sábado, 10 de marzo de 2012

NEUTRALIZACIÓN ACIDO-BASE. USO Y ELECCIÓN DE LOS INDICADORES.


PRACTICA 5


NEUTRALIZACIÓN ACIDO-BASE. USO Y ELECCIÓN DE LOS INDICADORES.

 Lozano Verdel Sayuri Atzin 

INTRODUCCIÓN

Una reacción de neutralización es una reacción entre el ácido y una base. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene sal y agua. Mientras que si una de las especies es de naturaleza débil se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Así pues, se puede decir que la neutralización es la combinación de cationes hidrógeno y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal.(1)

La volumetría ácido-base se fundamenta, usualmente,  en conseguir que la reacción:

ÁCIDO + BASE  ------------  SAL + AGUA

Para ello se usan unos compuestos químicos cuyo color depende del pH:
LOS  INDICADORES: Los indicadores cambian de color en intervalos conocidos de pH,  existiendo indicadores para cualquier zona que deseemos. Esto es importante porque  las sales al disolverse no siempre tienen pH neutro (pH = 7) y, por tanto, cuando la  reacción es total, el pH puede ser 4 ó 9 o cualquier otro valor. En este caso usamos la fenolftaleina, un indicador  que cambia de incoloro (básico) a rosa (ácido) en la zona de pH = 8, lo que no provoca errores significativos  en la valoración, porque esa zona de la curva es casi vertical y es un indicador de  muy fácil visión, también  el azul de bromotimol que cambia de Amarillo a Azul entre pH"s de 6,2 y 7,6 y anaranjado de metilo Anaranjado de metilo que es  sustancia indicadora del pH que cambia de color que puede ir desde un rojo oscuro hasta un naranja bajo(claro) para indicar el pH de la sustancia cuando llega al punto de equivalencia pH=7.(2)


Valoraciones ácido – base

Por medio de una valoración ácido-base se determina la concentración de un ácido en disolución a partir de la concentración conocida de una base, o viceversa, basándose en la reacción de neutralización.


La valoración se realiza mezclando paulatinamente hasta que se alcanza el punto de equivalencia, momento en el que la reacción de neutralización ha sido completa. En ese momento el número de iones hidronio procedentes del ácido es igual al número de iones hidroxilo procedentes de la base.
El punto final de la valoración se alcanza cuando se produce el cambio de color del indicador, es decir, cuando el operador que realiza la valoración detecta ese cambio de color
El indicador adecuado para una determinada volumetría debe elegirse de manera que el punto final esté muy próximo al punto de equivalencia (menor error posible cometido en la valoración); o dicho de otra manera, que el valor del pKind esté muy próximo al valor del pH en el punto de equivalencia.


OBJETICO

Conocer los diferentes patrones primarios que se utilizan en volumetría acido-base.
Conocer el empleo correcto de los indicadores acido-base.
Determinar la acidez en:

1.-Leche.
2.-Jugo de naranja.
3.-Tabletas de aspirina.


MATERIAL

1 bureta de 50ml
1 soporte universal
1pinza para bureta
3 matraces Erlenmeyer de 250 ml
3 pipetas de 10 ml
1 propipeta
1 peseta con agua destilada
2 vasos de precipitado de 250 ml
1 pipeta Pasteur
1 probeta de 10 ml
1 embudo
1 parrilla con agitación
1 balanza analítica
4 matraces aforados de 100ml
1 espátula
1 pinza de disección
1 mortero con pistilo
4 frascos con gotero

REACTIVOS Y DISOLUCIONES

1.- Anaranjado de metilo al 0.10%
2.- fenolftaleína al 0.10%
3.- Azul de bromotimol al 0.040%
4.- acido clorhídrico 0.1000 M
5.- NaOH 0.1000 M libre de carbonatos
6.- Ácido acético 0.1000M

