seminario práctica 6

LOGO

Práctica 6. Valoraciones conductimétricas Ácido-Base

MÉTODOS CUANTITATIVOS

2LM2

EQUIPO 6

Determinar las curvas de valoración conductimétricas de un ácido fuerte con una base fuerte y de una mezcla de dos ácidos (fuerte y débil) con una base fuerte.

Determinar con precisión el punto final de una valoración conductimétrica de un ácido fuerte y de una mezcla de dos ácidos (fuerte y débil) con una base fuerte.

Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseObjetivos

Introducción

El fenómeno de la corriente eléctrica se genera por el movimiento de cargas entre los electrodos entre los cuales se aplica una diferencia de potencial.

Valoraciones conductimétricasÁcido - Base

Cuando la corriente circula a través de una solución electrolítica la carga es transportada por todos los iones, tanto los positivos (cationes) como los negativos (aniones).

Un conductor homogéneo, es el conductor constituido por alambre/s de un solo metal o aleación.

Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseIntroducción

Resistencia

Donde:

R = Resistencia (Ohms)

= Resistividad (Ohm*m)

d = Distancia entre placas (m)

A = Área()


Conductancia

Donde:

L=Conductancia (siemens)

R=Resistencia (Ohms)

Pero tambien

Donde:

k=Constante de conductividad infinita (mhos/cm)

A=Area de las Placas (m^2)

d=Distancia entre placas (m)


Constante de celda

Entonces la Conductancia es:

Donde:

= Constante de celda

k=Constante de conductividad infinita ()


Conductividad equivalente

Donde:

= Conductividad equivalente en mhos*L*

N= Concentracion (eq/L)

También puede expresarse como:

Donde:

= Conductividad equivalente en mhos*

N=Concentracion (eq/L)

k=Constante de conductividad infinita (mhos/cm)


A dilución infinita

Donde

= conductividad equivalente a dilución infinita.

= son las conductividades iónicas de aniones y cationes a dilución infinita.


Valoraciones

La valoración o titulación es un método corriente de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido.


Valoraciones

La Valoración conductimétrica correspondiente a la reacción de un acido y una base fuerte

(HCl + NaOH) se basa en la siguiente reacción iónica:


Valoraciones en ácidos y bases fuertes

La mayor parte de los solutos que empleamos en el laboratorio son electrolitos, los cuales forman iones cuando se disuelven en agua (o en algunos otros disolventes) y por lo tanto producen disoluciones que conducen electricidad.


Un ácido es un donador de protones y una base es un aceptor de estos, pero una característica de este concepto es la idea de que el producto que se forma cuando un acido cede un protón es un aceptor potencial de protones denominado base conjugada

Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en ácidos y bases fuertes

Á𝑐𝑖𝑑𝑜1𝐵𝑎𝑠𝑒1+𝑝𝑟𝑜𝑡 ó𝑛𝐵𝑎𝑠𝑒2+𝑝𝑟𝑜𝑡 ó𝑛 Á 𝑐𝑖𝑑𝑜2

Entonces una reacción acido base:

Á𝑐𝑖𝑑𝑜1+𝐵𝑎𝑠𝑒2𝐵𝑎𝑠𝑒1+Á𝑐𝑖𝑑𝑜2


En las ecuaciones químicas donde

interviene el protón se le denomina ion

hidronio generalmente su

notación es: H+ H3O+

Ácidos fuertes:

por que reaccionan completamente con

el disolvente

Ácidos débiles:

los cuales reaccionan de manera

incompleta con el agua


Las valoraciones ácido base o de neutralización, pueden ser empleadas para monitorear el avance de reacciones que producen o consumen iones hidrogeno.

Las disoluciones patrón que se emplean en las valoraciones de neutralización son ácidos o bases fuertes ya que estas sustancias reaccionan mas completamente con el analito.


La curva de valoración es una representación grafica de como varia la concentración de uno de los reactivos, a medida que se adiciona valorante y se deben efectuar tres pasos:

PRE-EQUIVALENCIA.- La concentración del ácido se calcula a partir de su concentración inicial y la cantidad de base que se añade.

EQUIVALENCIA.- En el punto de equivalencia los iones hidronio e Hidróxido están presentes en concentraciones


POST-EQUIVALENCIA.

La concentración analítica del exceso de base se determina en esta etapa, la concentración de iones hidronio es igual a la analítica o un múltiplo de esta.

