informe lab 14 grupo 2.pdf

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química

Laboratorio Nº14

Cálculo del pKa de un indicador

Grupos colaboradores

Grupo 1:

Fernanda Aranda Sebastián Rojas Grupo 17: Eduardo Contreras Natalia Pulgar

Grupo encargado del informe

Grupo 2: Gabriel González Valentina Concha

Profesor Carlos Carlesi

Fechas de Experiencia

Grupo 1: 9/Abril/2013 Grupo 17: 2/Abril/2013 Grupo 2: 16/Abril/2013

Fecha de Entrega 30/Abril/2013

Página | 2

Índice

Índice

2

Objetivo

3

Introducción

4

Materiales

7

Procedimiento

11

Resultados y discusiones

14

Conclusión

32

Bibliografía

34

Evaluación grupal

35

Página | 3

Objetivo

Determinar el pKa del indicador rojo de metilo.

Página | 4

Introducción

¿Qué es un indicador de pH? [1]

Se considera como un indicador de pH a cualquier compuesto, que con capacidad de

ionizarse, presente una forma ácida (a pH bajo) de distinto color que su forma básica (a

pH alto). Este cambio de color se debe al cambio de estructura, y debe ocurrir en un

rango cercano al pKa del indicador. Se entenderá como pKa el negativo del logaritmo de la

constante de disociación de un ácido débil, como se observa en la ecuación (1) [2]

pKa = - log(Ka) (1)

En el intervalo de pH donde ocurre el cambio de color, se encuentran presentes tanto la

forma ácida como la forma básica del indicador. Escribiendo el equilibrio de ionización de

un compuesto indicador cualquiera (que denominaremos In), se obtiene (2):

↔ (2)

Asumiendo el comportamiento del indicador en solución como una solución ideal, ya que

generalmente se trabaja con soluciones con un alto grado de dilución, despreciamos los

coeficientes de actividad y la constante de disociación estaría dada por: (3)

[ ][ ]

[ ] (3)

Aplicando logaritmo negativo a (3) se obtiene (4a):

( ) ([ ]) (

[ ]

[ ]) (4a)

Reemplazando la ecuación (1) en (4a) y valiéndose de la definición de pH, se obtiene: (4b)

([ ]

[ ]) (4b)

Dónde

HIn : representa la molécula de indicador en su forma ácida

In- : representa la molécula de indicador en su forma básica.

Entonces, para poder determinar el pKa de un indicador necesitaremos una relación de las

concentraciones de la forma básica y ácidas coexistentes en una solución del indicador.

Para poder conocer la concentración de cada especie, nos valdremos de la ley Lambert –

Beer, que relaciona la absorbancia con la concentración de una especie.

Página | 5

¿Cómo se relacionan la concentración y la absorbancia? [1]

La ley de Lambert – Beer enuncia la siguiente relación: (5) [4]

(5)

En donde:

l: Longitud del contenedor de la muestra de espectrofotómetro.

ε: Emisividad de la muestra (constante).

C: Concentración de la muestra, análogo a escribir la especie en paréntesis cuadrados

Para los efectos tomaremos como concentración de referencia la concentración en t = 0, aplicando la siguiente relación (6)

(6)

Con lo que podemos deducir que la razón de las enésimas absorbancias con respecto a una absorbancia inicial, son proporcionales al análogo de las concentraciones. Esto es debido a que la longitud del contenedor de la muestra es el mismo para todas las mediciones, así como la razón de las emisividades que son constantes que al dividirse forman una nueva constante, la cual denominamos φ.

Aplicando la ley de Lambert – Beer (5) para cada uno de los espectros del indicador

(forma ácida y básica), y trabajando a la misma longitud de onda (), se obtiene: (7) (8) (9)

pH ácido

(7)

pH básico

(8)

pH en que coexisten ambas especies

(9)

Reemplazando la expresión (7), (8) y (9) en la (4b), operando matemáticamente y

reagrupando términos [3] obtenemos: (10)

(

) (10)

Página | 6

¿Cómo se determina el espectro de una solución con el indicador? [3]

Primero se deben determinar los espectros de muestras que contengan

predominantemente una forma del indicador, es decir, una a pH bajo que contenga la

forma no disociada y otra a pH alto que contenga la forma disociada, luego se debe

disponer de una tercera a un pH intermedio, donde ambas especies coexistan.

