RESUMEN En esta prctica se realizo la determinacin la alcalinidad total de una muestra mediante una titulacin con acido clorhdrico de una concentracin ya estandarizada se hallar el contenido de Carbonato, Bicarbonato e Hidrxido de Sodio. Que contena unas soluciones problema, a las cuales se les hizo un anlisis cuantitativo de dos sistemas compatibles de carbonatos NaOH/Na 2CO3; Na2CO3/NaHCO3 y tres especies independientes se utilizaron como titulante cido Clorhdrico y se realizaron dos corridas por cada valoracin, utilizando dos indicadores cido-base, Fenolftalena, luego Naranja de Metilo, realizo as los mtodos de Warder y Winkler en base a los volmenes gastados de los titulantes para cada sistema se calcularon los valores de las concentraciones de cada una de las especies. PALABRAS CLAVES: alcalinidad, carbonatos, bicarbonatos mtodos de Warder y Winkler _______________________________________________________________ INTRODUCCION Los mtodos de titulacin son los procedimientos de anlisis cuantitativo muy usados ya que se basan en la medicin de la cantidad de un reactivo de concentracin conocida que se consume por el analito, de esta manera las titulaciones de neutralizacin dependen de una reaccin qumica entre el analito y el reactivo patrn, este tipo de valoracin se basada en una reaccin cido-base o reaccin de neutralizacin entre el analito que es la sustancia cuya concentracin queremos conocer y la sustancia valorante, durante este proceso el punto de equivalencia qumico es sealado con un indicador qumico o con una medicin instrumental. El anlisis qumico se enfoca hacia los distintos tipos de soluciones patrn y los indicadores utilizados en las titulaciones de neutralizacin. Las soluciones patrn empleadas en las titulaciones de neutralizacin casi siempre son cidos o bases fuertes, ya que estas reaccionan mas completamente con un analito que las correspondientes especies ms dbiles, por lo tanto se obtienen puntos finales mejor definidos, la valoracin de Alcalimetra determina la concentracin de una base empleando un cido fuerte de concentracin conocida como sustancia valorante, en el siguiente informe se hace la determinacin cuantitativa y cualitativa de los componentes de una disolucin que contiene carbonato sdico, bicarbonato de sodio e hidrxido sdico, bien solo o mezclado. En cualquier disolucin no pueden existir ms de dos de esos tres componentes en cantidades apreciables, ya que la reaccin elimina al tercero. As pues, la mezcla de hidrxido sdico con bicarbonato sdico produce la formacin de

carbonato sdico hasta que se agota uno u otro de los reactivos originales, o ambos. Si se consume el hidrxido sdico, la disolucin contiene carbonatos y bicarbonatos sdicos; cuando se agota el bicarbonato sdico, permanece el carbonato sdico y el hidrxido sdico, y si se mezclan cantidades equimolares de bicarbonato sdico y de hidrxido sdico, el soluto principal ser el carbonato sdico. El anlisis de tales mezclas requiere dos valoraciones, una con un indicador de intervalo alcalino, como la fenolftalena, y otra con un indicador de intervalo cido, como naranja de metilo, determinando la alcalinidad total en mezclas de carbonatos. _______________________________________________________________ OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Analizar la alcalinidad total en mezclas de carbonatos y determinar la composicin de las muestras problemas. OBJETIVOS ESPECFICOS Preparacin de una solucin de HCl 0.1 M para Disminuir errores en el valor de la concentracin del titilante realizando una estandarizacin. Encontrar la concentracin de especies qumicas alcalinas desconocidas por el mtodo de titulacin Warder. Por medio de la titulacin determinar de la composicin de especies qumicas alcalinas por el mtodo de Winkler. 1. METODOLOGIA 1.1. Muestra 1.1.1. Muestra bruta: Una muestra bruta es la que se toma del lote para el anlisis o almacenamiento; suele seleccionarse de modo que sea representativa del lote, y su eleccin es crtica para realizar un anlisis. En este laboratorio las muestras brutas son las muestras problemas 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, y el cido clorhdrico ~ 0.1M 1.1.2. Muestra de laboratorio:

De la muestra bruta se toma una muestra de laboratorio, ms reducida, la cual debe tener exactamente la misma composicin que aquella. Para este laboratorio la muestra de laboratorio son las alcuotas que se tomaron de las muestras 1, 3, 4, 5, 6, 7 y del cido clorhdrico. Para la muestra 2, los gramos que se pesaron de esta. 2. Procedimiento para recoleccin de datos 2.1. Preparacin de una disolucin patrn de cido clorhdrico 0.1000M. Se disolvieron 4.2 mL de una solucin patrn de cido clorhdrico al 37% para producir 500 mL de solucin preparada. Se tomaron dos alcuotas, con masas diferentes, de carbonato de sodio (patrn primario)

Se estandariz la solucin con las alcuotas A y B, listas para ser valoradas.

