TITULACIN POTENCIOMTRICA[*]

INTRODUCCIN La naturaleza de las sustancias es uno de los temas ms estudiados por la qumica, ya que de acuerdo a sta, los tipos de reacciones se determinan de acuerdo a la forma en que se presentan los reactivos en un proceso.La titulacin es un mtodo para determinar la cantidad de una sustancia presente en solucin. Una solucin de concentracin conocida, llamada solucin valorada, se agrega con una bureta a la solucin que se analiza. En el caso ideal, la adicin se detiene cuando se agrega la cantidad de reactivo determinada y especificada por la siguiente ecuacin. NA VA = NB VBA esta condicin se le llama punto de equivalencia (Umland, 2000, p.139 )En trminos generales la reaccin entre cantidades equivalentes de cidos y bases se llama neutralizacin o reaccin de neutralizacin, la caracterstica de una reaccin de neutralizacin es siempre la combinacin de hidrogeniones que proceden del cido, con hidroxiliones procedentes de la base para dar molculas de agua sin disociar, con liberacin de energa calorfica como calor de neutralizacin y formacin de una sal, generalmente de acuerdo a la expresin general siguiente:cido + Base Sal + AguaUn caso particular de reaccin cido - base, es la siguiente. HNO3(ac) + NaOH (ac) NaNO3(ac) + H2O(l)As pues, la titulacin es un proceso en el cual la solucin estndar (del patrn primario) se combina con una solucin de concentracin desconocida para determinar dicha concentracin, la curva de titulacin es la grfica que indica cmo el pH de la solucin cambia durante el transcurso de la misma .Para realizar un esbozo de las principales tcnicas electroanalticas, es preciso tener en cuenta las propiedades que se estn midiendo. Por ello, los mtodos bsicos que deben listarse son: las tcnicas voltamtricas, la conductrimetra, la electrogravimetra y la culombimetra. Estas dos ltimas opciones, adems, son conocidas como tcnicas crono, justamente porque tienen la capacidad de medir la magnitud electroqumica en funcin directa con el tiempo. En general, es importante destacar que todas estas tcnicas tienen en comn su gran selectividad, as como tambin una adecuada sensibilidad. Como si todo esto fuera poco, el costo a la hora de ser aplicadas es infinitamente inferior al de otros mtodos disponibles.La potenciometra es una de las tantas tcnicas abarcadas por la electroanaltica para la determinacin de la cantidad de esa sustancia presente en una solucin. Antes de referirnos a ella en detalle, es importante conocer en qu consiste efectivamente un mtodo electroanaltico, que por otra parte, no presenta caractersticas unvocas sino que pueden subdividirse en diferentes sistemas o procedimientos.Los mtodos de rasgos electroanalticos son procesos instrumentales empleados para distintos anlisis. Asimismo, utilizan todas las propiedades electroqumicas con las que cuenta una determinada solucin para precisar debidamente la concertacin que sta posee de un analito. Por otra parte, las tcnicas que se emplean son vastas y comprenden las siguientes: electrogravimetra, polarografa, conductimetra, amperometra, voltametra, cronoamperometra, culombimetra, cronoculombimetra y la potenciometra. Adems de esto, toda la amplia gama de magnitudes electroqumicas que pueden ser empleadas o que pueden relacionarse con los mtodos electroanalticos tambin son muchas, de los cuales podemos destacar el grado de intensidad de la corriente elctrica, el potencial de electricidad con el que se cuenta, la carga elctrica, la resistencia elctrica, la masa que se puede acumular en un determinado electrodo y, asimismo, el tiempo, que es un factor que hay que tener siempre en cuenta.