Realizando un gráfico de la absorbancia en función de la longitud de onda se puede

obtener un gráfico como el que se muestra como ejemplo para el indicador Verde de

Bromocresol (figura 1)

Figura 1: Gráfico del espectro del indicador verde de bromocresol.

Se puede observar un punto de intersección entre las 3 curvas, este punto se denomina

punto isosbéstico y corresponde a la longitud de onda a la que todas las muestras tienen

la misma absorbancia. La existencia de este punto indica que la concentración analítica

se divide en dos especies (en este caso HIn e In-). Si las coordenadas de este punto

varían será porque existe una tercera especie que no se observa en los espectros.

Página | 7

Materiales

Reactivos

Rojo de metilo marca Merck, (foto1)

Foto 1: Rojo de metilo en su envase.

Etanol 96% marca Equilab.

Foto 2: Etanol al 96% en su envase.

Agua destilada

Página | 8

Acetato de sodio anhidro (CH3COONa) (foto 3)

Foto 3: Acetato de sodio anhidro en su envase.

Ácido acético 100% marca Merck

Foto 4: Ácido acético en su envase.

Ácido clorhídrico

Herramientas de laboratorio y equipos

Vaso precipitado

Matraces de aforo de 50 y 100 [ml] (foto 5)

Probeta de 50 y 100 [ml] (foto 5)

Página | 9

Foto 5: Matraces de aforo de 100 y 50 [ml] (frente y parte posterior respectivamente),

Probetas de 50 y 100 [ml] (derecha)

Pipetas de 1, 5, 10 y 25 [ml] (foto 6)

Foto 6: Pipetas de 25, 10, 5 y 1 [ml] de izquierda a derecha, respectivamente.

Página | 10

Propipeta (foto 7).

Espátula (foto 7).

Canoa (foto 7).

Foto 7: Propipeta (izquierda), Canoa (centro, Espátula (derecha).

Espectrofotómetro (foto 8)

Foto 8: Espectrofotómetro

Página | 11

Cubetas para análisis de muestras

Peachímetro

Procedimiento

Preparación de soluciones:

• Se prepara la solución de rojo de metilo, disolviendo 0,1 [g] de cristales puros de rojo de

metilo en 30 [ml] de etanol al 96% y se diluye hasta 50 [ml] con agua destilada.

• A partir de esta solución, preparar la solución estándar, transfiriendo 5 [ml] de la solución

de rojo de metilo, agregando 50 [ml] de etanol y aforando esta solución a 100 [ml] con

agua destilada.

• Posteriormente preparar dos soluciones de acetato de sodio, una de 0,04 [M] y otra de

0,01[M] (foto 9).

• Preparar solución de ácido acético 0,02 [M] (foto 9)

• Preparar bajo campana soluciones de ácido clorhídrico a 1 [M], 0,1[M] y 0,001 [M] (foto

9)

Foto 9: De izquierda a derecha: HCl 0,01 [M], HCl 0,1 [M], acetato de sodio 0,01 [M], acetato

de sodio 0,04 [M], ácido acético 0,02 [M].

Página | 12

Procedimiento A:

• La solución A, se prepara agregando 10 [ml] de la solución estándar del indicador (MR) y

1 [ml] de HCl 0,1 [M] y se afora a 100 [ml] (color rojo). A continuación, utilizando celdas de

1 [cm], se determinar el espectro de absorción de la solución A en un rango de longitud de

onda que oscila entre 350 y 600 [nm], comparándolo con un blanco (agua destilada),

fijando la tramitancia en 100 y la absobancia en 0. Se registran los datos obtenidos. (foto

10)

• La solución B se prepara agregando 10 [ml] de la solución estándar del indicador (MR) y

25 [ml] de acetato de sodio 0,04 [M] se afora a 100 [ml] (color amarillo) al igual que en el

caso anterior, utilizando celdas de 1 cm, se determina el espectro de absorción de la

solución B en un rango de longitud de onda de 350-600 [nm] comparando de nuevo con

un blanco. Se registran datos. (foto 10)

• De este procedimiento se obtienen las longitudes de onda máximas en cada solución (A

y B), a las que llamaremos λA y λB.