Valoraciones en ácidos y bases fuertesValoraciones conductimétricasÁcido - Base

La valoración conductimétrica llevada acabo corresponde a:

Donde al adicional el titulante se consumirán los iones hidronio H+, de esta manera disminuye la conductancia de la disolución acida hasta llegar al punto de equivalencia; aquí los iones hidronio e hidróxido están presentes.


Valoraciones en ácidos y bases fuertesValoraciones conductimétricasÁcido - Base

Al añadir mas base los iones OH- prevalecerán mas que los iones hidronio por lo que aumentara nuevamente la conductancia debido ahora a la base.


0 0.51 1.52 2.53 3.54 4.55 5.56 6.57 7.58 8.59 9.510 10.511 11.512 12.513 13.514 14.515

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 Valoración conductimétrica de HCl - NaOH 0.1 M

mL de NaOH

Co

nd

uct

anci

a (M

s)

Punto de equiva-lencia

Valoraciones en ácidos y bases fuertes

Son reacciones acido base complejas en los cuales se caracterizan por alguno de los siguientes puntos:

Dos ácidos o bases de diferente fortaleza.

Un acido o base con dos o mas grupos funcionales asidos o básicos.

Una sustancia anfótera.

Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones en mezcla de ácidos y base fuerte

En una mezcla que contiene un acido fuerte y u otro débil es posible determinar cada componente siempre y cuando las concentraciones de las dos sustancias sean de la misma concentración.


En la curva de valoración se aprecia que son idénticos ciertos valores , por lo que la información depende del acido fuerte.

0.00

1.50

3.00

4.50

6.00

7.50

9.00

10.5

012

.00

13.5

015

.00

16.5

018

.00

19.5

021

.00

22.5

024

.00

25.5

00.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

Valoración conductimétrica de una mezcla de HCl- CH3COOH y NaOH 0.1 M

mL de NaOH

Co

nd

uct

an

cia

(M

s)


1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

ml de NaOH

CO

ND

UC

TA

NC

IAVALORACION CONDUCTIMETRICA DE HCl CON

NaOH 0.1 M

1 2.5

4 5.5

7 8.5

10 11.513 14.516 17.519

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

ml de NaOH

CO

ND

UC

TA

NC

IA

VALORACION CONDUCTIMETRICA DE HCl CON NaOH 0.1 M

Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones NaOH - HCl

0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.015.016.017.018.019.020.0

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

mL de NaOH

0.01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.011.012.013.014.015.016.017.018.019.020.0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL de NaOH

Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseValoraciones NaOH - HCl

Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte


ML DE NAOH CONDUCTANCIA (mS) REGRESIÓN

0 8.62 8.0926

0.5 7.73 7.7615

1 7.31 7.4304

1.5 7.03 7.0993

2 6.68 6.7682

2.5 6.31 6.4371

3 5.98 6.1059

3.5 5.95 5.7748

4 5.37 5.4437

4.5 4.97 5.1126

5 4.72 4.7815

5.5 4.33 4.4504

6 4.08 4.1193

6.5 3.74 3.7882

7 3.46 3.4571

7.5 3.15 3.126

8 2.85 2.7949

8.5 2.58 2.4638

9 2.28 2.1327

9.5 1.88 1.8016



Regresión Lineal NaOH HCl

B 8.0926 -1.1829 m -0.6622 0.3427

f(NaOH) = - 0.6622 v + 8.0926 f(HCl) = 0.3427 v – 1.1829

10 2.21 2.2414

10.5 2.43 2.4127

11 2.57 2.5841

11.5 2.78 2.7555

12 2.92 2.9268

12.5 3.13 3.0982

13 3.29 3.2695

13.5 3.42 3.4409

14 3.6 3.6123

14.5 3.77 3.7836

15 3.96 3.955



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 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 150

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Valoración conductimétrica de HCl - NaOH 0.1 M

mL de NaOH

Con

duct

anci

a (M

s)

