Laboratorio N3

(Facultad de ciencias exactasDepartamento de QumicaSede Concepcin)

(Laboratorio N3)

(Titulacin de un cido fuerte con una base fuerte)

ResumenEn este laboratorio se determinar la concentracin de una solucin, anteriormente preparada, de NaOH utilizando un patrn primario conocido como hidrgenoftalato de potasio () y un indicador cido-base (fenolftalena), cuyo cambio de color debido a la neutralizacin del cido permitir conocer el punto de equivalencia de la titulacin. A partir de los datos obtenidos en el experimento, se desarrollarn los clculos pertinentes con el fin de obtener la concentracin molar real de la solucin de NaOH.

Adems, se realizar una titulacin pH-mtrica de una solucin de HCl (cido clorhdrico), a partir de la solucin de NaOH, con un medidor calibrado de pH, y se elaborar una grfica con el fin de determinar una curva de titulacin.

Parte experimental, resultados

Experimento 1: Preparacin de la solucin de NaOH

Se prepararn 250mL de solucin de NaOH aproximadamente de 0,1mol/L de concentracin, para ello se llevarn a cabo clculos previos que ayudarn a conocer la cantidad en gramos del soluto (NaOH) a masar, los que se dan a conocer a continuacin:

Se calcula la masa molar del NaOH:

Na=22,99g/mol, O=16,00g/mol, H=1,008g/mol

Sumando las respectivas masas molares, da como resultado 40,008g/mol, que corresponden a la masa molar del NaOH.

La unidad de medida para el volumen ser litros, ya que la frmula que se destin para este clculo exige el volumen en litros, por lo tanto 250mL de solucin se considerarn como 0,250L.

Reemplazando queda;

de NaOH.

Conociendo ya el nmero de moles y la masa molar del compuesto se pueden determinar los gramos de NaOH requeridos a travs de la siguiente frmula:

Despejando masa (g) queda;

Y reemplazando;

Resultando; de soluto.

La cantidad, en gramos, de soluto se masa en una balanza analtica de variacin 0,0001g, para ello hemos de colocar previamente un vaso de precipitados limpio y vaco en la balanza, y luego calibrar sta para proceder a la masa de 1,0g de NaOH. De este modo se puede apreciar que la masa de NaOH es de 0,9987g, valor que, aproximndose queda considerado como 1,0g.

Posteriormente se diluye el soluto en agua destilada, aproximadamente 20mL, si se dificulta el procedimiento, se puede ubicar el vaso con la solucin en un agitador y un imn dentro del vaso de precipitados, de este modo se optimiza el proceso de homogenizacin. A continuacin se transfiere la solucin a un matraz de aforo de 250mL y se completa con la cantidad de agua destilada restante hasta obtener 250mL de solucin de NaOH, como consideracin es importante que el vaso de precipitados en el que se hizo la mezcla sea enjuagado con agua destilada, y sta sea utilizada tambin para completar la cantidad deseada, de este modo se barre e incluye en la solucin posibles residuos que queden en el vaso de precipitados. El matraz de aforo se tapa y agita fuertemente.

Experimento 2: Estandarizacin de la solucin de NaOH

En este experimento se utilizar un patrn primario para estandarizar la solucin de NaOH, hidrgenoftalato de potasio, cuya frmula es:

Cabe destacar que este procedimiento que se repetir tres veces con el fin de determinar un promedio de las lecturas registradas y, de esta manera, realizar posteriores clculos para obtener la concentracin real de la solucin de NaOH.

Se masarn aproximadamente 0,3063g de en una balanza analtica de variacin 0,0001g, para ello se pone primero un matraz Erlenmeyer limpio y vaco sobre la balanza y se calibra para luego masar la cantidad de hidrgenoftalato de potasio, de este modo se puede apreciar que la masa de registrada fueron las siguientes:

Masa 1: 0,3069g 0,0001g

Masa 2: 0,3037g 0,0001g

Masa 3: 0,3041g 0,0001g

Para los clculos posteriores se obtiene un promedio de la masa del :

0,3069g+0,3037g+0,3041g= 0,9147g 0,0001g

Cada cantidad se disolver dentro de su propio matraz en aproximadamente 5,0mL de agua destilada y posteriormente se agregan 2 gotas de fenolftalena; el indicador cido-base.

Una bureta de 25mL, previamente ambientada con NaOH, se llenar con esta misma solucin procurando ajustar el volumen inicial en el valor cero. Con un papel blanco debajo del matraz nmero 1, se agregar lentamente NaOH mientras se agita el matraz levemente, de pronto se puede observar un color rosa plido en la solucin, esto indica que se est aproximando al punto final, el cual coincide con el punto de equivalencia, en este momento se continua agregando gota a gota NaOH hasta que el color rosa se vuelva permanente. El mismo procedimiento se repetir con los dos matraz siguientes.