Funcin primordial de la potenciometraEsta tcnica es utilizada para determinar la concentracin de una especie electroactiva o de una disolucin, empleando dos elementos fundamentales. Por un lado, utiliza un electrodo de referencia. Con este nombre se indica al electrodo que posee de manera inherente un potencial constante y conocido en relacin con el tiempo. As mismo se requiere de la presencia de un electrodo de trabajo. Este tipo de electrodo se caracteriza por contar con una gran sensibilidad en relacin con la especie electroactiva. Estos electrodos de trabajo presentan una amplia gama de variedades, los podemos encontrar con distintos modelos y clases.En esta tcnica tambin entra en juego otro factor indispensable. Se trata de los electrodos selectivos. Los mismos, como su nombre lo adelanta, se encargan de la seleccin de los iones ( por eso se los conoce con la sigla ESI ) y tambin son denominados como electrodos de membrana. Adems de esta opcin hay otra ms que se emplea en la potenciometra: los electrodos de pH, que son elaborados a travs de un material de fibra de vidrio. Cabe mencionarse que stos comenzaron a ser empleados a comienzos del siglo XX y evolucionaron tanto que actualmente se constituyen en el modelo ms requerido a la hora de emplear la tcnica electroanaltica. Otros electrodos que son considerados como apropiados para aplicar la potenciometra son, por mencionar algunos ejemplos, los electrodos de membrana de cristal, los electrodos confeccionados en vidrio, los que cuentan con una membrana en estado lquido, los que tienen una membrana polimrica y aquellos que son metlicos.Existen dos mtodos principalmente para realizar mediciones potenciomtricas. El primero es hacer una sola medicin de potencial de la celda, se llama potenciometra directa y se utiliza principalmente para calcular el pH de solucin acuosa. En el segundo, el in se puede titular y el potencial se mide en funcin del volumen del titulante y se le llama titulacin potenciomtrica la cual utiliza la medicin de un potencial para detectar el punto de equivalencia de una titulacin. El nico requisito es que la reaccin incluya un aumento o disminucin de un in sensible el electrodo. En una titulacin potenciomtrica directa el punto final de la reaccin 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 potencimetro, el cual nos permite generar la curva de titulacin potenciomtrica de la reaccin cuya grfica resulta de la medicin del pH del sistema contra el volumen de cido o de base agregados en la titulacin (Umland, 2000, p.602).Entonces podra entenderse como final de la titulacin al momento en que el pH llegase a 7, sin embargo esto NO siempre es ciento, esto ms bien, est en funcin de la fuerza del cido o la base que se est titulando. As cuando la neutralizacin se produce entre un cido fuerte y una base fuerte. El pH en el punto de equivalencia es 7 ya que todos los iones han sido neutralizados.Por otra parte, cuando la reaccin ocurre entre una base fuerte y un cido dbil, el anin del cido sufre una hidrlisis, por lo que el pH al que ocurre la neutralizacin es mayor que 7. Y en la situacin contraria, entre cido fuerte y una base dbil, el catin de la base sufre una hidrlisis producindose iones hidrnio, por lo que el pH es menor que 7. ste ltimo caso es el estudiado experimentalmente con el HCl y Na2CO3[1], y presentar una posible curva de titulacin con una grfica como la siguiente:Como se observa, la concentracin de los iones hidrnio, antes de agregar el cido y comenzar la titulacin corresponde a la concentracin de iones hidrnio de la solucin de la base dbil. A medida que se agrega el cido, la base dbil se transforma en su sal, la solucin contiene la base dbil y la sal del cido fuerte, y por consiguiente est amortiguada.El primer punto de equivalencia corresponde a un volumen agregado de cido, el cual ha neutralizado nicamente una parte de todo el carbonato, y es hasta el segundo punto, donde el carbonato de sodio pierde sus propiedades. Est totalmente! neutralizado. Aqu existe una vertical que contiene el punto de equivalencia, correspondiente al equilibrio. determinacin que se realiza mediante la utilizacin de la primera derivada. La valoracin del carbonato sdico no puede realizarse con la exactitud que exige una normalizacin; por ello se valora siempre el segundo equivalente de hidrgeno (Ayres, 1970, p 334)Para llevar a cabo sta reaccin, es indispensable comprender que las normalidades de los reactivos y el volumen de stos son proporcionales entre un cido y una base. Hblese as de la frmula:NA VA = NB VBY si en ste proyecto experimental, se utilizara una base 0.1N, en un volumen de 50 mL, y sta fuese neutralizada con 25 mL de cido. Por lo tanto, a manera de hiptesis, se establece que la normalidad del cido es 0.2 N al reaccionar en ste sistema.

