FACULTAD DE INGENIERIA

CARRERA PROFESIONAL INGENIERIA DE MINAS

DOCENTE: Ing. Bejarano Guevara John

CURSO: Química Analítica

TEMA:Preparación y valoración de soluciones de ácido clorhídrico

Alumna: Coba Sánchez Vanesa

Código alumna: 66326

Código clase: 20007307

Ciclo: III

Aula: SLAMB

TRUJILLO PERÚ

Mayo 2015

Índice

INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................3

1. OBJETIVOS.......................................................................................................................4

2. MARCO TEÓRICO............................................................................................................5

2.1. Preparación y valoración de soluciones de ácido fuerte y de base fuerte.............5

2.2. Ácidos y Bases Fuertes.........................................................................................6

2.2.1 Rango De Viraje De La Fenolftaleína...................................................................7

2.2.2. Rango De Viraje Del Naranja De Metilo..............................................................8

2.2.3. Algunos Indicadores Utilizados En Titulaciones Ácido-Base............................9

2.2.4. Patrón Primario.......................................................................................................9

2.2.5. Estandarización de HCl.......................................................................................10

2.3. Fórmulas..................................................................................................................11

2.3.1. Molaridad.........................................................................................................11

2.3.2. Normalidad......................................................................................................12

2.3.3. Molalidad..........................................................................................................13

3. EQUIPOS, REACTIVOS Y MATERIALES:.................................................................14

3.1. EQUIPOS......................................................................................................................14

3.2. MATERIALES..........................................................................................................14

3.3. REACTIVOS.............................................................................................................14

4. PROCEDIMIENTO..........................................................................................................15

4.1. Titulación de HCl 0.1 N..............................................................................................15

4.2 Titulación de NaOH 0.1 N..........................................................................................15

5. CÁLCULOS Y RESULTADOS......................................................................................16

5.1. PREPARACIÓN DE HCl0,1N................................................................................16

5.2. PREPARACION DE NaOH 0.1 N..........................................................................17

6. CONCLUSIONES............................................................................................................18

7. RECOMENDACIONES...................................................................................................18

8. REGERENCIAS BIBLIOGRAFICAS...........................................................................19

9. ANEXOS...........................................................................................................................20

INTRODUCCIÓNLas valoraciones son ampliamente utilizadas en química analítica para la

determinación de la concentración de ácidos, bases, oxidantes, reductores,

iones metálicos, proteínas y muchas otras especies. Las valoraciones o

titulaciones se basan en una reacción entre el analito y un reactivo patrón,

conocido como valorante. La reacción tiene una estequiometría conocida y

reproducible. En una valoración, se determina el volumen (o masa) del

valorante necesario para reaccionar de manera completa con el analito y se

emplea dicho volumen para obtener la cantidad o concentración del analito

(Harris et al., 2001). La valoración se realiza agregando lentamente la

disolución patrón desde una bureta a una disolución del analito hasta que la

reacción entre los dos se completa.

1. OBJETIVOS

Realizar los cálculos de la concentración de las soluciones, llevar a cabo

su preparación y distinguir las diferencias entra las distintas formas de

expresar su concentración.

Emplear patrones primarios para la valoración de disoluciones ácido –

base y aprender el uso adecuado de los correspondientes indicadores.

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2. MARCO TEÓRICO

2.1. Preparación y valoración de soluciones de ácido fuerte y de base fuerteEl punto de equivalencia de una valoración es un punto teórico que se

alcanza cuando la cantidad de valorante añadido es químicamente equivalente

a la cantidad de analito en la muestra. Resulta imposible determinar

experimentalmente el punto de equivalencia de una valoración, en su lugar se

determina un cambio físico (visual) relacionado con la condición de

equivalencia y a este cambio se le llama punto final de la valoración. Es muy

común agregar indicadores a la disolución del analito para producir un cambio

físico observable (punto final) cerca del punto de equivalencia. Entre los

cambios típicos de los indicadores se tiene la aparición o desaparición de un

color, un cambio de color, o bien la aparición o desaparición de turbidez (Skoog

et al., 2008).

