UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE MXICO

FACULTAD DE QUMICA

LABORATORIO DE QUMICA ANALTICA I

PRCTICA No. 4 EQUILIBRIOS CIDO-BASE

INTEGRANTES:

FLORES GARDUO TANIASORIANO VELASCO ALEJANDRA

ENTREGA:09 DE MARZO 2015

OBJETIVOS: Estudiar el comportamiento de los indicadores cido-base Estudiar la naturaleza qumica de las disoluciones buffer Observar el desplazamiento del equilibrio cido-base por efecto de la dilucin (Ley de Ostwald) Construir escalas de pH y predecir reacciones Introducir al estudiante en las reacciones de neutralizacin Calcular constantes de equilibrio de diferentes reacciones cido-base Aprender a utilizar correctamente un pHmetro Formular hiptesis para cada planteamiento del problema

RESUMEN:Los equilibrios cido-base son los procesos en los que interviene un cido y tambin su base conjugada. Actualmente y en trminos generales se consideran a los cidos como dadores de protones y a las bases como aceptoras de protones. El concepto de pH se introdujo con el objetivo de simplificar el manejo de concentraciones de protones y/o predecir reacciones. Para saber el pH se pueden utilizar indicadores tiles para este fin como el universal que maneja un viraje de pH 4 al 11; fenolftalena de viraje pH=8.0 a 9.8, naranja de metilo, e indicadores naturales como la col morada. Para esta prctica valoraremos el pH de HCl, NaOH, Biftalato de potasio, Urotropina, cido actico/Acetato de sodio, NaHCO3, Tetraborato de sodio y NaH2PO4

TABLA I

Color del indicador

Disolucin de:pHUniversalFenolftalenaAnaranjado de MetiloIndicador Natural

HCl 0.1 M2RojoIncoloroRojoRosa

Tartrato cido sat.3.6NaranjaIncoloroNaranjaLila

Biftalato 0.05 m3.9NaranjaIncoloroNaranjaLila

Acetatos 0.1 M5.7AmarilloIncoloroAmarilloPrpura

Urotropina 0.1 M8.4Verde FuerteRosaAmarilloVerde

Fosfatos 0.1 M7Verde PlidoIncoloroNaranjaGris

Bicarbonato 0.1 M10Verde FuerteRosaNaranjaVerde

Tetraborato 0.05 M4NaranjaIncoloroNaranjaRosa

NaOH 0.1 M13.5AzulRosaNaranjaVerde Pasto

TABLA II. Regisro de Intervalos de vire y pKasINDICADORINTERVALO (S) DE VIRE EXPERIMENTALVALORES INDICADOS EN LA LITERATURA

pKaIntervalo de vire

Indicador Universal2-3.9, 4-7,8.4-10,10-13.5

Anaranjado de Metilo2 , 3-4, 5.7- 8.4 , 8.4-13.55.10-3.1 y 4.4 a 14

Natural (col Morada)2 3.6-3.9 4-5.7 7 8.4-10 13.5

Fenolftalena2-7 y 8.4-13.59.66-8.2 y 8.2-9.6

PARTE II (accin buffer)Despus de medir el pH de los pares cido-base propuestos en el experimento, construye una escala de pH. Indica las reacciones cido-base que se pueden llevar a cabo de forma espontnea entre las especies qumicas de esos sistemas.

TABLA III Registro de datos .DisolucinPar cido-basepHConc. cido [HA]Conc. Base [A-]pKa

cido actico 0.1 M30.0549

Acetato de sodio 0.1 M7.53.16 X 10-7-----

cido actico + acetato de sodio 0.1 MCH3COOH/CH3COO-3.80.10.13.8

cido fosfrico 0.1 M20.011.00232.1

Dihidrgenfosfato de sodio 0.1 M4.611.25 X 10-127.1

cido fosfrico + dihidrogenfosfato de sodio 0.1 MH3PO4 / H2PO430.10.13

Carbonato cido de sodio 0.1 M9.54.78 X 10-6

Carbonato de sodio 0.1 M101.000711 X 10-49.68

Bicarbonato de sodio + Carbonato de sodioHCO3 / CO38.80.10.18.8

Cloruro de amonio 0.1 M5.50.01819

Amoniaco 0.1 M10.53.16 X10-4

Cloruro de amonio + amoniacoNH4 / NH311.50.10.111.5

CUESTIONARIO:

1.- Por qu la disolucin de un par conjugado tiene un pH diferente al que tendran disoluciones que contuvieran nicamente el cido o la base?- Porque la presencia de un ion comn suprime la ionizacin de un cido o de una base dbil

2.- Con los datos experimentales obtenidos de la Tabla III, completa la escala de pH. Coloca cada par cido-base conjugado a lo largo de la escala. H3PO4 CH3COOH HCO3- NH4+

0 3 3.8 7 8.8 11.5 14 H2PO4- CH3COO- CO3-2 NH3

3.- Empleando la escala anterior de pH que elaboraste, haz la prediccin de todas las reacciones que se puedan llevar a cabo entre todas las especies colocadas en la escala.