Alcuota A. mA=0.1503

Alcuota B. mB=0.1562

Se prepararon las alcuotas para ser valoradas.

2.1.2. Muestras problemas 1, 2, 3, 4, 5. Determinacin de especies qumicas alcalinas. Se toma una alcuota de 25 mL para cada muestra problema.

Se traspasa a un erlenmeyer de 250 mL para su titulacin.

Se adiciona dos a tres gotas de fenolftalena

Se adiciona dos a tres gotas de naranja de metilo

Se Titula con HCl 0.1M y se anota el volumen gastado para la valoracin

Se Titula con HCl 0.1M y se anota el volumen gastado para la valoracin

2.1.3. Anlisis de una mezcla alcalina, dos titulaciones muestras 6 y 7: mtodo de Winkler. Medir una alcuota de 25mL y pasar a un matraz.

Muestra 6

Muestra 6

Muestra 7

Muestra 7

Se agregaron 2 gotas de naranja de metilo

Se agregaron 10 mL de BaCl2 al 10%

Se agregaron 2 gotas de naranja de metilo

Se agregaron 50 mL de NaOH 0.1M

Se valor con HCl Se agregaron 2 gotas de fenolftalena

Se valor con HCl Se agregaron 10 mL de BaCl2 al 10%

Se valor con HCl

Se valor con HCl

3. RESULTADOS Y DISCUSION. 3.1. Procesamiento de los datos y anlisis de los resultados. 1. PREPARACION DEL PATRON HCL: 0.1000M [HCl] 1= 37% = (%p/p) Se hallo la concentracin M del HCl al 37%

Para preparar la solucin 0.1M V1 =? [HCl] 2= 0.01M V2 = 500mL En este paso se lleva a cabo la dilucin del acido clorhdrico 37% a una concentracin de 0.1M ya que a esa concentracin se halla una disolucin patrn con sus propiedades estables por tiempos indefinidos. C1 . V1 = C2 . V2

ESTANDARIZACION DE LA SOLUCION DE HCL: 0.1000M CON Na2CO3 ANHIDRIDO. El estndar primario ms comn y asequible es el carbonato de sodio, por medio de l estandarizamos la disolucin patrn, esto se realiza con el fin de encontrar la concentracin real del acido. W1 Na2CO3 = 0.1681 (0.0001) g V2 = 31.7 mL

[HCl]1 = 0.100053 (0. Como se hiso por duplicado.

)M

W1 Na2CO3 = 0.1536 (0.0001) g V2 = 29.5 mL

[

]

Promedio Como se realizo por duplicado por diversas razones ya que se debe estimar el resultado de las concentraciones reales de la solucin. Se tiene que: X de la Molaridad: M =M = Promedio de incertidumbre. [ X= ] [ ]=

ALICUOTA DE MUESTRA PROBLEMA: 25 mL. MUESTRA 1 Volumen de HCL 0.1000 M con fenolftalena (V1): 23.3 mL. Volumen de HCL 0.1000 M con N de metilo (V2): 10.5mL.

2VNM = VF Caso4: NaOH + Na2CO3 OH - + H+ CO32- + H + Se tiene que: VF VNM = 23.3mL 10.5mL = 12.8 mL 12.8 mL es el volumen necesario para neutralizar el hidrxido de sodio (NaOH) H2O H2CO3

= 0.24881%P/V NaOH El volumen valorado del naranja de metilo es dos veces el volumen necesario para neutralizar todo el ion carbonato en acido carbnico 2 x 10.5 = 21.0 mL necesario para neutralizar el ion carbonato

=0.54085%P/V Na2CO3

MUESTRA 2 Volumen de HCL 0.1000 M con fenolftalena (V1): 28.1mL. Volumen de HCL 0.1000 M con N de metilo ((V2): 0.3mL. VF < VN 0 Caso1: NaOH OH - + H+ H2O

= 0.44552 % P/V NaOH MUESTRA 3 Volumen de HCL 0.1000 M con fenolftalena (V1): 12.9mL. Volumen de HCL 0.1000 M con N de metilo ((V2): 20.0mL.

VF < VN 0 Caso5: Na2CO3 + NaHCO3 CO3 2- + H+ HCO3 + + H+ HCO3 H2CO3

= 0.6644%P/V de Na2CO3

VNM VF - = 20.0mL 12.9 mL = 7.1 mL para neutralizar el bicarbonato que se tiene en la muestra inicialmente.