Foto 10: De izquierda a derecha: Solución de rojo de metilo con etanol al 96%, Solución

estándar, Solución A y Solución B

Página | 13

Procedimiento B:

• A partir de la solución A, se extraen 40 [ml], 25 [ml] y 10 [ml], los que son colocados en

distintos matraces de aforo de 50 [ml], y se diluyen con HCl 0,01[M] hasta llegar a la

marca del matraz. Las soluciones resultantes en este proceso tienen una composición de

HMR de 0.8, 0.5 y 0.2, soluciones llamadas A1, A2, A3 respectivamente. Registrar datos en

la tabla del anexo (foto 11).

• Ahora utilizando la solución B, se añaden las mismas cantidades anteriormente

mencionadas, pero esta vez se diluyen con Acetato de sodio 0,01 [M] hasta llegar a la

marca del matraz. Las soluciones resultantes tienen una composición de MR- de 0.8, 0.5 y

0.2 llamadas B1, B2, B3 respectivamente (foto 11).

• Una vez preparadas las seis soluciones, se mide la absorbancia de cada una

comparándolas con un blanco de agua, a las longitudes de onda λA y λB. Se grafican las

rectas obtenidas en función de la composición y de la absorbancia.

Foto 11: De izquierda a derecha: Solución B3, B2, B1, A1, A2, A3

Página | 14

Procedimiento C:

• Se preparan las siguientes soluciones (Tabla A)

Matraz 1 Matraz 2 Matraz 3 Matraz 4

Solución Estándar

10 [ml] 10 [ml] 10 [ml] 10 [ml]

Acetato de Sodio 0,04

[M]

25 [ml] 25 [ml] 25 [ml] 25 [ml]

Ácido Acético 0,02

[M]

50 [ml] 25 [ml] 10 [ml] 5 [ml]

Agua 15 [ml] 40 [ml] 55 [ml] 60 [ml] pH 4,84 5,15 5,53 5,81

TABLA A: Medidas para la preparación de soluciones 1, 2, 3 y 4.

• A continuación se mide el pH de las cuatro soluciones; y finalmente se miden las

absorbancias de cada una de las soluciones a las longitudes de onda λA y λB .

Resultados y discusiones

Grupo 17

Los resultados obtenidos por el grupo 17 luego de realizar las soluciones y medirlas con el

espectrofotómetro fueron las que se muestran a continuación en la tabla 1.

A Absorbancia B Absorbancia

350 0,025 350 0,041

375 0,025 375 0,114

400 0,033 400 0,175

425 0,058 410 0,175

450 0,118 420 0,184

475 0,237 430 0,188

500 0,388 440 0,181

510 0,442 450 0,172

520 0,474 475 0,115

530 0,470 500 0,051

540 0,452 525 0,018

550 0,396 550 0,010

575 0,150 575 0,006

600 0,031 600 0,002

Tabla 1. Resumen de resultados de la medición de soluciones A y B, Grupo 17.

Página | 15

Como se puede observar en la tabla 1, el nivel más alto de la absorbancia para la solución

A se encuentra en la longitud de onda 520, por lo tanto λA-G17=520. Igualmente para la

solución B, el nivel más alto de longitud de onda se encuentra en 430, por lo tanto λB-

G17=430.

En la gráfico 1, vemos el gráfico que se arma con los datos de la tala 1.

Gráfico 1. Gráfico resumen de datos del grupo 17.

Con los λA y λB del grupo de 17, pasamos al procedimiento B.

En este procedimiento se realizan 6 soluciones, tres soluciones A y tres soluciones B,

resumidas en la tabla 2 y 3

λA HMR 520

A1 0,8 0,281

A2 0,5 0,158

A3 0,2 0,095

Tabla 2. Medición de las soluciones A1, A2 y A3 con la longitud de onda A.