En lo que respecta al volumen de la solucin de NaOH utilizado para cada uno de los tres procedimientos, se registraron los siguientes valores:

Volumen para matraz 1: 19mL

Volumen para matraz 2: 19mL

Volumen para matraz 3: 18,6mL

De estos registros de obtiene un valor promedio del volumen de NaOH:

19mL+19mL+18,6mL=56,6mL

Obtencin de la concentracin molar real de la solucin de NaOH:

A partir de los datos y clculos previamente sealados se determina lo siguiente;

En donde los moles del hidrgenoftalato de potasio () se obtienen de la masa en gramos partido por la masa molar del compuesto, la cual se determina de la siguiente forma:

K= 39,10g/mol C= 12,01x8g/mol H=1,008x5g/mol O=16,00x4g/mol

K39,10g/mol+C96,08g/mol+H5,04g/mol+O64g/mol= 204,22g/mol

La masa molar del hidrgenoftalato de potasio es de 204,22g/mol.

Conociendo la masa en gramos del compuesto y su masa molar, se calcula el nmero de moles del :

A continuacin se calcula la concentracin molar del de la solucin de NaOH;

La concentracin molar del NaOH es de 0,079 moles por litro de solucin.

Experimento 3; titulacin pH-mtrica de una solucin de cido clorhdrico

Se trabajar en la curva de titulacin del HCl, con el equipo preparado, el medidor de pH calibrado y la bureta llena con solucin de NaOH de concentracin molar 0,079moles/L nivelada en cero.

Con una pipeta de 20mL se extraern aproximadamente 20mLde HCl de concentracin desconocida, y se colocar en un vaso de precipitados limpio con un imn para agitador magntico en si interior.

El vaso de precipitados con HCl y el imn en su interior, se colocar sobre el agitador electromagntico y el tubo del pH-metro, que contiene electrodos, se inserta tambin en el vaso de precipitados para comenzar la medicin del pH de la solucin.

Se procede agregando volmenes de 5mL aproximadamente de NaOH desde la bureta, provocando variaciones de 0,5-0,9 unidades aproximadamente, se agregar base hasta que el valor del pH se vuelva constante.

Los datos obtenidos se dan a conocer a continuacin.

Tabla de lectura de pH de HCl segn volumen de base agregado:

El valor destacado en la tabla (10,31pH), corresponde a una variacin drstica alcanzada a los 22,5mL de solucin de NaOH agregados al HCl, en adelante el margen de variacin es mnimo, por lo tanto se considera constante. Esto indica el punto final o de equilibrio.

El siguiente grfico demuestra la variacin del pH del cido en funcin al volumen en mililitros de base aportado:

(pH vs Volumen(mL))

Preguntas adicionales

1.- Qu es un patrn primario?

Un patrn primario tambin llamado solucin estndar, es una sustancia utilizada en qumica como referencia al momento de hacer una valoracin o estandarizacin de una solucin de concentracin desconocida. Esta se aplica paulatinamente hasta concretar la reaccin qumica entre ambas disoluciones. Usualmente son slidos que cumplen con las siguientes caractersticas:

1. Tienen composicin conocida.

2. Deben tener elevada pureza.

3. Debe ser estable a temperatura ambiente.

4. Debe ser posible su secado en estufa.

5. No debe absorber gases. No debe reaccionar con los componentes del aire.

6. Debe reaccionar rpida y estequiomtricamente con el titulante.

7. Debe tener un peso equivalente grande.

2.- Cul es la reaccin qumica que ocurre en la reaccin de estandarizacin del NaOH con el KHP?

NaO O

Esta es una reaccin de neutralizacin cido-base.

3.- Por qu la solucin de NaOH preparada es aproximadamente 0,1 M?

Es aproximada porque el NaOH, al someterse en contacto con el ambiente tiende a absorber y sus disoluciones reaccionan con , alterando la molaridad de este.

4.- A partir del grfico calcule el volumen de NaOH en el punto de equivalencia.

Segn el grafico el volumen de NaOH en el punto de equivalencia es de 22,5mL.

5.- Determine la concentracin molar del HCl a travs de clculos.

A travs de los siguientes clculos se determina la concentracin molar del HCl;

A partir de la concentracin molar del NaOH ya conocida (0,079 moles/L) y el volumen utilizado (22,5mL), que se convertirn en litros como lo amerita la formula a utilizar (0,0225L), se obtiene el nmero de moles de este compuesto.

Con los moles ya obtenidos, se procede al clculo de la concentracin molar del cido clorhdrico (HCl):

La concentracin molar del cido clorhdrico (HCl) es de 0.089moles/L.