METODOLOGÍA

Valoración de la disolución de acido clorhídrico

a)    Pesamos aproximadamente 0.5300 g de Na2CO3. Colocamos 50ml de agua en  matraz aforado de 100 ml y vertimos poco a poco el Na3CO3 en el matraz. Después de que disolvimos  el carbonato, agregamos agua destilada hasta aforarlo y mezclamos la disolución. Colocamos en el matraz Erlenmeyer de 250 ml una alícuota de 10.0 ml de esta disolución, 20 ml de agua destilada y dos gotas de naranja de metilo (pkind=3.5). Llenamos la bureta con la disolución de HCl y dimos inicio a la titulación. Adicionamos lentamente el HCl sobre la disolución de carbonato y se agito vigorosamente. El indicador presenta el color amarillo pero cuando llega al punto final de la titulación cambia a color naranja ligeramente rosado (canela). Obtuvimos la lectura del consumo de HCl hasta que el color canela permaneciera durante 1 min en la disolución. Se repitió todo el procedimiento con una alícuota de Na2CO3. La estequiometria de la reacción es:
                                                                 Anaranjado de metilo
                          Na2CO3(ac) + 2HCl(ac)----------------------------------------- H2CO3(ac) + NaCl(ac)            

b)    Colocamos en un matraz Erlenmeyer 10.0 ml de la disolución de Na2CO3 (patrón primario) 20 ml de agua destilada y dos gotas de la solución de fenolftaleína. Se titulo con la disolución de HCl y la agregamos lentamente sobre la disolución de carbonato y agitamos vigorosamente después de cada adición.  Se sabe la la disolución de carbonato-fenolftaleína es de color rosado, cuando llega al puto de la titulación cambia a incoloro. Cuando este color permaneció durante un minuto obtuvimos la lectura del consumo de HCl. Hicimos por duplicación la titulación. Consideramos la estequiometria de la reacción:

                                                                      Fenolftaleína
Na2CO3(ac) + HCl(ac) ------------------------------ HCO3(ac) + 2NaCl(ac)

Valoración de la solución de ácido acético

a)    Colocamos en un matraz Erlenmeyer de 250 ml, una alícuota de 10 ml de la disolución de ácido acético, 40.0 ml de agua destila y 2 gotas de fenolftaleína (pKind=9.3). Titulamos con la disolución de NaOH que valoro en el punto anterior  8patron secundario). El punto final fue cuando predominara el color rosa durante un minuto. Se hizo la duplicación por titulación.

b)    Hicimos lo mismo que en el inciso a), pero empleamos el indicador azul de bromotimol (pkind=7.0). Obtuvimos el punto final cuando la disolución cambiara de amarillo a azul. Se hizo duplicado de la titulación.

c)    Se repitió lo mismo que el inciso a), pero empleamos el indicador anaranjado de metilo (pkind=3.5). Se obtuvo el punto final cuando la disolución cambio de roja a amarilla. Se hizo duplicado de la titulación.

Consideramos la reacción:

CH3COOH(ac) + OH- (ac)--------------------  CH3COO-(ac) + H2O

Determinación de la acidez total en una muestra de leche

Colocamos en un matraz Erlenmeyer de 100ml, 10.0ml de leche (Nutríleche) y 4 gotas de fenolftaleína al 0,10 %. Titulamos la acidez con el NaOH hasta que el color sosa de la disolución permaneciera durante 1 minuto. Se repitió el procedimiento. Se considero la reacción:

Acido cítrico (ac) + -OH (ac)------------------------Citrato de sodio(ac) + 3H2O


Determinación de la acidez total de la muestra de jugo de naranja

Filtramos el jugo de naranja para eliminar solidos. En un matraz aforado de 100ml. Se coloco 50ml del filtrado y le adicionamos agua destilada y se coloco en un matraz Erlenmeyer 20 ml de la disolución anterior y 3 gotas de fenolftaleína al 0.10% . Iniciamos la titulación, adicionamos gota a gota la disolución valorada de NaOH asta que el color naranja de la disolución permaneciera durante un minuto. Se repitió este procedimiento.



Acido cítrico (ac) +3Na -OH (ac)     -----------------------    Citrato de sodio(ac) + 3H2O


Determinación de la acidez de Acido Acetilsalicílico en tabletas (aspirina)

Como el ácido acetilsalicílico en un poco insoluble en agua se agrega NaOH, el exceso de NaOH que no reacciona con el ácido  se retratillo con la disolución de HCl.