=0.28985 % deNaHCO3 MUESTRA 4 Volumen de HCL 0.1000 M con fenolftalena (V1): 1.7mL. Volumen de HCL 0.1000 M con N de metilo ((V2): 23.7mL. Caso 3 VF 0 < VN HCO3 + H+ NaHCO3 H2CO3

= 0.7891% P/V de NaHCO3

MUESTRA 5 Volumen de HCL 0.1000 M con fenolftalena (V1): 21.3mL. Volumen de HCL 0.1000 M con N de metilo (V2): 20.5mL. VNM VF Caso2: Na2CO3 Como los volmenes son relativamente iguales CO3 2- + H+ H2CO3

= 0.8780 % P/V Na2CO3

MTODO DE WINKLER. MUESTRA 6 Volumen de HCL 0.1000 M con N de metilo (V1): 40.5mL. Volumen de HCL 0.1000 M con fenolftalena (V2): 13.1mL. [HCl] = 0.0949M VF = 13.1mL VNM = 40.5mL HCl + NaOH NaCl + H2O

=0.19889%P/V NaOH Para determinar el volumen de cido para neutralizar el Na2CO3 VNa2CO3 = VNM - VF VNa2CO3 = (40.5 13.1)mL

VNa2CO3 = 27.4mL

= 0.551194%P/V Na2CO3 MUESTRA 7 Volumen de HCL 0.1000 M con N de metilo (V1): 45mL. Volumen de HCL 0.1000 M con fenolftalena (V2): 26.2mL. Se hallan las minimoles de NaOH las cuales interactan primero con el HCl con fenolftalena (V2):

Luego como se tiene en la alcuota 50 mL de NaOH se determinan las minimoles:

Ahora se restan las minimoles de NaOH para determinar las totales que reaccionan con NaHCO3: minimoles NaOH= (5.25 2.486)mmol NaOH = 2.76362mmol NaOH Ahora:

= 0.92858% P/V NaHCO3 Para hallar el % Na2CO3: mL HCl = (45 26.2)mL = 12mL

= 0.378192% P/V Na2CO3 Tabla 1. Concentraciones de las muestras. MUESTRAS ESPECIES 1 NaOH Na2CO3 2 NaOH Na2CO3 3 4 5 NaHCO3 NaHCO3 Na2CO3 NaOH 6 Na2CO3 NaHCO3 7 Na2CO3 (% p/v) 0.24881 0.54085 0.44552 0.6644 0.28985 0.7891 0.8780 0.19889 0.551194 0.92858 0.378192

3.2. Tratamiento estadstico de los datos Tabla 2. Resultado por gruposGPSNaOH

1Na2CO3

2NaOH Na2CO3

3 0.5750 0.5750 0.5893 0.5893 0.5526 0.5522 0.6645 0.6644 --

Muestras (% p/v) 4 5NaHCO3 NaHCO3 Na2CO3 NaOH

6Na2CO3 NaHCO3

7Na2CO3

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0.2340 0.4460 0.268 0.2680 0.1426 0.1467 0.24883 0.24881 --

0.5585 0.5622 0.5209 0.5209 0.7736 0.7731 0.54091 0.54085 --

0.4679 0.4545 0.4616 0.4616 0.4467 0.4467 0.4455 0.44552 --

0.4231 0.4231 0.585 0.3586 0.6097 0.6091 0.2898 0.28985 --

0.9350 0.7242 0.8210 0.7125 0.7490 0.7490 0.7891 0.7891 --

1.0740 1.0740 1.0865 1.0866 1.0190 1.0183 0.8781 0.8780 --

0.1760 0.1829 0.1852 0.1837 0.1837 0.1838 0.1806 0.19889 --

0.8586 0.5633 0.5635 0.5593 0.5652 0.5597 0.57338 0.55119 --

0.0672 0.8056 --0.2869 0.5854 0.0605 0.7323 0.3771 0.1066 0.0050 0.7415 --0.92858 0.37819 ---

Muestra 1. NaOH 0.1426 - 0.1467 - 0.2340 - 0.24881 - 0.24883 - 0.2680 - 0.2680- 0.4460 [QTAB (N=8 ; 95%c) = 0.526]

Como se rechazo un dato (0.4460):

Na2CO3 0.5209 - 0.5209 - 0.54085 - 0.54091 - 0.5585 - 0.5622 - 0.7731 - 0.7736 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

CASO 2. NaOH 0.44552 - 0.44555 - 0.4467 - 0.4467 - 0.4545 - 0.4616 - 0.4616 - 0.4679 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

CASO 3. Na2CO3 0.5522 - 0.5526 - 0.5750 -0.5750 - 0.5893 - 0.5893 - 0.6644 - 0.6645 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

NaHCO3 0.2898 - 0.2898 - 0.3586 - 0. 4231 - 0.4231 - 0.585 - 0.6091 - 0.6097 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

CASO 4.