Tipos de valoraciones

Existen distintos tipos de valoraciones, entre éstas se encuentran las de

neutralización, en las que el analito y el valorante experimentan reacciones

ácido – base. Se tienen también las valoraciones que implican reacciones de

formación de complejos, estos métodos son de particular importancia para la

determinación de diversos cationes. Igualmente, existen valoraciones en las

que la reacción química implica la transferencia de electrones, estos métodos

se denominan valoraciones rédox. En la presente práctica se abordan

únicamente las valoraciones ácido – base.

Valoraciones con un patrón primario

Un patrón primario es un reactivo de elevada pureza que sirve como material

de referencia en valoraciones volumétricas. Dicho reactivo se emplea para la

obtención de disoluciones patrón de concentración perfectamente conocida. La

exactitud del método de valoración depende sobre todo de las propiedades de

este compuesto. Dentro de los requisitos más importantes de un patrón

primario se encuentran los siguiente: a) Alto grado de pureza (›99.9 %); b)

Estabilidad a temperatura ambiente, sin cambiar su composición con el secado

o con el aumento de temperatura; c) Ausencia de agua de hidratación, para

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que la composición del sólido no cambie con las variaciones de humedad; d)

No absorber CO2 de la atmósfera; e) Masa molar razonablemente grande para

minimizar el error relativo al pesar el patrón.

2.2. Ácidos y Bases Fuertes

La acidez y la basicidad constituyen el conjunto de propiedades características

de dos importantes grupos de sustancias químicas: los ácidos y las bases. Las

ideas actuales sobre tales conceptos químicos consideran los ácidos como

dadores de protones y las bases como aceptadoras. Los procesos en los que

interviene un ácido interviene también su base conjugada, que es la sustancia

que recibe el protón cedido por el ácido. Tales procesos se denominan

reacciones ácido-base.

El concepto de Bronsted-Lowry define un ácido como una sustancia que puede

dar o donar un ión de hidrógeno o protón a otra sustancia, y una base como

cualquier sustancia que es capaz de recibir o de aceptar un ion hidrógeno o

protón de otra sustancia. En términos sencillos, un ácido es un donador de

protones y una base es un receptor de protones. Cualquier sustancia que es un

ácido o base de Arrhenius también es un ácido o base de Bronsted-Lowry. Sin

embargo, las definiciones de Bronsted - Lowry son válidas sin importar el

disolvente que se utilice para preparar la solución de un ácido o una base. De

acuerdo con el concepto Bronsted - Lowry, tanto los iones como las moléculas

sin carga pueden ser ácidos o bases.

En las siguientes ecuaciones, las moléculas de HCL y HNO3, se comportan

como ácidos de Bronsted-Lowry donando los protones a una molécula de agua,

que actúa como una base cuando acepta un protón.

HCL ( g ) + H2O ( l ) ----------> H3O (ac) + Cl - (ac)

HNO3 ( l ) + H2O ( l ) ----------> H3O + (ac) + NO3 - (ac)

El agua no siempre actúa como una base:

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NH3 ( g ) + H2O ( l ) <======> NH4+ (ac) + OH - (ac)

En este caso el agua se está comportando como un ácido de Bronsted-Lowry

puesto que dona un protón a una molécula de amoniaco ( NH3 ) en una

reaccción que se desplaza de izquierda a derecha. Si consideramos la reacción

inversa ( una reacción que se desplaza de derecha a izquierda ) entonces el

ion amonio actúa como un ácido y el ión hidróxido como una base.

Algunas sustancias, por ejemplo el agua, son capaces de comportarse como

un ácido o una base de Brosted-Lowry. Estas sustancias se llaman sustancias

anfotéricas (amphi que significa de "ambos tipos"). Una sustancia anfotérica es

una sustancia que puede actuar como ácido o como una base, según sea la

naturaleza de la solución. El agua se comporta como una base ( receptor de

protones) con el cloruro de hidrógeno y como un ácido con el amoniaco.