1.- H3PO4 + CH3COO- H2PO4- + CH3COOH2.- H3PO4 + CO3-2 H2PO4- + HCO3-3.- H3PO4 + NH3 H2PO4- + NH4+4.- CH3COOH + CO3-2 CH3COO- + HCO3-5.- CH3COOH + NH3 NH4+ + CH3COO-6.- HCO3- + NH3 NH4+ + CO3-2

4.- Escribe la ecuacin de las reacciones que propusiste en el inciso (3) y calcula los valores de las constantes de equilibrio correspondientes.1.- H3PO4 + CH3COO- H2PO4- + CH3COOH

2.- H3PO4 + CO3-2 H2PO4- + HCO3-

3.- H3PO4 + NH3 H2PO4- + NH4+

4.- CH3COOH + CO3-2 CH3COO- + HCO3-

5.- CH3COOH + NH3 NH4+ + CH3COO-

6.- HCO3- + NH3 NH4+ + CO3-2

5.- Cul de las reacciones propuestas es la ms cuantitativa? Justifica tu respuesta. La reaccin que se lleva acabo con el amoniaco y el ion bicarbonato ES MAS CUANTITATIVAAdems de que tiene la constante de mayor valor numrico, es la que presenta mayor diferencia entre sus constantes de acidez. 14

De hecho se puede observar que en la escala, son los que estn ms alejados, lo cual nos indica que el cido ms fuerte reacciona con la base ms fuerte.PARTE III. Efecto de la dilucin

ProblemaQu efecto tiene la dilucin sobre la disociacin de una especie cido-base?

Cuando se diluye, Qu sucede con el valor del pHde una disolucin de un cido fuerte, de una base fuerte, de un cido dbil, de una base dbil o de un anfolito?TABLA IV

Empleando el pHmetro, mide el pH de la solucin propuesta en la tabla. Diluye la solucin 1:10,000 para tener una concentracin 10-4 M (diluir dos veces 1:100)

DisolucinpH antes de la dilucinpHdespus de la dilucin

Dilucin 1:1001:10,000

CH3COOH 1M

2.43.7

8.2

Qu expresin matemtica relaciona la fraccin disociada con la dilucin hecha?

ANALISIS DE RESULTADOS Problema 1. Observando la tabla No. 1 nos damos cuenta que los diferentes tipos de indicadores tienen su propia caracterstica o que viran de un color diferente debido al pH distinto de cada solucin. El indicador universal vira desde un color rojo hasta llegar a un morado cuando este indicador tiene un tono amarillo, decimos que la solucin en ese momento tiene un pH de 5 o un valor cercano de pKa igual a 5 (para disoluciones amortiguadoras con pares acido/base con concentraciones iguales). Esto se puede ver expresado en la tabla No 1 cuando comparamos la columna del pH con el indicador. De una manera similar ocurre con el anaranjado de metilo, que vira de un color amarillo a naranja cuando el pH de la disolucin esta cercano a 3.1 5.0. Aqu el valor de Pka es de aproximadamente 3.6 para disoluciones amortiguadoras con los pares conjugados a la misma concentracin. Observando la tabla No. 1 nos damos cuenta que a un pH menor a 4.5 se intensifica el color casi llegando a rojo. Por arriba de pH 8 la fenolftalena vira a un color rosa mexicano y por debajo de este valor es incolora la disolucin.

Problema 2. Al comparar el pH en este problema ,el cido solo y la base sola, con la mezcla de ambos para formar la disolucin buffer, su pH se mantiene intermedio, es decir, no adopta el pH del cido o de la base. Pudimos observar tambin que al ser de las mismas concentraciones el cido como su base conjugada, el pH es igual al pKa, esta observacin podemos afirmarla con la ecuacin de Hendersson / Haselbach. Por lo cual, pudimos realizar la escala de pH con lo pares conjugados de las diferentes disoluciones buffer, colocando a la izquierda los de mayor fuerza cida y a la derecha con mayos fuerza bsica.

Problema 3 Al ver la tabla No 3, nos podemos dar cuenta de que cuando se diluyen disoluciones acidas, estas se vuelven mas bsicas. Y cuando se diluyen disoluciones bsicas, estas se vuelven ms acidas. Debido a los iones OH o H que puede proporcionar el agua.CONCLUSIONES Un indicador qumico es un cido o base dbil cuya forma disociada tiene diferente color que la forma sin disociar, ello es debido a que estn formados por sistemas resonantes aromticos, que pueden modificar la distribucin de carga segn la forma que adopten. Esta alteracin por el desplazamiento hacia una forma ms o menos disociada, hace que la absorcin energtica del sistema se modifique y con ello el color. 16

Al mezclar dos disoluciones de pH diferentes, se obtiene una disolucin con un pH intermedio. En base a la escala obtenida experimentalmente podemos predecir reacciones cido/base, diciendo que un cido colocado a la izquierda reacciona con una base colocada a la derecha, es decir, que la lnea de unin entre stos sea de pendiente negativa.

Por medio del problema 3, nos podemos dar cuenta de que el agua puede actuar como acido y como una base, dependiendo de con quien la mezcles, es decir, si la mezclas con una disolucin acida, acta como bsica.

Pero si mezclas agua con una disolucin bsica, acta como acida.BIBLIOGRAFIAWhitten. Qumica. 8va edicin. Editorial Cengage. Pp. 706-709 Chang. Qumica. 5ta edicin. Editorial Mc Graw Hill. Cap. 16 Skoog, Qumica Analtica , 4ta edicin, Mc GRAW-HILL, 1989 Mxico.