λB MR- 420

B1 0,8 0,087

B2 0,5 0,045

B3 0,2 0,031

Tabla 3. Medición de las soluciones B1, B2 y B3 con la longitud de onda B.

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

350 400 450 500 550 600

Ab

sorb

anci

a

Longitud de onda λ

Absorbancia v/s λ Grupo 17

Absorbancia A

Absorbancia B

Página | 16

Como se puede observar, en las mediciones del procedimiento B se cometió el error de

medir las soluciones B solo con la longitud de onda B y las soluciones B solo a la longitud

de onda B, lo que más adelante impedirá calcular las concentraciones de la presencia del

indicador en HMR y MR-, lo que obstaculiza la obtención de pKa.

En la gráfico 2 se muestran los resultados de la tabla 2 y 3,

Gráfico 2. Gráfico de absorbancias obtenidas por el grupo 17 a las concentraciones

indicadas en las tablas 2 y 3.

Al realizar un ajuste de curva a la figura 2, resultan dos ecuaciones, donde la x representa

la concentración del indicador rojo de metilo, la cual se considerará 1.

Por lo tanto εA-λA=0,333 y εB-λB=0,101

Faltan los datos de εA-λB y de εB-λA para así poder utilizar la ecuación (5), para obtener las

absorbancias y así la concentración de [HMR] y [MR.-].

Procedimiento C

Se realizan cuatro soluciones las cuales se indican en el procedimiento, luego a éstas

cuatro se les mide a la longitud de onda A y B, y su pH, todos estos datos resumidos en

la tabla cuatro.

y = 0,31x + 0,023 R² = 0,9665

y = 0,0933x + 0,0077 R² = 0,9231

0,030

0,080

0,130

0,180

0,230

0,280

0,2 0,4 0,6 0,8

Absorbancia v/s Concentración Grupo 17

Absorbacia A λA

Absorbancia B λB

Lineal (Absorbacia A λA)

Lineal (Absorbancia B λB)

Página | 17

λA ΛB pH

S1 0,363 0,046 4,660

S2 0,291 0,060 5,020

S3 0,164 0,066 5,450

S4 0,088 0,079 5,930

Tabla 4. Resumen de resultados obtenidos en el procedimiento C, del grupo 17.

Grupo 1

Los resultados obtenidos por el grupo 1 luego de realizar las soluciones y medirlas con el

espectrofotómetro fueron las que se muestran a continuación en la tabla 5.


350 0,012 350 -

375 0,032 375 0,047

400 0,072 400 0,05

425 0,080 410 0,06

450 0,112 420 0,06

475 0,193 430 0,065

500 0,205 440 0,065

510 0,214 450 0,065

520 0,220 475 0,044

530 0,214 500 0,024

540 0,207 525 0,012

550 0,086 550 -

575 0,022 575 -

600 0,015 600 -

Tabla 5. Datos obtenidos por el grupo 1 durante su experiencia.

En este caso, la solución B no captó algunas absorbancias en los extremos de las

longitudes de onda indicadas, además se repite una de las absorbancias en la misma

columna, el grupo para el resto de la experiencia, decide ocupar la longitud 430 como la

longitud de onda que obtiene la absorbancia máxima parra esta solución.

Por lo tanto, λA-G7=520. Igualmente para la solución B, λB-G1=430.

Se observa la distribución de datos del grupo 1 en la gráfico 3.

Página | 18

Gráfico 3. Gráfica que resume los datos obtenidos por el grupo 1.

En el procedimiento siguiente, se generan las soluciones A1, A2 y A3, también B1, B2 y B3,

con el mismo problema que el grupo 17, en lugar de medir las 6 soluciones a ambas

longitudes de onda, A y B, se cometió el error de medir las primeras tres soluciones con la

longitud de onda A y las tres siguientes con la longitud de onda B.

Los datos obtenidos por el grupo 1 se ven en las tablas 6 y 7.

