UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA

LABORATORIO DE ANÁLISIS DE FÁRMACOS Y MATERIAS PRIMAS II

Reporte 9. Determinación del contenido de ácido acético en vinagre, por conductimetría.

ANTECEDENTES.

Si se introducen en una disolución de un electrolito do electrodos de platino y de superficie s, equidistantes a una distancia l, cuando se aplica una corriente de potencial alterna ( E), se genera unΔ campo eléctrico que ocasiona la migración de los iones hacia el electrodo de carga opuesta a su propia carga.

Esta migración de iones equivale al paso de una corriente eléctrica a través de una "columna" de la disolución, comprendida entre los electrodos y que se comporta como un conductor eléctrico, por lo que todas las leyes aplicables a estos materiales son aplicables a las disoluciones electrolíticas.

Así de manera general también se pueden definir conceptos como: Resistencia que es una medida de la oposición que presenta un conductor al paso de la corriente eléctrica, es directamente proporcional a la longitud l del conductor e inversamente proporcional al área de sección transversal, que en términos de disoluciones electrolíticas, equivale al área s de los electrodos ya que esta limita la columna de electrolitos entre estos y así también la longitud del conductor equivale a la distancia l que separa a dichos electrodos.

Por otro lado la conductancia es el inverso de la resistencia y representa la medida de la facilidad con la que la corriente eléctrica atraviesa un conductor.

La razón l/s se vuelve un valor constante para un mismo sistema con dos electrodos específicos, y se le da el nombre de constante de celda k.

La conductancia equivalente es una medida de la facilidad con la que la corriente eléctricaʌ atraviesa una disolución electrolítica contenida en un dispositivo hipotético en el que los electrodos son

l

s

Figura 1: Diagrama general de una columna de disolución electrolítica de longitud l (distancia entre el cátodo negativo y el ánodo positivo) y con un área de sección transversal s (área de los electrodos)

1

equidistantes a una distancia de 1 cm y tienen el tamaño necesario para contener el volumen de disolución que contenga un equivalente químico de electrolito.

A los valores constantes que establecen la igualdad entre las proporciones de la resistencia y la conductancia se les conoce como resistencia específica (p) y conductancia específica (X) respectivamente.

Así, también, se establece la relación entre la conductancia equivalente y la concentración de electrolito en disolución, de la siguiente manera:

ʌ=1000 XC

Donde C es la concentración normal del electrolito y X la conductancia específica del mismo. La conductancia equivalente límite º es la conductancia equivalente de una disolución de un electrolito aʌ dilución infinita (C→0).

Para electrolitos fuertes Kohlrausch encontró que:= º - bʌ ʌ √C

Que es la ecuación de una recta que permite determinar la conductancia equivalente límite cuando C→0, es decir: = º.ʌ ʌ

Sin embargo, esto se da debido a que en electrolitos fuertes la gráfica Q=f(√C) tiene un comportamiento lineal, mientras que en electrolitos débiles su comportamiento es el de una curva, debido a que la disociación del electrolito va aumentando y con ello el número de electrolitos capaces de transportar la corriente eléctrica, es decir, la concentración de sustancias electrolíticas en disolución no es constante.

Así se descubrió que en disoluciones infinitamente diluídas (C→0) los iones migran independientes entre sí, a lo que se le llamó "Ley de Kohlrausch", que matemáticamente se expresa como:

ºʌ AB = ºλ A+ + = ºλ B-

Donde º en la conductancia iónica equivalente del catión o del anión. Esta ley permite determinarλ la conductancia equivalente límite para electrolitos débiles, determinando primero la conductancia equivalente límite de electrolitos fuertes que contengan los iones del electrolito débil de interés.

Titulaciones conductimétricas

Figura 2: (a) Gráfica Q=f(√C) de un electrolito fuerte; (b) ) Gráfica Q=f(√C) de un electrolito débil.

2

Si en una titulación hay iones presentes (en reactivos y/o productos), el punto de equivalencia de la misma se puede determinar conductimétricamente. La relación entre la concentración y la conductancia de las especies en un momento determinado de una titulación está dada por:

Q=K∑i=1

i

λº iC i¿ zi∨¿¿

donde K = (1000 k)-1. El estuduio teórico de como varía la conductancia de una disolución durante una titulación Q=f(x), permite determinar la posibilidad de utilizar esta técnica para determinar el punto de equivalencia de la titulación, experimentalmente.

En la practica, el punto final de la titulación conductimétrica se obtiene al interpolar los dos segmentos de recta formados en la gráfica y tomando el punto de intersección como el punto de equivalencia.

Conductímetro

Un conductímetro es un aparato que permite determinar la conductancia de una disolución electrolitica.Sus componentes esenciales son:

Fuente electrica

Esta fuente proporciona una corriente electrica alterna en los electrodos para evitar la formación de vapas de electrolitos.

Electrodos

Por lo general son un cátodo negativo y un ánodo positivo que invierten su polaridad con el cambio de corriente y sirven para la tranmisión de la corriente eléctrica a través de la disolución electrolítica.