Punto de equiva-lencia

Concentración de HCl

Sustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = HCl 0.1 M

Calcular la regresión lineal

Volumen del punto de equivalencia



Valoración de una mezcla de ácidos con una base fuerte


ML DE NAOH CONDUCTANCIA (mS) REGRESIÓN

0.00 8.93 7.8643

0.50 7.61 7.5027

1.00 7.17 7.1412

1.50 6.50 6.7796

2.00 6.14 6.418

2.50 5.77 6.065

3.00 5.40 5.6949

3.50 5.10 5.3333

4.00 4.71 4.9718

4.50 4.44 4.6102

5.00 4.12 4.2486

5.50 3.78 3.8871

6.00 3.49 3.5255

6.50 3.25 3.1639

7.00 2.97 2.8024

7.50 2.69 2.4408

8.00 2.45 2.0792

8.50 2.26 2.1803

9.00 2.26 2.2309

9.50 2.27 2.2816



10.00 2.34 2.3323

10.50 2.37 2.3829

11.00 2.39 2.4336

11.50 2.47 2.4843

12.00 2.54 2.5349

12.50 2.58 2.5856

13.00 2.62 2.6363

13.50 2.69 2.6869

14.00 2.74 2.7376

14.50 2.78 2.7882

15.00 2.79 2.8389

15.50 2.88 2.8896

16.00 2.92 2.9402

16.50 2.99 2.9909

17.00 3.04 3.0416

17.50 3.05 3.0922

18.00 3.15 3.1429

18.50 3.20 3.1936

19.00 3.26 3.2442

19.50 3.32 3.2949

20.00 3.40 3.3456



20.50 3.55 3.5376

21.00 3.64 3.6718

21.50 3.80 3.806

22.00 3.98 3.9403

22.50 4.16 4.0745

23.00 4.17 4.2087

23.50 4.32 4.3429

24.00 4.40 4.4772

24.50 4.57 4.6114

25.00 4.79 4.7456

25.50 4.89 4.8799

26.00 5.04 5.0141

f(NaOH) = - 0.7231 v + 7.8643 f(HCl) = 0.1 v + 1.3190

f(CH3COOH) = 0.2685 v – 1.9659

Regresión Lineal

NaOH HCl CH3COOH

B 7.8643 1.3190 -1.9659

m -0.7231 0.1000 0.2685



0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.0

0

11.0

0

12.0

0

13.0

0

14.0

0

15.0

0

16.0

0

17.0

0

18.0

0

19.0

0

20.0

0

21.0

0

22.0

0

23.0

0

24.0

0

25.0

0

26.0

00.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

Valoración conductimétrica de una mezcla de HCl- CH3COOH y NaOH 0.1 M

mL de NaOH

Con

duct

anci

a (M

s)

Punto de equivalencia HCl - NaOH

Punto de equivalencia CH3COOH - NaOH



Concentración de la mezcla de ácidos

Sustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = Mezcla de HCl y CH3COOH

Concentración del HCl en la mezcla

Sustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = HCl en mezcla


Volumen del punto de equivalencia con el HCl



Concentración del CH3COOH en la mezclaSustancia 1 = NaOH 0.1 M Sustancia 2 = CH3COOH en mezcla


Volumen del punto de equivalencia con el CH3COOH



Relación de la práctica con la ingeniería biotecnológica


Las titulaciones conductimétricas se emplean para la determinación de impurezas en la solución; en este sentido puede mencionarse el control del agua de alimentación de las calderas y del agua utilizada con otros fines.

Asimismo la entrada de cantidades infinitamente pequeñas de vapor, se pueden determinar con una medida conductimétrica del agua condensada.

Las valoraciones conductimétricas se han empleado con éxito en el examen de cerveza, vino, leche, jugos de fruta, agua potable, y otros líquidos. Se han empleado en la fabricación de hidrogeno para determinar su contenido en óxido de carbono.

Valoraciones conductimétricasÁcido - BaseConclusiones

Al determinar la conductancia en una valoración ácido-base , calculamos el punto de equivalencia mediante la curva de valoración de la reacción y a su vez conocer la concentración.

Los solutos que empleamos en el laboratorio son electrolitos, los cuales forman iones que conducen la electricidad.

El titulante consume los iones hidronio H+, de esta manera disminuye la conductancia de la disolución acida hasta llegar al punto de equivalencia.

La elaboración de la curva de valoración conductimétricas de una mezcla de ácidos no resulto como se esperaba, ya que en comparación a la grafica teórica se ve una gran cantidad de errores.

Referencias bibliográficas

1. Skoog-west, Fundamentos de química analítica; octava edición, editorial CENGAGE LAEARNING.

2. R.A. DAY, A.L. Underwood, “Química Analítica Cuantitativa”, Editorial Prentice-Hall Hispanoamericana, Quinta Edicion, Mexico, 1989, 834 pp.

3. Daniel C. Harris, “Análisis Químico Cuantitativo”, Editorial Reverte S.A, Segunda Edición, Barcelona España, 2001, 959pp

seminario práctica 6

Documents