Ciertos iones como el sulfato de azufre ( HSO4 - ) y el car-bonato ácido ( HCO3

- ), son sustancias anfotéricas puesto que pueden donar y aceptar un protón.

En cualquier reacción ácido-base o de transferencia de protones, tanto el ácido

como la base se encuentran en el lado de los reactivos y de los productos en la

ecuación. por ejemplo:

HC2H3O2 (ac) + H2O ( l ) ----------> H3O + (ac) + C2H3O2 - (ac)

2.2.1 Rango De Viraje De La Fenolftaleína.

La fenolftaleína es un indicador de pH muy conocido que se utiliza sobre todo

para valoraciones acido - base, Fenolftaleína, de fórmula C20H14O4, es un

compuesto químico que se obtiene por reacción del fenol (C6H5OH) y el

anhídrido ftálico (C8H4O3), en presencia de ácido sulfúrico.

Cuando se utiliza como indicador para la determinación cualitativa y

cuantitativa del pH en las volumetrías de neutralización se prepara disuelta en

alcohol al 70%. El intervalo de viraje de la fenolftaleína, es decir, el intervalo de

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pH dentro del cual tiene lugar el cambio de color del indicador, no sufre

variaciones entre 0 y 100 ºC y está comprendido entre 8,0 y 9,8. El cambio de

color de este indicador está acompañado de un cambio de su estructura; su

color en medio básico es rojo-violeta y en medio ácido es incoloro.

De medio neutro a medio básico:

H2Fenolftaleína + 2 OH- ↔ Fenolftaleína2- + 2 H2O

Incoloro → Rosa.

De medio básico a medio muy básico:

Fenolftaleína2- + OH- ↔ Fenolftaleína (OH)3-

Rosa → Incoloro

De medio básico a medio neutro o ácido:

Fenolftaleína2- + 2 H+ ↔ H2Fenolftaleína

Rosa → Incoloro

De medio neutro o ácido a medio muy ácido:

H2Fenolftaleína + H+ ↔ H3Fenolftaleína+

Incoloro → Naranja

2.2.2. Rango De Viraje Del Naranja De Metilo.

Es un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio.

Habitualmente, se utiliza como indicador de sustancias químicas que cambia su

color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio

estructural inducido por la protonación o desprotonación de la especie. Los

indicadores Ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de

pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro,

o de una disolución incolora, a una coloreada

La fórmula molecular de esta sal sódica es C14H14N3NaO3S y su peso

molecular es de 327,34 g/mol

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Es un colorante azoderivado, con cambio de color de rojo a naranja-amarillo

entre pH 3,1 y 4,4. El nombre del compuesto químico del indicador es sal

sódica de ácido sulfónico de 4-Dimetilaminoazobenceno. Se empezó a usar

como indicador químico en 1878.

2.2.3. Algunos Indicadores Utilizados En Titulaciones Ácido-Base

ndicadorColor en medio

ácidoRango de cambio

de colorColor en medio

básico

Violeta de metilo Amarillo 0.0 - 1.6 Violeta

Azul de bromofenol Amarillo 3.0 - 4.6 Azul

Naranja de metilo Rojo 3.1 - 4.4 Amarillo

Rojo de metilo Rojo 4.4 - 6.2 Amarillo

Tornasol Rojo 5.0 - 8.0 Azul

Azul de bromotimol Amarillo 6.0 - 7.6 Azul

Fenolftaleína Incolora 8.3 - 10.0 Rosa

Amarillo de alizarina Amarillo 10.1 - 12.0 Ro

2.2.4. Patrón Primario.

Un patrón primario también llamado estándar primario es una sustancia

utilizada en química como referencia al momento de hacer una valoración o

estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con las siguientes

características:

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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.