Algunos conductímetros poseen celdas especificas para contener los electrolitos a analizar, e iclusive, sondas de temperatura, debido a que este factor puede alterar la conductividad de algunas sustancias cuya solubilidad y/o capacidad de disociación aumente con la temperatura, como es el caso de sales poco solubles.

1. Objetivo

Determinar el contenido de ácido acético en vinagre Barrilito® por conductimetría, empleando el método de curva de titulación conductimétrica.

2. Hipótesis

Contiene no menos de 5.7 por ciento (m/m) y no más del 6.3 por ciento (m/m) de ácido acético; según la FEUM 10ª edición pp.: 747.

3. Procedimiento experimental

a) Preparación de disoluciones

3

Se utilizó agua desionizada como disolvente; por lo que no se preparó disolvente. También se utilizó SV de NaOH al 0.1239 N, por lo que no se tuvo que preparar; ni valorar con biftalato de potasio.

b) Preparación de la muestra problema Se tomó 1 mL de vinagre Barrilito®; este se trasvaso a un vaso de precipitados de 150 mL, se adicionó 100 mL de agua desionizada, solo para aumentar el volumen, y poder introducir el electrodo; (esto se realizó por duplicado).

c) Preparación del equipoSe procedió a montar el equipo para una titulación (soporte universal, placa de agitación, pinzas de doble presión para bureta, bureta para 25 mL), posteriormente se llenó a ras de cero la bureta con la SV de NaOH al 0.1239 N.

4. Resultados

Las muestras fueron analizadas por conductimetría en un conductímetro HANNA, modelo HI-2550, entre una temperatura de 21.0 a 21.2 °C; inicialmente, se sumergió el electrodo a la disolución contenida en el vaso de precipitados, se agitó constantemente con agitador magnético, se midió la conductancia inicial; posteriormente se procedió a titular con SV de NaOH al 0.1239 N, se adicionó entre cada lectura de conductancia 0.5 mL de la SV, hasta un gasto total de 10 mL de SV.

Cálculos

Fórmulas utilizadas

V NaOH=b1−b2m2−m1

CHA=(N ¿¿NaOH )(V NaOH)

V HA

¿

mHA=(CHA )(0.1 L)(PM HA)

%HA=(m¿¿HA )(100)

5¿

CV= s¿X

(100)

Determinación del volumen gastado de NaOH para la titulación conductimétrica

4

V 1NaOH=72.320−(−842.300)181.600−74.751

=8.5599mL

V 2NaOH=73.097−(−907.000)191.000−73.097

=8.1940mL

Concentración de ácido acético por muestra

C1HA=(0.1239 eq

L)(8.5599mL )

1mL=1.0606 eq /L

C2HA=(0.1239 eq

L)(8.1940mL)

1mL=1.0152eq /L

Masa de ácido acético por muestra

m 1HA=(1.0606 eqL ) (0.1L ) (60 g/eq )=6.3635 g

m 2HA=(1.0152 eqL )(0.1 L ) (60g /eq )=6.0914 g

Porcentaje de contenido de ácido acético por muestra

%1HA=(6.3635)(100)

5=127.2693%

%2HA=(6.0914)(100)

5=121.8287%

Análisis estadístico de los resultados obtenidos

Promedio:…………….. 124.5490Desviación estándar:…. 3.8471

CV= 3.8471124.5490

(100 )=3.0888%

5

Tabla 1. Resultados de la titulación de ácido acético analizadas en un conductímetro HANNA, modelo HI-2550, entre una temperatura de 21.0 a 21.2 °C.NaOH [mL]

Titulación 1 [µΩ-1]

Titulación 2 [µΩ-1]

Temperatura[°C]

0.0 152.8 142.1 21.0 0.5 131.4 121.5 21.01.0 147.6 136.3 21.01.5 179.6 164.9 21.02.0 216.1 199.9 21.12.5 251.5 235.0 21.13.0 290.0 270.0 21.13.5 330.0 308.0 21.14.0 367.0 346.0 21.14.5 408.0 383.0 21.15.0 449.0 421.0 21.15.5 481.0 459.0 21.16.0 521.0 498.0 21.16.5 559.0 536.6 21.17.0 602.0 569.0 21.17.5 636.0 605.0 21.28.0 671.0 663.0 21.28.5 707.0 716.0 21.29.0 787.0 816.0 21.29.5 876.0 901.0 21.2

10.0 980.0 1006.0 21.2

Tabla 3. Resultados tratados a partir de los datos de la tabla 1 y 2: para determinar el contenido de ácido acético con respecto al teórico: 5 mL por cada 100 mL de vinagre Barrilito®

Titulación Volumen gastado de NaOH

Concentración de ácido acético por

muestra

Masa de ácido acético por muestra

Contenido en %

1 8.5599 mL 1.0606 eq/L 6.3635 g 127.26932 8.1940 mL 1.0152 eq/L 6.0914 g 121.8287

Promedio 6.2275 g 124.5490Desviación estándar 3.8471

Coeficiente de variación 3.0888 %

6

Tabla 2. Resultados de: gasto total de NaOH y normalidad de la SV de NaOH, y regresión lineal de las curvas de titulación de ácido acético analizadas en un conductímetro HANNA, modelo HI-2550, entre una temperatura de 21.0 a 21.2 °C.