λA HMR 520

A1 0,8 0,135

A2 0,5 0,091

A3 0,2 0,033

Tabla 6. Medición de las absorbancias de A1, A2 y A3 a λA

λB MR- 430

B1 0,8 0,025

B2 0,5 0,02

B3 0,2 0,01

Tabla 7. Medición de las absorbancias de B1, B2 y B3 a λB

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

350 400 450 500 550 600

Ab

sorb

anci

a

Longitud de onda λ


Absorbancias A

Absorbancia B

Página | 19

En la gráfico 4, se muestran los resultados del procedimiento B obtenidos por el grupo 1.

Gráfico 4. Gráfica resumen de los datos obtenidos por el grupo 1.

Al realizar un ajuste de curva a la figura 4, se obtienen dos ecuaciones, donde la x

representa la concentración del indicador rojo de metilo, la cual se considerará 1.


Igual que al grupo anterior, faltan los datos de εA-λB y de εB-λA para así poder utilizar la

ecuación (5), para obtener las absorbancias y así la concentración de [HMR] y [MR.-].

Procedimiento C

Al realizar las cuatro soluciones, este grupo tuvo problemas pues, los colores obtenidos

fueron todos similares al de la solución A realizada en primera instancia, por lo que

decidieron medir las absorbancias solo con la longitud de onda A.

En la tabla 8, se resumen los datos obtenidos en este procedimiento por el grupo 1.

y = 0,17x + 0,0013 R² = 0,9938

y = 0,025x + 0,0058 R² = 0,9643

0,01

0,03

0,05

0,07

0,09

0,11

0,13

0,15

0,2 0,4 0,6 0,8

Ab

sorb

anci

a

Concentración


Absorbancia A λA

Absorbancia B λB

Lineal (Absorbancia A λA)


Página | 20

λA λB pH

S1 0,159 - 2,53

S2 0,164 - 2,83

S3 0,162 - 3,13

S4 0,161 - 3,28

Tabla 8. Datos obtenidos por el grupo 1 en el procedimiento C.

Grupo 2

Finalmente, el último conjunto de datos obtenidos, el cual también posee el error de no

haber tomado algunas absorbancias en el procedimiento B, es el del grupo 2, en la tabla 9

se resumen los datos obtenidos por el grupo 2.


350 0,020 350 0

375 0,019 375 0,085

400 0,014 400 0,115

425 0,033 410 0,113

450 0,082 420 0,116

475 0,160 430 0,118

500 0,231 440 0,115

510 0,250 450 0,116

520 0,258 475 0,083

530 0,255 500 0,019

540 0,238 525 0,018

550 0,204 550 0,035

575 0,077 575 0,005

600 0,020 600 -0,002

Tabla 9. Resumen de datos obtenidos por el grupo 2.

Como resultado, el grupo 2 obtiene los máximos valores de las absorbancias de A y B en

las mismas longitudes de onda que lo grupos anteriores, así λA=520 y λB=430.

En la gráfico 5 se grafican los resultados obtenidos por el grupo 2.

Página | 21

Gráfico 5. Distribución de los datos del grupo 2.

Al tener los valores máximos de la absorbancia en ambas soluciones, sabemos las

longitudes de onda de la solución A y la solución B, con estas longitudes de onda se

avanza hacia el procedimiento B.

En la foto 12 se muestran las soluciones preparadas para este procedimiento.

Foto 12. Soluciones A1, A2, A3, B1, B2 y B3.

-0,050

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

350 400 450 500 550 600

Ab

sorb

anci

a

Longitud de onda λ


Absorbancia A

Absorbancia B

Página | 22

En las tablas 10 y 11 se resumen los valores de absorbancia obtenidas para las

soluciones A1, A2 y A3, erróneamente medidas solo a la longitud de onda A, y B1, B2 y B3,

igualmente medidas solo a la longitud de onda B.

λA HMR 520

A1 0,8 0,221

A2 0,5 0,139

A3 0,2 0,063

Tabla 10. Longitudes de onda de las soluciones A1, A2 y A3.

λB MR- 430

B1 0,8 0,099

B2 0,5 0,065

B3 0,2 0,028

Tabla 11. Longitudes de onda de las soluciones B1, B2 y B3.

Con esto se obtiene el gráfico de concentración versus absorbancia de ambas tablas,

mostrado en la gráfico 6.