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. En cualquier caso, más del 98,5% de pureza, preferiblemente un

99,9%.[

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.

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.

No debe absorber gases. No debe reaccionar con los componentes del aire. Ya

que este hecho generaría posibles errores por interferencias, así como también

degeneración del patrón.

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 pueden realizar los cálculos

respectivos también de manera más exacta.

Debe tener un peso equivalente grande. Ya que este hecho reduce

considerablemente el error de la pesada del patrón

2.2.5. Estandarización de HCl.

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Patrones primarios alcalinos

* 4-amino purina (tiene el inconveniente de su bajo P.M.)

* Na2CO3 Sustancia pura que una vez desecada es el patrón de uso más

frecuente en la estandarización de ácidos. El desprendimiento de CO2 puede

provocar dificultades en la percepción del P.F. La estandarización con NaOH

(patrón secundario) induce a la acumulación de errores.

Patrones o estándares

El agente valorante ha de ser estandarizado o ser patrón primario

Patrones alcalinos

El valorante más frecuente es el NaOH que se prepara por disolución del

Sólido que es muy higroscópico y se carbonata con facilidad.

Se necesita descarbonatar decantando disoluciones muy concentradas o

precipitando el carbonato con Ba2+ que introduce más impurezas. No es

patrón primario y necesita estandarización.

2.3. Fórmulas

2.3.1. Molaridad.

Se define como el número de moles de soluto en un litro de disolución. Se

representa con la letra M y sus unidades son mol·L ^-1 . Es importante notar

que esta forma de expresar la concentración indica la cantidad de soluto por

cantidad de disolución total y no de disolvente, esto quiere decir que si se

disuelve en agua 1 mol de glucosa (180 gramos por mol) y se añade agua

suficiente ("se afora") hasta completar un litro, se obtiene una disolución molar

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(1.0 M) de glucosa. La manera mas conveniente de calcular la molaridad de

una disolución es utilizando la siguiente ecuación.

2.3.2. Normalidad.

Es el número de equivalentes químicos (# eq) de soluto, disueltos en un litro de

disolución. Se representa con la letra N y sus unidades son eq·L -1 . El

equivalente químico de una sustancia depende del tipo de reacción en la que

va a participar dicha sustancia. El peso equivalente químico se calcula

dividiendo el peso molecular entre la valencia del compuesto en la reacción

considerada, y el equivalente químico será la cantidad en gramos igual al peso

equivalente de la sustancia. En reacciones ácido - base la valencia será igual al

número de protones donados por el ácido o aceptados por la base, en cambio,

en reacciones de óxido - reducción será el número de electrones que gana o

pierde un átomo o molécula. Un ejemplo es cuando el ácido oxálico H2C2O4,

se oxida para producir CO2 según la reacción:

H2C2O4 2CO2 + 2H+ + 2e

En donde el número de equivalentes por mol de soluto (n) es igual al número

de electrones ganados o perdidos, por lo tanto, el número de equivalentes

químicos para una disolución de acido oxálico (con un peso molecular de 90

g/mol) es:

En disoluciones de ácidos y bases, n es el número de H+ que proporciona una

unidad fórmula de ácido o también el número de OHque suministra una unidad

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fórmula de la base. La forma matemática para calcular la normalidad de una

disolución es:

2.3.3. Molalidad

Es el número de moles de soluto disueltos en 1000 gramos de disolvente. Se

representa con la letra m y sus unidades son mol·Kg -1 . La principal ventaja de

esta forma de expresar la concentración es que su valor no cambia con la

temperatura, como sucede con la molaridad, pero como en el trabajo práctico

es más fácil medir volúmenes que masas, sólo se emplea la molalidad cuando

se sabe que la temperatura va a cambiar durante el proceso a estudiar.