Muestra RectaEcuación de la

rectaGasto de

NaOH

Normalidad de NaOH

[eq/L]

1

Q1

m1 74.7510

8.5599 mL

0.1239

b1 72.3220r2 0.9985

Q2

m2 181.6000b2 -842.3000r2 0.9965

2

Q3

m3 73.0970

8.1940 mL

b3 59.1000r2 0.9970

Q4

m4 191.0000b4 -907.0000r2 0.9985

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.50

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000Grafico 1. Conductancia en función del volumen de NaOH 0.1239 N, para

las dos titulaciones conductimétricas

Titulación 1

Titulación 2

volumen de NaOH [mL]

Con

du

ctan

cia

[µΩ

-1]

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50

200

400

600

800

1000

1200

f(x) = 181.6 x − 842.3R² = 0.996475621842442

f(x) = 74.7505882352941 x + 72.3225R² = 0.998463151877199

Grafico 2. Comportamiento de la conductancia respecto al volumen de NaOH 0.1239 N, añadido a una disolución de 1 mL de vinagre para la titulación 1.

Volumen de NaOH [mL]

Con

du

ctan

cia

[µΩ

-1]

7

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.50

200

400

600

800

1000

1200

f(x) = 191 x − 907R² = 0.998521965238812

f(x) = 73.0970588235294 x + 59.1R² = 0.997042229075353

Grafico 3. Comportamiento de la conductancia respecto al volumen de NaOH 0.1239 N, añadido a una disolución de 1 mL de vinagre para la

titulación 2.

volumen de NaOH [mL]

Con

du

ctan

cia

[µΩ

-1]

5. Análisis del procedimiento experimental y de los resultados

Critica del método utilizado

Análisis de resultados.

En la valoración conductimétrica del ácido acético en el vinagre Barrilito® se determinó que el promedio del contenido de dicho ácido en cada 100 mL de vinagre era de 6.2275 g; sin embargo, los datos estadísticos calculados a partir de los resultados del análisis de las 2 alícuotas de vinagre sugieren que el valor obtenido es de poco viable, debido a que el CV es 3.0888 %, lo que está por encima del rango 3 % que se considera aceptable para decir que una muestra poblacional tiene poca variabilidad.

Así, con el valor del CV se puede decir que de manera general los volúmenes calculados para gasto de disolución de NaOH en el punto de equivalencia de las titulaciones, a partir de las gráficas Q=f(x), se encuentran poco relacionados entre sí, es decir, con baja variabilidad. Esto desde el punto de vista matemático se explica principalmente porque en las 2 graficas construidas (2 y 3) poseen un coeficiente de correlación (R2) superior al 99 % para ambas rectas componentes del sistema de ecuaciones planteado para las dos fases de la titulación (antes y después del punto de equivalencia).

Para el comparativo del resultado obtenido en promedio (6.2275 g de ácido acético por cada 100 mL de vinagre) con lo establecido en por la FEUM se debe considerar que el vinagre no es un producto comercial considerado perteneciente al área farmacéutica o química sino a la de alimentos, por lo que

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pese a que su concentración promedio especificada en el marbete del producto se encuentra cerca de los valores de referencia de la FEUM para el ácido acético diluido, estos no se refieren a esta mezcla sino a una disolución puramente de ácido acético y agua, razón por la cual estas especificaciones no consideran la medida o contenido de otras impurezas como las que están presentes en el vinagre ya sea blanco o de color, solo considera los ensayos para aquellas que comúnmente están presentes en el mismo ácido acético, como acetatos o sulfatos en el agua. Aun así, el comparativo se hace con estos límites de referencia a manera de contraste entre la misma disolución de ácido acético con fines farmacéuticos y químicos con el vinagre de uso doméstico.

6. Grupos funcionales que se cuantifican con este método instrumental

7. Conclusión

El vinagre Barrilito® contiene en promedio 6.2275 g de Ácido Acético por cada 100 mL, por lo que no cumple con las especificaciones de la FEUM 10ª ed. 2011. Pp.: 1652.

8. Referencias consultadas

Secretaria de salud. Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos. 8ª edición. Comisión permanente de la farmacopea de los estados unidos mexicanos. México; DF. 2011. Pp.: 747-748.

Harris D. Análisis Químico Cuantitativo. 3a ed. México: Editorial Reverte; 2007. Pp.: 285-286 Velazquez V G, Perez V F. Fundamentos del análisis farmacéutico, métodos electroquímicos. UNAM, FES

Zaragoza. Pp.: 1-18.

9. Moraleja

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