Laboratorio N4

Facultad de ciencias exactasDepartamento de Qumica

Laboratorio N4

Soluciones amortiguadoras

Fecha : 13 de mayo de 2014

Resumen

En este laboratorio se experimentar la capacidad amortiguadora de soluciones bsicas y cidas dbiles; respectivamente. Se utilizarn diferentes cantidades de cido actico y acetato de sodio (base conjugada) y se preparar una solucin amortiguadora en distintos vasos de precipitados, seleccionando una de las soluciones, se determinar su capacidad amortiguadora frente a una base (NaOH 0,5M) y a un cido (HCl 0,5M).Se medir el pH de las soluciones amortiguadoras y se registrarn los resultados obtenidos en tablas de datos y, a travs de un grfico de visualizar la curva de pH en funcin del volumen de cido, y por otro lado, de base incorporado en las soluciones por separado.A partir de los datos obtenidos en el experimento, se desarrollarn los clculos pertinentes con el fin de obtener: concentracin molar de las soluciones de base y cido en las mezclas a preparar y el pH terico de estas mismas y se compararn los resultados con los valores esperados.

Parte experimental

Experimento 1: Preparacin de la solucin de acetato de sodioSe prepararn 250mL de solucin de de 0,1M de concentracin, para ello se llevarn a cabo clculos previos que ayudarn a conocer la cantidad en gramos del soluto () a masar, los que se dan a conocer a continuacin:Se calculala masa molar del :Na=22,99g/mol, O=16,00g/mol, H=1,008g/mol, C=12,01g/molSumando las respectivas masas molares, da como resultado 82,034g/mol, que corresponden a la masa molar del .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.Conociendo ya el nmero de moles y la masa molar del compuesto se pueden determinar los gramos de 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 aproximadamente 2,05g de . De este modo se puede apreciar que la masa de es de 2,0516g 0,0001g, valor aproximado al esperado a masar.Posteriormente se diluye el soluto en agua destilada, aproximadamente 20mL, y se transfiere la solucin a un matraz de aforo de 250mL completndose con la cantidad de agua destilada restante hasta obtener 250mL de solucin , 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 se deja aparte por un momento.Se utilizaran 75mL de cido actico de concentracin 0,1M (), sta solucin se encuentra ya preparada por los docentes del laboratorio.Se mezclarn distintos volmenes de ambas soluciones en diferentes vasos de precipitados, a cuyas mezclas se les medir el pH con tiras reactivas de pH, de donde observaremos un valor aproximado del pH de cada mezcla segn la coloracin que tornen las tiras y su respectiva semejanza con la grfica incluida en el laboratorio, a estos resultados se les conocer como pH experimental, los cuales sern comparados con el pH terico calculado a travs de frmulas.En la siguiente tabla se observan los volmenes de las soluciones a mezclar () en los diferentes vasos y sus valores alcanzados de pH experimental y terico, adems de la concentracin tanto de la base (acetato de sodio), como del cido (cido actico).

Tabla experimento 1:

Sol. NVolumen de 0,1MVolumen de 0,1MpH experi-mental(aprox)pH tericoConcentra-cin de en la mezclaConcentracin de en la mezcla

130mL0mL76,780,1 M0 M

225mL5mL55,440,0833 M0,0167 M

315mL15mL44,740,05 M0,05 M

45mL25mL33,740,0167 M0,0833 M

50mL30mL22,870 M0,1 M

Es importante conocer la concentracin de las soluciones segn el volumen de stas presente en las mezclas, con el objetivo de analizar la variacin de la concentracin en la medida que se incrementa el volumen de una solucin y la otra disminuye. El siguiente mtodo de clculo corresponde a la concentracin de la solucin en la mezcla, en este caso se aplica a las mezclas de los vasos 2,3 y 4, dndose un ejemplo del vaso n2.

Solucinn 2Concentracin de en la mezcla

Reemplazando queda;

de

Segundo paso:

As, la concentracin molar del es de 0,0833mol/L.