Discusin

La finalidad de este laboratorio es poder determinar la concentracin de una solucin a travs de un patrn primario, en el cual se realizaron distintas operaciones para llegar al resultado final, sin embargo, la prctica de estos procedimientos est sujeta a errores, tanto de humanos como del instrumental utilizado para las respectivas mediciones, e inclusive alteraciones naturales que se esperan. A modo de ejemplo se puede destacar que en el experimento 1, el NaOH al estar en contacto con el , se altera su molaridad, en el experimento 2 la masa del hidrgenoftalato de potasio varia debido a que se espera una masa determinada sealada en la gua de trabajo, pero solo se mas una cantidad cercana a la estipulada, ya que el tiempo para los procedimientos es limitado y es necesaria una tcnica ms meticulosa, se realiz este procedimiento en tres oportunidades, en las cuales no se logr llegar al punto de equivalencia exacto, ya que la cantidad aportada de NaOH a la solucin se excedi, este exceso se hace evidente en la coloracin que adquiere la solucin; se vuelve un color rosa intenso, debiendo ser plido en condiciones correctas. En lo que respecta al experimento 3, es necesaria adems de la calibracin del pH-metro, una visin analtica para quien permita la aplicacin de NaOH con intervalos de 5,0mL. Si bien es cierto, el NaOH es una solucin de uso comn para titular soluciones de concentracin desconocida, pero no cumple con todas las caractersticas ideales que debe poseer un patrn primario como las que se detallan anteriormente en las preguntas adicionales.

Conclusin

Finalmente se concluye que con la realizacin de estos experimentos, se puede conocer la concentracin molar de una solucin a partir de una segunda solucin de concentracin ya conocida, dicho objetivo se cumpli de acuerdo a las instrucciones recibidas y los clculos correspondientes llevados a cabo.

Bibliografa

Qumica. Raymond Chang. Novena edicin. MacGraw-Hill Interamericana. 2007. Pg: 150-153.

00.511.522.533.544.555.566.577.588.599.51010.51111.51212.51313.51414.51515.51616.51717.51818.51919.52020.52121.52222.52323.52424.5251.261.261.281.291.31.311.331.351.361.381.41.421.431.451.471.491.511.541.551.571.61.621.641.671.691.721.751.781.811.851.871.911.9522.042.092.152.22000000000000022.27999999999999982.382.482.622.83.114.3710.3111.0211.3311.5511.6911.79

V (NaOH, mL)

pH

Volumen NaOH

pH

20mL

2,48

20,5mL

2,62

21mL

2,80

21,5mL

3,11

22mL

4,37

22,5mL

10,31

23mL

11,02

23,5mL

11,33

24mL

11,55

24,5mL

11,69

25mL

11,80

Volumen

NaOH pH

0mL 1,26

0,5mL 1,26

1mL 1,28

1,5 mL 1,29

2 mL 1,30

2,5 mL 1,31

3 mL 1,33

3,5mL 1,35

4mL 1,36

4,5mL 1,38

5mL 1,40

5,5mL 1,42

6mL 1,43

6,5mL 1,45

7mL 1,47

7,5mL 1,49

8mL 1,51

8,5mL 1,54

9mL 1,55

9,5mL 1,57

10mL 1,60

10,5mL 1,62

11mL 1,65

11,5mL 1,67

12mL 1,69

12,5mL 1,72

13mL 1,75

13,5mL 1,78

14mL 1,81

14,5mL 1,85

15mL 1,87

15,5mL 1,91

16mL 1,95

16,5mL 2,00

17mL 2,04

17,5mL 2,09

18mL 2,15

18,5mL 2,22

19mL 2,28

19,5mL 2,38

Volumen NaOH

pH

0mL

1,26

0,5mL

1,26

1mL

1,28

1,5 mL

1,29

2 mL

1,30

2,5 mL

1,31

3 mL

1,33

3,5mL

1,35

4mL

1,36

4,5mL

1,38

5mL

1,40

5,5mL

1,42

6mL

1,43

6,5mL

1,45

7mL

1,47

7,5mL

1,49

8mL

1,51

8,5mL

1,54

9mL

1,55

9,5mL

1,57

10mL

1,60

10,5mL

1,62

11mL

1,65

11,5mL

1,67

12mL

1,69

12,5mL

1,72

13mL

1,75

13,5mL

1,78

14mL

1,81

14,5mL

1,85

15mL

1,87

15,5mL

1,91

16mL

1,95

16,5mL

2,00

17mL

2,04

17,5mL

2,09

18mL

2,15

18,5mL

2,22

19mL

2,28

19,5mL

2,38

20mL

2,48

20,5mL

2,62

21mL

2,80

21,5mL

3,11

22mL

4,37

22,5mL

10,31

23mL

11,02

23,5mL

11,33

24mL

11,55

24,5mL

11,69

25mL

11,80

Volumen

NaOH pH

20mL 2,48

20,5mL 2,62

21mL 2,80

21,5mL 3,11

22mL 4,37

22,5mL 10,31

23mL 11,02

23,5mL 11,33

24mL 11,55

24,5mL 11,69

25mL 11,80