PRACTICA # 5. CURVAS DE NEUTRALIZACION

1. UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS QUIMICA ANALITICA E INSTRUMENTAL Ing. Lourdes Nieto Peña INTEGRANTES EQUIPO 4 MORA MOLINA ANGELES YESENIA CARRASCO MATUS JUAN PEDRO JACOBO CASTRO PAULINA FELIPE DE JESUS LEDEZMA MARTINEZ MARCELINO MORALES MORALES PRACTICA 5: CURVAS DE NEUTRALIZACION

2. Objetivo Realizar una titulación ácido-base con el potenciómetro y observar los cambios de pH mediante la variación del potencial de electrodo.

3. Fundamento Una curva de titulación ácido-base consiste en graficar el pH (o el pOH ) contra los mililitros de titulante . Estas curvas son muy útiles para juzgar la factibilidad de una titulación y para seleccionar el indicador adecuado. Al efectuar una titulación de un ácido con una base o viceversa, es de gran importancia tener en cuenta los cambios de concentración de H+ cerca del punto de viraje, para así elegir el indicador más apropiado de acuerdo con los valores de pH entre los que tenga lugar su cambio de coloración. Los siguientes experimentos sirven para ejemplificar los tipos de curvas de titulación que se obtienen con un ácido fuerte, un ácido débil, una base fuerte y una base débil. Los datos se pueden usar para estandarizar una solución, analizar una muestra o determinar la constante de disociación de un ácido o base débil.

4. En solución acuosa, los ácidos y las bases fuertes se encuentran totalmente disociados, por lo tanto, el pH a lo largo de la titulación se puede calcular directamente de las cantidades estequiométricas de ácido y base que van reaccionando. En el punto de equivalencia el pH está determinado por el grado de disociación del agua a 25°C, el pH del agua pura es de 7.00 Los iones hidronio en una solución acuosa de un ácido fuerte provienen de dos fuentes: 1) la reacción del ácido con el agua, y 2) la disociación de ésta. Sin embargo, en casi todas las soluciones diluidas, la contribución de un ácido fuerte excede con mucho a la del disolvente. Así para una solución de HCl con una concentración mayor a 1x10-6 M, se escribe CURVAS DE TITULACIÓN PARA ACIDOS Y BASES FUERTES donde [OH-] representa la contribución de los iones hidronio que provienen de la disociación del agua. Una relación semejante se aplica a una solución de una base fuerte como el hidróxido de sodio. Es decir,

5. a) Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte Para desarrollar una curva de titulación de un ácido f con una base fuerte se necesitan tres tipos de cálculos, donde cada uno corresponde a una etapa distinta de la titulación: 1) antes del punto de equivalencia, 2) en el punto de equivalencia, y 3) después de este punto. Previo al punto de equivalencia, la concentración del analito se calcula a partir de la concentración inicial del ácido y de los datos volumétricos. En el punto de equivalencia, los iones hidronio e hidróxido están presentes en concentraciones iguales, y la concentración del ión hidronio se obtiene directamente de la constante del producto iónico del agua. Después del punto de equivalencia, se calcula la concentración formal del exceso de base, cuya concentración, se supone, es igual a la del ión hidróxido. Una manera adecuada de convertir a pH esta última concentración, se hace tomando el logaritmo negativo a ambos lados de la constante del producto iónico del agua. Por tanto,

6. Las curvas de titulación para bases fuertes se obtienen de manera semejante a como se hizo para los ácidos fuertes. Fuera del punto de equivalencia la solución es sumamente básica ya que la concentración de ión hidróxido es del mismo valor que la concentración formal de la base. La solución es neutra en el punto de equivalencia. Y se vuelve ácida cuando se sobrepasa este punto, en esa región, la concentración de ión hidronio es igual a la concentración formal del exceso de ácido. b) Titulación de una base fuerte con un ácido fuerte

7. Para obtener una curva de titulación para un ácido o base débiles, se necesitan cuatro tipos distintos de cálculos. 1. Al principio, la titulación sólo contiene un ácido o una base débiles, y el pH se calcula a partir de la concentración del soluto y de su constante de ionización. pKw = pH + pOH - log 10-14 = 14 = pH + pOH2. Después de que se han agregado cantidades crecientes de titulante (pero que no son equivalentes), la solución consiste en una serie de amortiguadores. El pH de cada uno de ellos se puede calcular de las concentraciones analíticas de la base o ácido conjugado y de las concentraciones restante del ácido o base débiles. 3. En el punto de equivalencia, la solución sólo contiene la forma conjugada del ácido o de la base que se está titulando (es decir, una sal), y el pH se calcula con la concentración de este producto. 4. Más allá del punto de equivalencia, el exceso del titulante , ya sea de ácido o base fuerte, representa el carácter ácido o básico del producto de reacción a tal extremo que el pH está determinado en gran medida por la concentración del exceso de titulante . CURVAS DE TITULACIÓN PARA ACIDOS Y BASES DEBILES