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3. EQUIPOS, REACTIVOS Y MATERIALES:

3.1. EQUIPOS Balanaza de precisión

3.2. MATERIALES

Pipeta volumétrica con su propipeta

Vaso de precipitaciom

Agua destilada

Calculadora

Buretas con sujetadores

Matraces

3.3. REACTIVOS

HCl

NaOH

Anaranjado de metilo

Fenoltaleina

Biftalato de potasio

Na2CO3

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4. PROCEDIMIENTO

4.1.Titulación de HCl 0.1 N

Se realizan los cálculos correspondientes para determinar la cantidad (g) de

carbonato de sodio requerida para preparar a 0.1 N.

Agregar en un matraz 50 ml de agua destilada y 3 gotas de anaranjado de

metilo.

Llenar la bureta con la solución de ácido clorhídrico, con ayuda de un embudo.

Se comienza a adicionar ácido clorhídrico desde la bureta hasta observar el

cambio de color del indicador, color transparente.

4.2 Titulación de NaOH 0.1 N

Se prepara una disolución patrón de concentración 0.1 N de

biftalato de potasio, pesando la cantidad exacta.

En un matraz se colocan 50ml de agua destilada y unas gotas del

indicador de fenolftaleína.

Se agrega el HCl con la ayuda de una bureta, hasta que cambie

el color a rosa.

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5. CÁLCULOS Y RESULTADOS

5.1. PREPARACIÓN DE HCl0,1N

Deseo preparar 1000 ml de HCl a 0.1 N ¿Cuántos ml de acido clorhídrico

concentrado se necesitara?

Interpolar

m=1000×0.37×1.19

m=440.3

N=440.336.44

N=12.08

N=12

N1V1=N2V2

(0.1)(1000)=(12)V2

V2=8.3 ml

Valoración de Hl 0.1 N

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HCl → 37% =37/100=0.37

1.185→36.31X →371.19→37.23

x−1.1851.19−x

=37−36.3137.23−37

X=1.188

Patron primario: Na2CO3

PE Na2CO3=PM/ Θ=106/2=56g Peso mequiv. Na2CO3=53/1000=0.053g

wNa2CO3=NxVxPmequivN=w/(Pmequiv)(V)0.1=w/(0.053)(1)

W=0.0053 g

5.2. PREPARACION DE NaOH 0.1 N

N=w/PE.V

0.1=w/40x1

W=4g

Valoración de NaOH 0.1 N

Patrón primario: KHC8H4O4 (biftalato de potasio)

Peso equivalente KHC8H4O4 = Pm/Θ = 204

Peso mequiv. KHC8H4O4 =204/1000=0.204

wNa2CO3=NxVxPmequivN=w/(Pmequiv)(V)0.1=w/(0.204)(1)W=0.0204g

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6. CONCLUSIONES

Realizamos los cálculos de la concentración de las soluciones, para a

cabo su preparación y distinguir las diferencias entra las distintas formas

de expresar su concentración.

Empleamos patrones primarios para la valoración de disoluciones ácido

– base y aprender el uso adecuado de los correspondientes indicadores.

7. RECOMENDACIONES

Usar guantes y se debe usar pinzas.

Siempre lleva guardapolvo y pantalones largos

Es importante mantener una ventilación adecuada en todos los lugares en donde se maneja el ácido, ya que los vapores son extremadamente irritantes de la parte superior de las vías respiratorias.

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8. REGERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Harris D. C., 2001 Análisis Químico Cuantitativo. 2ª edición. Editorial Reverté,

S.A. México.

Skoog Douglas A., West Donald M., Holler F. James, Crouch Stanley R. 2008.

Fundamentos de Química Analítica. 8ª edición. Thomson Learning, México.

Vega Ávila Elisa, Verde Calvo José Ramón, Pérez César Ma. del Carmen. 2003.

La teoría y la práctica en el laboratorio de Química Analítica I. 1ª edición.

Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, México.

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9. ANEXOS

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1 ANEXO: FETNOTALINA Y ANARANJADO DE METILO

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2 ANEXO: Equipo utilizado en la titulacion.

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