Gráfico 6. Gráfico del comportamiento de la absorbancia a diferentes concentraciones.

Al realizar un ajuste de curva a la gráfico 6, se obtienen dos ecuaciones, donde la x

representa la concentración del indicador rojo de metilo, la cual se considerará 1.

y = 0,2633x + 0,0093 R² = 0,9995

y = 0,1183x + 0,0048 R² = 0,9994

0,02

0,07

0,12

0,17

0,22

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Ab

sorb

anci

a

Concentración


Absorbancia A λA

Absorbancia B λB

Lineal (Absorbancia A λA)


Página | 23


Igual que en los dos grupos anteriores, faltan los datos de εA-λB y de εB-λA para así poder

utilizar la ecuación (9), para obtener las absorbancias y así la concentración de [HMR] y

[MR-].

Procedimiento C

Para esto se preparan 4 soluciones, mediante el procedimiento indicado en la guía de

laboratorio, en la foto 10 se muestran los colores obtenidos de las mezclas

Figura 10. Soluciones resultantes del procedimiento C grupo 2.

Se miden las absorbancias de las cuatro soluciones a las longitudes de onda A y B, y

además se registra su pH, estos datos se presentan resumidos en la tabla 12.

Página | 24

λA λB pH

S1 0,083 0,109 5,59

S2 0,045 0,103 5,92

S3 0,024 0,113 6,32

S4 0,021 0,124 6,59

Tabla 12. Datos obtenidos de las cuatro soluciones del grupo 2.

Debido al error de no tomar las mediciones de las soluciones A1, A2 y A3 con λB y B1, B2 y

B3 con λA, se hace imposible calcular las concentraciones en solución del indicador rojo de

metilo, por lo que será necesario tomar este dato del informe del grupo anterior, el cual

presentará un error con los datos obtenidos por los tres grupos participantes de este

informe, pues son muchos los factores que alteran el experimento. [5]

Entonces del grupo 16, se obtienen los datos de medición de las soluciones A1, A2 y A3,

B1, B2 y B3 con λA y λB, mostrados en la tabla 13 e ilustrados en el gráfico 7.

Solución λA λB

A1 0,604 0,065 A2 0,339 0,043 A3 0,118 0,041 B1 0,018 0,195 B2 0,0178 0,115 B3 0,062 0,032

Tabla 13. Datos obtenidos por el grupo 16, a λA=520 y λB=430

Gráfico 7. Gráfico de absorbancia v/s concentración obtenido por el grupo 16

y = 0,81x - 0,0513 R² = 0,9973

y = 0,2717x - 0,0218 R² = 0,9999

y = 0,04x + 0,0297 R² = 0,812

y = -0,0733x + 0,0693 R² = 0,7466

0,016

0,066

0,116

0,166

0,216

0,266

0,316

0,366

0,416

0,466

0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Ab

sorb

anci

a

Concentración


A λA

B λB

A λB

B λA

Lineal (A λA)

Lineal (B λB)

Lineal (A λB)

Lineal (B λA)

Página | 25

Obtenidas las curvas, se realiza el ajuste lineal, resultando una ecuación donde la variable

x representa la concentración del indicador rojo de metilo en la solución, la cual se

considera como 1.

Las absorciones de las soluciones son:

Absorción de A a λA

Absorción de B a λa

Absorción de A a λB

Absorción de B a λB

Con estos datos se puede plantear la ecuación (9)

Adaptándolo como:

[ ] [ ] (11)

Análogo para las soluciones B.

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Grupo 17

Del procedimiento C, los datos del grupo 17 se presentan en la tabla 14 a continuación

Soluciones λA λB pH

S1 0,363 0,046 4,660

S2 0,291 0,060 5,020

S3 0,164 0,066 5,450

S4 0,088 0,079 5,930

Tabla 14. Datos del procedimiento C obtenidos por el grupo 17

Utilizando la ecuación (11) se obtiene un sistema de ecuaciones de donde se calculan las

concentraciones del indicador en medio ácido y básico.