Pesamos en una balanza analítica, de manera individual, 4 tabletas de aspirina y anotamos la masa de cada una de las pastillas. Se pulverizaron las pastillas en el mortero y del polvo obtenido se peso 0.300 gramos y lo colocamos en un matraz Erlenmeyer de 250 ml. Adicionamos 75.0 ml de NaOH y calentamos la disolución el la parrilla y la mantuvimos en ebullición durante 10 min, retiramos el matraz de la parrilla con el propósito de enfriar la disolución. Agregamos 50.0ml de agua destilada y 3 gotas de fenolftaleína al 0.10%, agitamos la disolución y procedimos a terotitular la muestra con HCl hasta que la disolución  cambie el color rosa a incoloro. Repetimos el procedimiento.

Las reacciones que se verifican son:

   ---------C9H8O4 + 2 NaOH(nec+ exeso)              ---CH3COONa + C6H4(OH)COONa
                                                                

NaOH(exeso) + HCl ------------------  H2O + NaCl


RESULTADOS

Preparación de soluciones:

Acido clorhídrico a 0.1 M en 100ml a partir de HCl a 1M

C1 V1= C2 V2                        V2= C1 V1/ C2 = 0.1M (100ml) / 1M = 10ml

Se preparo una solución con 10ml de HCl aforado a 100ml.



Acido acético a 0.1 M en 0.1 L  la densidad de ácido acético es de 1.5g/ml

m= M PM V = (0.1M) (60 g/mol) (0.1L)= 0.6 g

p= p / V          V= p/ V = 0.6g/1.5g/ml= 0.57 ml

Se midió 0.57 ml de ácido acético y se aforo a 100ml.


 Hidróxido de sodio 0.1 M en 100 ml a partir de hidróxido de sodio al 1M


C1 V1= C2 V2                        V2= C1 V1/ C2 = 0.1M (100ml) / 1M = 10ml


Se preparo una solución de 10 ml de hidróxido de sodio aforado a 100ml

Prima etapa de la práctica

Valoración de la disolución de acido clorhídrico

Anaranjado de metilo. Se colocaron  10ml de la solución de carbonato de sodio en, junto con 20ml de agua destilada y 2 gotas de anaranjado de metilo. Se comenzó la titulación con una solución patrón de HCl hasta obtener una coloración naranja ligeramente rosado (canela). El cambio de color va a ser de amarillo a rosa.

Fenolftaleína. Se colocaron  10ml de la solución de carbonato de sodio, junto con 20ml de agua destilada y 2 gotas de fenolftaleina. Se comenzó la titulación con una solución patrón de HCl hasta obtener una coloración incolora. El cabio fie de rosa a incoloro.

Indicador
Volumen (ml) inicial de la solución
Volumen (ml) gastado de HCl durante la titulación
Coloración obtenida
Anaranjado de metilo
30
9.8
Amarillo- canela
Fenolftaleína
30
5.7
Rosa - incoloro

Tabla 1: Se observa el volumen gastado de HCl durante la titulación así como los 2 tipos de indicadores utilizados, obteniendo coloraciones distintas.
                                                                                                         

Valoración de la disolución de ácido acético

a) En esta parte de la práctica se coloco en un matraz Erlenmeyer se 10 ml de ácido acético, 40ml de agua y dos gotas fenolftaleína. Se titulo con hidróxido de sodio hasta obtener un color rosa.  Se repitió la titulación. La fenolftaleína, un indicador  que cambia de incoloro (básico) a rosa (ácido) en la zona de pH = 8, lo que no provoca errores significativos



Tabla 1. En esta tabla se muestra el volumen inicial y final de solución (CH3COOH) y el volumen gastado de NaOH.


