estandarizacion y titulacion

Laboratorio de Química Analítica II

ESTANDARIZACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE NaOH Y DETERMINACIÓN DE ACIDOS EN PRODUCTOS DIVERSOS

1 Estudiantes de Ingeniería Química-V semestre

Universidad del Atlántico

RESUMEN

En las reacciones de ácido–base, la titulación es la etapa clave para medir volúmenes exactos de las soluciones de ácido-base (acuoso) que reaccionan, y por consiguiente su concentración, y es así que el simple cambio de color de la solución es la señal para suspender la adición de titulante en la solución, para conocer el punto final de la reacción, manifestada por la acción de la fenolftaleína; en este caso se aplicaron para la neutralización dos soluciones: la primera un ácido fuerte-base fuerte y la segunda un ácido débil- base fuerte.

Los resultados obtenidos experimentalmente muestran un gran acuerdo con los valores teóricos gracias a los datos obtenidos por el cambio de volumen y cambio de color.

PALABRAS CLAVE: Volumetría, Titulación, Punto de equivalencia, Punto final, Curva de titulación, Concentraciones relativas.

ABSTRACT

In acid-base reactions, titration is the key stage to measure acid-base solutions exact volumes that react, and therefore their concentration, so the simple color change of the solution is a sign to interrupt the titrant addition into the solution, in order to know the reaction endpoint, seen by the action of phenolphthalein; in this case it was applied to neutralize both solutions: the first one a strong acid and strong base, and the second one a weak acid and strong base.

The results obtained in the experiment show a great concordance with theoretical values due to the results obtained by the volume difference and color change.

KEYWORDS: Volumetry, Titration, Equivalence Point, Endpoint, Titration curve, Relative concentrations.


1. INTRODUCCIÓN

La titulación es un proceso por el cual se determina la concentración de una disolución. Este proceso se realiza por medio de una reacción entre una disolución patrón y una de concentración desconocida, a la disolución a la cual se le determinará la concentración se le añade algún indicador, para que por medio de un cambio de color, se pueda determinar el volumen de la disolución patrón con el cual ha reaccionado el total de la disolución desconocida. A partir de esto se puede determinar cualquier concentración en el equilibrio de los componentes utilizados.

2. MARCO TEÓRICO

La estandarización o titulación es el proceso mediante el cual se determina con la concentración de una solución. Algunas veces se puede preparar una solución estándar disolviendo una muestra sólida pesada de soluto en un solvente, y agregando solvente hasta llegar al volumen de solución deseado. Por lo general este método no se utiliza, ya que muy pocos reactivos químicos se pueden obtener en una forma lo suficientemente pura como para satisfacer la precisión requerida por el analista. Las pocas sustancias que son adecuadas a este respecto son conocidas

como estándares (o patrones) primarios. Una solución se estandariza en forma común mediante una titulación, en la cual ésta reacciona con un estándar primario previamente pesado. El estándar primario debe tener las siguientes características:

1. Tienen composición conocida. Es decir, se ha de conocer la estructura y elementos que lo componen, lo cual servirá para hacer los cálculos estequiométricos respectivos.

2. Deben tener elevada pureza. Para una correcta estandarización se debe utilizar un patrón que tenga la mínima cantidad de impurezas que puedan interferir con la titulación.

3. Debe ser estable a temperatura ambiente. No se pueden utilizar sustancias que cambien su composición o estructura por efectos de temperaturas que difieran ligeramente con la temperatura ambiente ya que ese hecho aumentaría el error en las mediciones.

4. Debe ser posible su secado en estufa. Además de los cambios a temperatura ambiente, también debe soportar temperaturas mayores para que sea posible su


secado. Normalmente debe ser estable a temperaturas mayores que la del punto de ebullición del agua.

5. No debe absorber gases. Ya que este hecho generaría posibles errores por interferentes así como también degeneración del patrón.

6. Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. De esta manera se puede visualizar con mayor exactitud el punto final de las titulaciones por volumetría y además se puede realizar los cálculos respectivos también de manera más exacta.

7. Debe tener un peso equivalente grande. Ya que este hecho reduce considerablemente el error de la pesada del patrón.

Patrones primarios

Cuando se pueden preparar soluciones de concentración exacta, conocida y estable, directamente por pesada del compuesto sólido. Ej. Dicromato de potasio.

Patrones secundarios

Cuando sus soluciones no son estables o no se puede preparar una concentración

exacta. Ej. Hidróxido de sodio. En estos casos es necesario un proceso de estandarización o titulación de la disolución patrón, para calcular su concentración exacta.

Punto final y de equivalencia

En una titulación, el punto de equivalencia es el punto al que se ha llegado cuando se ha agregado la cantidad exacta de titulante para que reaccione estequiométricamente con todo el analito presente en la muestra que se titula. Este punto es teórico y no es observable en las titulaciones que no son potenciométricas.

