml
(4) http://www.monografias.com/trabajos59/potenciometria/potenciometria.shtml
(5) http://www.jenck.com/utilidades/acidez/
(6) Libro Química Analítica por Skoog, Wist, Holler, Cholich. Capítulo 19: Potenciometría: medición de
concentración de iones y moléculas. Página 522.