Indicador
Fenolftaleína
Titulaciones
Volumen (ml) inicial de ácido acético con agua.
Volumen (ml) de NAOH utilizado en titulación.
Volumen final (acido conjugado)
1ra Titulación
60.0
9.3
69.3
2da Titulación
60.0
9.0
69.0




b)  Se agregó 10 ml de ácido acético y 40ml de agua 2 gotas de azul bromotimol. El indicador cambia de color de amarillo a azul. el azul de bromotimol que cambia de Amarillo a Azul entre pH"s de 6.2 y 7.6.

Indicador
Azul de bromotimol
Titulaciones
Volumen (ml) inicial de ácido acético con agua.
Volumen (ml) de NAOH utilizado en titulación.
Volumen final (acido conjugado)
1ra Titulación
60.0
9.4
69.4
2da Titulación
60.0
9.1
69.1

Tabla 2. Se muestra la titulación con hidróxido de sodio como indicado el azul de bromotimol que cambia de color amarillo a rosa.

c) En este caso fue la misma solución, pero se utilizo como indicador anaranjado de metilo. Este indicador cambia de color rojo a amarillo.



Indicador
Anaranjado de metilo
Titulaciones
Volumen (ml) inicial de ácido acético con agua.
Volumen (ml) de NAOH utilizado en titulación.
Volumen final (acido conjugado)
1ra Titulación
60.0
3.2
63.2
2da Titulación
60.0
3
63.0

Tabla 3.  En esta tabla se muestra el volumen inicial y final de la solución, cuanto  el volumen se utilizo durante la titulación.

Parte dos aplicaciones.

Determinación de la acidez total en una muestra de leche de la marca Nutrileche.

En un matraz Erlenmeyer  se agregó 10.0 ml de leche y 4 gotas de fenolftaleína se titulo con hidróxido de sodio hasta que el color rosa se presentara. La leche tiene un PH aproximado de 6.6 a 4.3.
Cuando se empezó la titulación con hidróxido de sodio a los 10ml después a los 22ml ya permaneció el color rosa. El volumen inicial de la leche fue de 10ml después de haber sido titulado tiene un volumen total de 32ml de la solución (leche con NaOH).



Tabla 4. Se muestra los volumen obtenido de la titulación de la leche con hidróxido de sodio.


Indicador
fenolftaleína
Titulaciones
Volumen (ml) inicial de leche.
Volumen (ml) de NAOH utilizado en titulación.
Volumen final
1ra Titulación
10.0
22.0
32.0


Determinación de la acidez total en una muestra de jugo de naranja.

Se prepara una solución de 5ml de jugo de naranja con 50 ml de agua. Se agregó en un matraz  Erlenmeyer 20ml de esta solución y 3 gotas de fenolftaleína y se inicio la titulación de NaOH hasta que el color naranja persistiera. En la tabla 5 se muestra los volúmenes obtenidos. El indicador pasa de color amarillo a naranja.

Tabla 5. Se muestran los volúmenes obtenidos durante la titulación.

Indicador
fenolftaleína
Titulaciones
Volumen (ml) inicial de jugo de naranja.
Volumen (ml) de NAOH utilizado en titulación.
Volumen final
1ra Titulación
20
22
42


Determinación de ácido acetilsalicílico (aspirina) en tabletas

Como el ácido acetilsalicílico en un poco insoluble en agua se agrega NaOH, el exceso de NaOH que no reacciona con el ácido  se retratillo con la disolución de HCl.

Pesamos en una balanza analítica, de manera individual, 4 tabletas de aspirina. Como se muestra en la tabla 6.

Tabla 6.  Se muestra el peso de cada tableta de aspirina.

Tabletas de aspirinas
Peso (g)
Tableta 1
0.6045
Tableta 2
0.6035
Tableta 3
0.6045
Tableta 4
0.6056

Se peso 0.300g de acetilsalicílico y 75ml de NaOH después de calentarlo por 10 min y se dejo enfriar y se le agrego 50ml de agua destilada, 3 gotas de fenolftaleína al 0.10%y se titulo con acido clorhídrico.
Como se fue agregando la solución de HCl a la solución preparada fue pasando de un color rosa intenso a un rosa menos concentrado a un volumen de 34.5 ml. Al agregarle 3.2 ml mas de HCl obteniendo un volumen total de 37.7 ml gastados de HCl para obtener una solución incolora. La solución paso de color rosa a incoloro.