Solución 1

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Solución 2

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Solución 3

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

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[ ]

[ ]

[ ]

Solución 4

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Luego con la ecuación (4b) se obtiene el pKa del indicador de las diferentes soluciones,

los resultados se encuentran resumidos en la tabla 15.

[MR]/[HMR] -log([MR]/[HMR]) pH pKa

S1 0,1056 0,976 4,660 5,636

S2 0,3459 0,461 5,020 5,481

S3 0,937 0,0283 5,450 5,478

S4 2,412 -0,3824 5,930 5,547

Tabla 15. pKa obtenidos por el grupo 16.

Con los pKa de las 4 soluciones se realiza un promedio de los pKa de las 4 soluciones:

Según los datos bibliográficos entregados en la guía, especificados en la tabla 16, se saca

un pKa promedio.


S1 0,1056 0,9763 4,840 5,816

S2 0,3459 0,461 5,150 5,611

S3 0,9369 0,0283 5,530 5,558

S4 2,412 -0,3823 5,810 5,427

Tabla 16. Datos bibliográficos de la guía, calculada su pKa .

Con los pKa se saca el promedio:

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Con el pKa bibliográfico se puede calcular un error en la medición del grupo.

Error:

Grupo 1

Del procedimiento C, los datos del grupo 1 se presentan en la tabla 16 a continuación,

G1 λA λB pH

S1 0,159 0,054 2,53

S2 0,164 0,066 2,83

S3 0,162 0,06 3,13

S4 0,161 0,059 3,28




Solución 1

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Solución 2

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

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Solución 3

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Solución 4

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]




S1 3,632 -0,5601 2,53 1,97

S2 6,433 -0,808 2,83 2,022

S3 1,303 -0,115 3,13 3,015

S4 16,1243 -1,2075 3,28 2,073



Con el pKa bibliográfico obtenido anteriormente se puede calcular un error en la medición

del grupo.

Error:

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Grupo 2

Del procedimiento C, los datos del grupo 1 se presentan en la tabla 18 a continuación,

λA λB pH

S1 0,083 0,109 5,59

S2 0,045 0,103 5,92

S3 0,024 0,113 6,32

S4 0,021 0,124 6,59




Solución 1

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Solución 2

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

Solución 3

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

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[ ]

[ ]

[ ]

Solución 4

[ ] [ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]




S1 0,7481 0,126 5,59 5,72

S2 0,937 0,0283 5,92 5,95

S3 0,8405 0,075 6,32 6,395

S4 0,8288 0,0815 6,59 6,672



Con el pKa bibliográfico obtenido anteriormente se puede calcular un error en la medición

del grupo.

Error:

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Conclusión

Finalizado el análisis de los datos experimentales obtenidos por los 3 grupos

participantes, podemos concluir que los factores que influyen en los errores

experimentales son:

El uso de datos del informe anterior [5] afectará directamente nuestros resultados,

puesto que no son exactamente las mismas soluciones, por ende, los errores

experimentales cometidos no son los mismos. Esto se debe a que ninguno de los

grupos participantes de este informe interpretó de manera correcta el

procedimiento B, generando una falta de datos necesarios para la obtención del

pKa del indicador.

Dentro de los materiales utilizados por el grupo 17 se encontraba una pipeta

graduada de 25 [ml] en mal estado, que al ser llenada entregaba un total de 18

[ml]. Ésta fue utilizada indistintamente en el proceso de elaboración de las

soluciones, por lo que no se sabe que soluciones exactamente poseen este error.

Pese a esto, éste fue el grupo que obtuvo el menor porcentaje de error

experimental.

El grupo 1 obtuvo el mayor porcentaje de error debido a falta de precisión de

elaboración de soluciones. Esto repercute directamente en la composición de las

soluciones con las que se trabajó, por ende en el color que adoptará el indicador,

esto se ve reflejado claramente en los resultados arrojados por el

espectrofotómetro para este grupo, el cual si bien alcanza su máximo en las

mismas longitudes de onda, no arrojará las mismas absorbancias tanto para las

soluciones patrón como para las del procedimiento C.