Concentracin de en la mezclaM= n= M x Vn= 0,1 mol/l x 0,005 Ln= 5,00 xmolM= M= M= 1,67x mol/L M= 0,0167 mol/L

Calculo de pHpH= p log = 4,74 log = 5,44

Calculo del pH de la solucin n1:Para el clculo de la solucin presente tanto en el vaso 1 como en el nmero 5, se aplicar un mtodo diferente al de Henderson-Hasselbach, ya que estas mezclas carecen de una de las concentraciones necesarias en el uso de Henderson.Por este motivo se aplicar el siguiente mtodo:pH vaso 5:

pH = 2,87

Experimento 2: Medicin de la capacidad amortiguadoraSe utilizar la solucin del vaso 3 y se preparar el sistema de medicin de pH; el peachmetro junto a un agitador y una bureta de 50mL previamente ambientada con HCl 0,5M y posteriormente llenar hasta aproximadamente 20mL de su capacidad con cido clorhdrico.Se agregarn alcuotas de 0,5mL de HCl desde la bureta mientras se hace una medicin continua del pH de la solucin, en total se agregarn hasta 10mL del cido o hasta notar un cambio brusco en el pH.Los resultados se registran a continuacin.

pH vs Volumen de HCl agregado:

Volumen (mL)HCl 0,5MpH de la solucin3,5mL1,494,0mL1,404,5mL1,315,0mL1,265,5mL1,196,0mL1,15Volumen (mL)HCl 0,5MpH de la solucin

0mL4,25

0,5mL4,01

1,0mL3,71

1,5mL3,31

2,0mL2,45

2,5mL1,92

3,0mL1,67

Grfico pH versus volumen (mL) de HCl:

La capacidad amortiguadora de la mezcla de con tambin ser evaluada con una base NaOH, cuyos datos se integran en la siguiente tabla:VolumenNaOH (mL)pH

04,7

0,54,67

1,04,81

1,54,81

2,05,27

2,55,79

3,010,06

3,511,76

4,012,08

4,512,25

Grfico de pH versus volumen (mL) de NaOH agregado:

Ejercicio ejemplo:

pH de la solucin (ac) ac) 0,05 mol 0,05 mol 5xmol+5xmol -5xmol5,05x mol 4,95x molM= = = 1,68 mol/L M= = = 1,65 mol/LpH= p log = 4,74 log =4,75

Discusin

La finalidad de este laboratorio es poder determinar la capacidad amortiguadora de una solucin de base dbil y un cido dbil. Al observar las diferencias entre los pH obtenidos por las tiras reactivas de pH y los clculos, se puede concluir que la obtencin de este a travs del papel, est sujeto a mayor margen de error, que el uso del mtodo algebraico, porque se determina a travs de una semejanza de colores, lo que entrega un dato aproximado.Al observar el grafico. Nos podemos dar cuenta de que al aplicar una cantidad de 4,5mL de cido clorhdrico aproximadamente, la capacidad amortiguadora de la mezcla se pierde.Y respecto a su capacidad de amortiguacin frente a una base, fue necesaria una cantidad aproximada de 3mL para que la amortiguacin se perdiera, quedando una solucin completamente bsica.

Conclusin

Finalmente se concluye que con la realizacin de estos experimentos, se puede conocer la concentracin molar de una solucin a partir de los moles de la solucin y su volumen en litros, con esto se logra llegar a determinar la concentracin para finalmente proceder al clculo del pH terico a travs de la ecuacin de Henderson. A travs del experimento nmero 2 se determin la capacidad amortiguadora de las soluciones bsicas y cidas dbiles. Los objetivos se cumplieron de acuerdo a las instrucciones recibidas y los clculos correspondientes llevados a cabo.

Bibliografa

Qumica. Raymond Chang. Novena edicin. MacGraw-Hill Interamericana. 2007. Pg: 600-620.