NaHCO3 0.7125 - 0.7242 - 0.7490 - 0.7490 - 0.7891 - 0.7891 - 0.8210 - 0.9350 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

CASO 5. Na2CO3 0.8780 - 0.8781 - 1.0183 - 1.0190 - 1.0740 - 1.0740 - 1.0865 - 1.0866 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

CASO 6. NaOH 0.1760 - 0.1806 - 0.1829 - 0.1837 - 0.1837 - 0.1838 - 0.1852 - 0.19889 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

Como se rechazo un dato (0.19889): [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

Na2CO3 0.55119 - 0.5593 - 0.5597 - 0.5633 - 0.5635 - 0.5652 - 0.57338 - 0.8586 [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

Como se rechazo un dato (0.19889): [QTAB (N=8; 95%c) = 0.526]

CASO 7. NaHCO3 0.0050 - 0.0605 - 0.0672 - 0.2869 - 0.3771 - 0.92858 [QTAB (N=6; 95%c) = 0.625]

Na2CO3 0.1066 - 0.37819 - 0.5854 - 0.7323 - 0.7415 - 0.8056 [QTAB (N=6; 95%c) = 0.625]

3.3. DISCUSION Durante la prctica se llevo a cabo la determinacin por titulacin la composicin de especies qumicas alcalinas ya que la volumetra permite conocer la concentracin y el porcentaje de cada especie alcalina del analito, la exactitud de este mtodos analtico utilizado para las disoluciones problema que contienen mezclas de iones carbonatos y bicarbonatos o de iones carbonatos e hidrxido, al realizar toda la serie de clculos y reacciones en la prctica del laboratorio de qumica analtica se puede decir que cuando se titula el carbonato de sodio con un acido fuerte se producen dos cambios de pH. El primero se produce cuando el carbonato se transforma a bicarbonato de sodio, y el segundo, se produce cuando el bicarbonato es neutralizado hasta convertirse en acid carbnico. Aunque el bicarbonato es una base muy dbil, el segundo paso final en la titulacin se aprecia fcilmente, porque el acido carbnico se descompone en bixido de carbono, parte del cual se volatiliza. En el primer punto final de la titulacin, el carbonato se transforma en bicarbonato. Aqu el indicador fenolftalena cambia el color rosa a incoloro. Tambin fue posible analizar muestras de hidrxido de sodio y carbonato de sodio mediante una titulacin con HCl, hasta llegar a dos puntos finales. El primer punto final usando la fenolftalena, se titulan los OH y carbonatos. Entre el primer y segundo punto final se titulan los bicarbonatos que provienen de los carbonatos de la muestra original. El anlisis de carbonatos y bicarbonatos es un ejemplo de determinacin simultnea de mezclas de cidos o de bases de diferente fuerza en una misma muestra. Para que la determinacin sea factible las fuerzas de los cidos, o de las bases, deben ser muy diferentes. Antes de agregar el reactivo valorante, la solucin de la muestra est constituida por una solucin reguladora de par conjugado, carbonato y bicarbonato. Al agregar el acido en este caso HCl, este reacciona primero con la base ms fuerte, el carbonato; despus de que reaccione prcticamente todo el carbonato, se alcanza el primer punto final, el HCl agregado reacciona con el bicarbonato hasta alcanzar el segundo punto final. En la experiencia se mantuvo una buena lectura de la bureta y la variacin de color al titular fueron las esperadas en el momento adecuado del gasto de cido clorhdrico; por ende aplicando las diferentes condiciones de reaccin es posible explicar lo que sucede en las reacciones y en el que se realice cada una de ellas, finalmente este proceso se obtuvo con el fin de analizar su comportamiento.

4. CONCLUSIONES En esta experiencia se comprob que: El uso de los indicadores adecuados en las valoraciones cido-base son muy importantes, ya que su eleccin correcta otorga exactitud a la tcnica. El carcter de las constantes de ionizacin del carbonato y bicarbonato determinan tericamente la basicidad de las mezclas compatibles y el tipo de titulante adecuados para realizar las valoraciones as como los indicador a utilizar. Mediante la realizacin de esta experiencia hemos podido concluir que en las titulaciones de especies, ya sean de carcter cido o bsico, la obtencin de los valores de concentracin dependen, no solo de la cantidad de especies que la sustancia pueda disociar, sino que tambin existe una relacin entre el volumen del titulante y los indicadores usados para ilustrar cada reaccin. La exactitud de estos mtodos analticos para estas disoluciones que contienen mezclas de iones carbonatos y bicarbonatos o de iones carbonatos e hidrxido puedo mejorarse aprovechando la limitada solubilidad del carbonato de bario en disoluciones neutras y alcalinas como es el mtodo de Winkler.

5. BIBLIOGRAFIA SKOOT, WEST, HOLLER, CROUCH. Qumica Analtica. Mxico: Mc Graw Hill, sptima edicin, 2000. Pg. 306. HARRIS, Daniel C. Anlisis Qumico Cuantitativo. California: Grupo Editorial Iberoamericana,1992.