Para los resultados obtenidos por el grupo 2, el cual cometió un error experimental

cercano al 10%, se puede suponer que un factor que influyó directamente en sus

resultados, fueron la obtención de las soluciones iniciales de ácido acético, puesto

que el requerido para el experimento debía de ser de una concentración muy baja

(0,02 [M]), lo que distaba mucho del disponible en el laboratorio, que era de una

concentración del 100%, por lo que para obtener la solución deseada se debía

medir un volumen muy pequeño (menor a 1 [ml]) de la solución concentrada. Esto

se logra mediante una serie de diluciones de la solución original, lo que aumenta

las posibilidades de cometer un error experimental, puesto que éstos se acumulan

con cada dilución.

Además para el grupo 2, otro error se presentó en el comienzo del procedimiento

C, al acabarse la solución de acetato de sodio al 0,04 [M], necesaria para los

cuatro matraces de los cuales se obtiene el pH utilizado para el cálculo del pK,

frente a este inconveniente fue necesaria la realización de una nueva mezcla, que

si bien teóricamente era de la misma concentración, los errores experimentales

diferirán de los de la primera solución (la que fue empleada en la mayoría del

procedimiento).

El hecho de que se hayan realizado los experimentos en días diferentes, implican

distintas condiciones atmosféricas, tanto de presión como de temperatura. Ésta

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última afecta de manera especial a la cinética de las soluciones, alterando la

medición del pH, conllevando un error experimental inevitable.

En la formulación de las soluciones se utilizó una balanza analítica que no estaba

correctamente calibrada, puesto que al pesar los reactivos, ésta siempre

aumentaba el valor de la medición durante el tiempo, es decir, sucedía en

ocasiones que al quitar reactivo de la canoa, la balanza entregaba una lectura de

mayor masa con respecto a la anterior, impidiendo un correcto manejo de la

variable masa, la cual afecta a la variable concentración, traducido en un error

experimental del pKa obtenido.

Otro punto importante a destacar son los errores en el manejo del

espectrofotómetro en cada grupo, puesto que para cada medición debía volver a

calibrarse en las variables tramitancia y absorbancia, lo cual puede haber diferido

en rigurosidad por parte de cada grupo. Presumimos que esto pudo afectar los

resultados del grupo 1, por la forma de la curva obtenida en el gráfico 3.

En el manejo del peachímetro es importante destacar que la calibración entre toma

de muestras pudo no haberse realizado por igual para todos los grupos, puesto

que algunas veces se omitió el procedimiento de calibración mediante los buffers

de pH 4 y pH 7, incidiendo en el resultado final.

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Bibliografía

[1] Universidad de Valencia, http://www.uv.es/gomezc/LabQcaFisI/3_pKindicador.doc,

23 de abril de 2013.

[2] Wikipedia en español, http://es.wikipedia.org/wiki/PKa, 24 de abril de 2013

[3] Determinación espectrofotométrica del pKa, Universidad Nacional de la Plata,

http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa3/guias/2008-TP-04-

Determinacion_Espectrofotometrica_de_pKa.pdf, 23 de abril de 2013.

[4] “Cálculo de parámetros cinéticos de una reacción”, Informe de asignatura “EIQ-

456: Laboratorio de físico química”; Valentina Concha, Gabriel González; Escuela de

Ingeniería Química Pontificia Universidad Católica de Valparaíso; página 6; 9 de abril de

2013.

[5] “Cálculo del pKa de un indicador”, Informe de asignatura “EIQ- 456: Laboratorio de

físico química”; Nicole Carrasco, Valentina Duhalde; Escuela de Ingeniería Química

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso; 2 de abril de 2013.

http://www.uv.es/gomezc/LabQcaFisI/3_pKindicador.doc

http://es.wikipedia.org/wiki/PKa

http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa3/guias/2008-TP-04-Determinacion_Espectrofotometrica_de_pKa.pdf

http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa3/guias/2008-TP-04-Determinacion_Espectrofotometrica_de_pKa.pdf

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Evaluación grupal

Número del grupo

Entrega oportuna de los datos

Aporte a las discusiones y conclusiones

Predisposición al trabajo en grupo

1 7,0 7,0 7,0

17 7,0 7,0 7,0

informe lab 14 grupo 2.pdf

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