Tabla 7. Se muestra los volúmenes obtenidos durante la titulación de la aspirina con HCl.

Indicador
fenolftaleína
Titulaciones
Volumen (ml) inicial de solución de aspirina.
Volumen (ml) de HCl utilizado en titulación.
Volumen final
1ra Titulación
85
37.7
122.7

DISCUSIÓN

Con los resultados obtenidos puedo decir que la solución patrón que se utiliza para neutralización de pueden ser ácidos fuetes en esta practica utilizado el HCl y  base fuerte como NaOH. Al hacer la valoración del acido clorhídrico con la preparación de una solución de carbonato de sodio, donde se llevo acabo la titulación con indicadores como la fenolftaleína que su función es caviar de color cuando llega al punto de neutralización de la solución y en este caso ya que al estar en contacto el indicador de fenolftaleína con la solución de carbonato de sodio que es una solución alcalina, que tomo una coloración rosa y al irle adicionando el HCl cuando llega al punto de neutralización el color cambia a incoloro. Después se realizo la misma valoración pero en este caso como indicador el anaranjado de metilo, que es un colorante con un cambio de color de rojo a amarillo que esta entre un PH de 3.2 y 4.4, su color inicial de la solución es amarillo cuando se titula con HCl cambia a un color anaranjado. En esta práctica se utilizan indicadores que mostraran una escala de pH más cercana al punto de neutralización. Hay indicadores que pueden alterar los resultados. Lo que podría alteral a un dicado podría ser los cambios de temperatura, la concentración del electrolito, la presencia de disolventes orgánicos y la presencia de partículas coloidales.

La valoración del ácido acético en esta parte se titulo con una base fuerte que al utilizar indicadores como la fenolftaleína, el azul de bromotimol y anaranjado de metilo entre estos tres indicadores el que utilizo menos volumen de hidróxido de sodio fue con el anaranjado de metilo podría ser porque este indicador tiene una escala menos cercana al punto de neutralización. Se valoro el punto de neutralización con la leche el jugo de naranja el ácido acetilsalicílico, en la valoración de estos se utilizo como indicador la fenolftaleína que es más exacta  se titulo con hidróxido de sodio. En el cual la leche y el jugo de naranja obtuvieron casi el mismo volumen utilizado de NaOH comparándolos con la aspirina que utilizo un volumen mayor para titulación podría decir que la aspirina tiene un amortiguador mayor que la leche y el jugo de naranja.

CONCLUCION
Se conoció las preferencias de patrones primarios que se utilizaron en volumetría o neutralización de acido-base, en este caso se utilizo una base fuete el NaOH y un acido fuete como el HCl . Se emplearon tres indicadores se observaron los cambios de colores que presentaban nuestras soluciones. Se determino la acides de la leche el jugo de naranja y tabletas de aspirina se observo que utilizo mas volumen para neutralización fue la aspirina.
Existen sustancias en solución que dependen del PH de la misma; un indicador acido-base es un acido o una base orgánica débil cuya forma no disociada tiene un color deferente al de su base o acido conjugado:
HIn + H2O ---------------- In- + H3O+

In + H20 ------------------ InH+ + OH-

Se logro conocer el empleo correcto de los indicadores acido-base como la fenolftaleína, azul de bromotimol y anaranjado de metilo los cuales inicialmente toman una coloración que los identifica uno del otro al estar en contacto con una solución acida o básica.

BIBLIOGRAFÍAS

1.-Métodos de análisis gravimétricos, la sección 140 en: R. A. Day. Jr. 1989. Química analítica cuantitativa. Editorial  Emory University.
2.-Experipento determinación gravimétrica de sulfatos en una mezcla de sales solubles y estudio de los fenómenos de precipitación, la sección 143 en: Robert B. Fischer 1981. Comprendió de Análisis Químico Cuantitativo. Editorial interamericana S.A. de C.V.
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