El punto final, es el punto que esta ligeramente después del punto de equivalencia, es observable mediante indicadores químicos, los cuales actúan cuando se ha adicionado un pequeño exceso de titulante. Por ejemplo, en titulación acido-base, la fenolftaleína se vuelve rosada cuando se le agrega aun media gota de base titulante a la solución que contiene el ácido a determinar, debido a que como el ácido ya fue neutralizado en su totalidad, esa media gota de base constituiría el exceso que vuelve básica la solución y que la fenolftaleína colorea de rosa.

El indicador se elige de tal forma que el punto final coincida (o sea muy cercano) al punto de equivalencia.


3. EXPERIMENTACIÓN

Ilustración 1. Montaje Experimental

Esta experiencia se realizó en dos pasos generales, los cuales se describen a continuación.

Estandarización de una Base

Se inició llenando la bureta con la solución de NaOH hasta que sobrepasó la marca cero, para luego abrir la llave de la bureta, de tal manera, que el líquido drenara y ocupara la parte inferior de la misma. Se continúo drenando hasta que el nivel alcanzara la marca cero.A continuación, se pesó con ayuda de la balanza analítica 0.5 g de Ftalato Ácido de Potasio en un beaker. El contenido de este se disolvió en un volumen considerable de agua destilada, para luego ser trasvasada totalmente en un erlenmeyer asegurándose de la completa disolución del reactivo.Posteriormente, se agregó a esta disolución tres gotas de fenolftaleína. Acomodando los instrumentos como lo muestra la Ilustración 1, se encendió el agitador magnético y se

accionó la llave de la bureta a un goteo constante, dejando fluir lentamente la disolución de NaOH hasta que la solución ácida empezó a tornarse rosada, este color desaparecía al principio con la agitación pero posteriormente, permaneció estable en todo el cuerpo de líquido. Cuando esto ocurrió, se suspendió la adición de NaOH y se siguió agitando para comprobar la persistencia del color. En este momento se alcanzó el punto final de la titulación.Finalmente, se lee el volumen gastado de la solución alcalina y se consigna en la libreta de laboratorio.

Determinación de Ácidos en Productos Diversos

Se inicia llenando una bureta con una solución de NaOH de concentración conocida, luego se pesan 3 g de vinagre que se desea analizar y se trasvasan a un erlenmeyer, al cual se le agregan aproximadamente 25 ml de agua destilada y 3 gotas de Fenolftaleína. Finalmente, se realiza la titulación (usando el montaje experimental de la Ilustración 1) y se consigna el volumen final de NaOH en la bureta.Al igual que con el ácido Acético se repitió este procedimiento con disoluciones de ácido Tartárico (vino), ácido Láctico (leche) y ácido Cítrico (gaseosa Sprite).

4. ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS

La siguiente tabla muestra el volumen y la cantidad en gramos que se utilizó de cada producto para hacer la titulación:


SUSTANCIAACIDO

PRESENTEMASA

(g)

Volumen utilizado

(mL)

Leche Ácido lácticoÁcido cítrico

Vinagre Ácido acético

La estandarización de la disolución de NaOH se hizo utilizando 0,5 g de ftalato ácido de potasio (KAF). Lo primero es determinar cuántos miliequivalentes gramo de KAF hay un 0,5 g de muestra:

En el equilibrio,

El volumen gastado de NaOH fue 25,2 mL, con esto se calcula la concentración real de la disolución:

Ahora, para determinar el porcentaje en peso de los ácidos presentes en cada producto, se procede así:

a) ÁCIDO TARTÁRICO

Por los datos de la tabla 1, se reemplaza el valor del volumen gastado de vino.

Ahora, para calcular el porcentaje de Acido Tartárico en el vino, se divide este valor entre la cantidad total de vino que se utilizó y se multiplica por 100, así:

Que es un valor aceptado, puesto que comercialmente el vino contiene un porcentaje de ácido tartárico entre 0,14 y 0,33 porciento.

b) ÁCIDO LÁCTICO

Se procede de manera análoga:

El porcentaje de este ácido en la leche será:

Tabla 1. Resultados experiencia


c) ÁCIDO CITRICO

El porcentaje de este ácido en la gaseosa será:

d) ÁCIDO ETANOICO

El porcentaje de este ácido en el vinagre será:

5. CONCLUSIÓN

La práctica de laboratorio demuestra la simplicidad y utilidad de la titulación como método para determinar la concentración, o porcentaje de un analito en una disolución cualquiera. Aunque ya hay muchos métodos automatizados para hacer estos análisis repetitivamente, el método y los cálculos utilizados no dejan de ser obsoleto, aun a pesar de errores aleatorios o sistemáticos que puedan darse.

Se determinó la concentración real del titulante, para optimizar los cálculos y disminuir el porcentaje de error.

Se pudo determinar la cantidad de ácidos orgánicos, en diversos productos de uso común y expresarlo como porcentaje %P/P.

6. REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA

Skoog, West, Holler, Crouch. Fundamentos de Química Analítica. 8va edición. Editorial Thomson. Páginas 120-123

Daniel C., Harris. Análisis químico cuantitativo. 3ra edición (6ta edición original). Editorial Reverté. Páginas 123-124

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