8. Cuestionario 1. ¿El pH en el punto estequiométrico de una titulación de un ácido débil con una base fuerte, será ácido, alcalino o neutro? Alcalino 2. ¿El pH en el punto estequiométrico de una titulación de una base débil con un ácido fuerte, será ácido, alcalino o neutro? Acido 3. Investiga la toxicidad de los reactivos empleados en esta práctica REACTIVO INHALACION OJOS PIEL HCL Difucultad para respirar Irritante severo Quemaduras serias NaOH Irritacion y daño del tracto respiratorio Ulceracion nobosidades Altamente corrosivo CH3CO2H Irritacion severa de la nariz Quemaduras Corrosivamente NH4OH Irritacion y quemaduras Irritacion y dolor Quemaduras

9. PROCEDIMIENTO Con una pipeta volumétrica de 25 mL , se toma una alícuota de una de HCl 0.1 N y se deposita en un vaso de precipitado de 250 mL . Se sujeta la bureta en un soporte metálico mediante una pinza para bureta. Se calcula el pH teórico de las soluciones ácida y alcalina. Se coloca una solución de NaOH 0.1 N valorada en una bureta hasta el aforo. Se verifica la calibración del potenciómetro, midiendo el pH de una solución Buffer de pH = 7 I. Curva de titulación ácido fuerte-base fuerte:

10. se registre el pH de la solución antes de comenzar a adicionar el titulante Se acciona el agitador magnético de manera que la cápsula gire suavemente sin que se produzca remolino Se introducen los electrodos en la solución del vaso de manera que el líquido cubra la esfera de cristal del extremo del electrodo. Se coloca el soporte metálico con la bureta que contiene el NaOH 0.1 N cerca del agitado Se diluye la solución del ácido a 100 mL con agua destilada y se le coloca en el interior del vaso una cápsula magnética. Se agrega desde la bureta 5 mL de NaOH y se registra nuevamente el pH, anotando el volumen que descarga la bureta

11. Se grafican los siguientes datos: pH contra mL de base añadida. Por último, se registran dos lecturas más adicionando un exceso de 5 y 10 mL de titulante . Posteriormente se agrega el titulante a intervalos de 1 mL hasta casi alcanzar el pH del punto de equivalencia. .Se sigue el mismo procedimiento para registrar el valor respectivo de pH que se obtiene después de adicionar 10, 15 y 20 mL del titulante .

12. II. Curva de titulación ácido débil – base fuerte . Con una pipeta volumétrica de 25 mL se toma una alícuota de ácido acético (ácido débil) 0.1 N valorada y se deposita en un vaso de precipitado de 250 mL Se calcula el pH teórico del ácido acético tomando en cuenta la constante de ionización de este ácido Se colocan los electrodos del potenciómetro, se acciona el agitador magnético cuidadosamente y se registra el pH inicial. Se diluye la solución del ácido hasta 100 mL con agua destilada; se coloca una cápsula magnética en su interior y dos gotas de Fenolftaleína. Se adicionan 5 mL de la solución de NaOH 0.1 N colocada en la bureta y se registra el valor del pH. Se realizan las acciones señaladas en los incisos 12 y 13 del punto I del procedimiento anteriormente descrito para llegar al punto de equivalencia c c

13. Se grafican los datos de la titulación igual que en el caso anterior y se comparan las curvas obtenidas al titular un ácido fuerte y un ácido débil con una base fuerte ambas Se adicionan 5 y 10 mL del titulante en exceso y se registran los valores de pH que se obtienen respectivamente.

14. III. Curva de titulación base débil – ácido fuerte Se coloca en una bureta limpia, una solución de HCl 0.1 N valorada . Se diluye la solución básica hasta 100 mL con agua destilada; se coloca una cápsula magnética en su interior y dos gotas de Naranja de metilo. Se calcula el pH teórico del hidróxido de amonio tomando en cuenta la constante de ionización de esta base Se adicionan 5 mL de la solución de HCl 0.1 N colocada en la bureta y se registra el valor del pH. Se colocan los electrodos del potenciómetro, se acciona el agitador magnético cuidadosamente y se registra el pH inicial. Con una pipeta volumétrica de 25 mL se toma una alícuota de Hidróxido de amonio (base débil) 0.1 N valorado y se deposita en un vaso de precipitado de 250 mL

15. Se grafican los datos de la titulación igual que en el caso anterior y se comparan las curvas obtenidas al titular una base débil y un ácido débil con sus antagónicos fuerte . Se adicionan 5 y 10 mL del titulante en exceso y se registran los valores de pH que se obtienen respectivamente. Se realizan las acciones señaladas en los incisos 12 y 13 del punto I del procedimiento anteriormente descrito para llegar al punto de equivalencia

16. I.Grafica de c urva de titulación ácido fuerte-base fuerte:

17. II. Grafica c urva de titulación ácido fuerte-base debil .

18. III. Grafica curva de titulación base fuerte – ácido debil

19. MANEJO DE RESIDUOS Y SUBPRODUCTOS Las soluciones tituladas en los vasos de precipitados con algún indicador se pueden vaciar al drenaje, ya que son soluciones neutralizadas.