[*]Simulador de una titulacin potenciomtrica. Con toda confianza!!!, lo puedes descargar o ejecutar: Download or Start 1. Una vez descargado o ejecutado, da clic al dibujo del magneto. 2. Da clic repetidas veces a la vlvula de la bureta. 3. Observa la grfica de la titulacin.

[1] Na2CO3 se comportar como patrn primario. Por lo cual cumple con lo siguiente 1. Elevada pureza. 2. Estabilidad frente a los agentes atmosfricos. 3. Ausencia de agua de hidratacin. 4. Fcil adquisicin y precio mdico. 5. Un peso equivalente elevado, para disminuir los errores asociados a la pesada.OBJETIVOEl objetivo principal que se pretende lograr en ste experimento es que el alumno determine la concentracin de una sustancia mediante un proceso qumico (valoracin de un cido fuerte con un patrn primario) por ejemplo:HCl (ac) + Na2CO3(ac) NaCl (ac) + CO2(g) + H2O(l)aplicando la tcnica de titulacin potenciomtrica, as como determinar la exactitud y precisin de la titulacin.Para ello se introducir al alumno en el manejo de los conceptos de cidos y bases, concentracin, peso equivalente, en sus clases de qumica. Se indicar al alumno la bsqueda de informacin, para llevar a cabo una titulacin potenciomtrica, as como la determinacin del punto de equivalencia por el mtodo de la primera y segunda derivada, etc. Determinando para ello los valores del pH del sistema vs. volumen de reactivo utilizado, y posteriormente graficndolos para calcular el punto de equivalencia y por ende la concentracin de la sustancia.JUSTIFICACINEste proyecto experimental tiene como finalidad que el alumno evoque los conocimientos adquiridos en Qumica, en lo referente a los conceptos de cidos y bases, concentracin, peso equivalente aplicados a una titulacin potenciomtrica. De la asignatura de Matemticas en lo referente a la determinacin del punto de equivalencia por el mtodo de la primera y segunda derivada, etc. As mismo de la aplicacin del paquete Excel de Microsoft a una serie devalores reales obtenidos experimentalmente por ellos mismos, programando y aplicndoles el concepto de primera y segunda derivadas para determinar el punto de equivalencia de la reaccin cido - Base y que constituye el sistema real empleado para tal fin. PROYECTO EXPERIMENTAL Determinacin de la concentracin de una sustancia mediante un proceso qumico HCl (ac) + Na2CO3(ac) NaCl (ac) + CO2(g) + H2O(l)valoracin de un cido fuerte con un patrn primario DISEO EXPERIMENTALMATERIALES REACTIVOSDesecadorcido Clorhdrico (HCl (ac))

Cpsula de porcelanaCarbonato de sodio(Na2CO3(ac))

Pinzas para crisolAgua destilada

Pesa filtros Soluciones Buffer

Balanza

Mufla

Pipeta

Matraces

Soporte universal

Pinzas dobles

Bureta

Potencimetro

Vasos de precipitados

METODOLOGA:Para la del Na2CO3. Pesar 3g de carbonato de sodio, colocarlos en el crisol dentro de la mufla durante 1 hora, controlando la temperatura sin que rebase los 250 C, y finalmente guardar el carbonato deshidratado dentro del pesa filtros, y ste en un desecador.METODOLOGA:Para la elaboracin de las . Aforar a 500mL 4mL de cido clorhdrico, y guardar ste cido en un recipiente de plstico. Posteriormente aforar a 50mL aproximadamente 0.03g de carbonato sdico.METODOLOGA:Para la determinacin de la . Montar el dispositivo, colocar en la bureta el cido clorhdrico HCl (ac)(40mL), en el vaso de precipitados l Na2CO3(ac) (50mL). Disponer el electrodo del potencimetro[2] (previamente calibrado) dentro de la solucin bsica, agregar lentamente el cido clorhdrico, y registrar los cambios de pH y volumen (mnimo 50 datos). Repetir el procedimiento anterior por cinco veces, variando las cantidades de carbonato dentro del rango de la primera pesada.