Determinación de Bicarbonato y Carbonato en una muestra problema PDF

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Determinación de Bicarbonato y Carbonato en una muestra problema Victoria Robles, Kevin Cuero Universidad Icesi Facultad de Ciencias Naturales Laboratorio de Análisis Químico Santiago de Cali, Colombia octubre 31 de 2019 [email protected] [email protected] Resumen El presente i...

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Determinación de Bicarbonato y Carbonato en una muestra problema Victoria Robles, Kevin Cuero Universidad Icesi Facultad de Ciencias Naturales Laboratorio de Análisis Químico Santiago de Cali, Colombia octubre 31 de 2019 [email protected] [email protected] Resumen

El presente informe, exhibe la determinación de manera analítica de la alcalinidad en diferentes muestras problemas (tres muestras específicamente). Para lo anterior, la metodología utilizada es la titulación ácido-base en presencia de dos indicadores de pH (naranja de metilo y fenolftaleína) y

usando como agente titulante una solución de ácido clorhídrico previamente estandarizada, donde la concentración analítica corresponde a 0.0911M HCl. Asimismo, se emplean los distintos cálculos matemáticos para cuantificar los analitos en las tres muestras, es decir el ion carbonato y bicarbonato, que propician la alcalinidad en estas, en donde las concentraciones experimentales para cada muestra son reportadas en el ítem 3 (cálculos y resultados). Con todo esto, se contrastan los datos experimentales con lo reportado en la teoría haciendo uso del porcentaje de error: 3.9% muestra 1, 1.49% muestra 2 y 2.87-5.89% para la muestra 3. 1. Introducción

La alcalinidad del agua es la capacidad que tiene esta para neutralizar ácidos y a su vez recibir protones (Henry y Heinke, 1999). En la vida cotidiana, esto se ve comúnmente en la neutralización de carbonatos, puesto que el agua reacciona con el dióxido de carbono de la atmosfera para formar acido carbónico y sus derivados bicarbonato y el ion carbonato. 𝐻2 𝑂(𝑙) + 𝐶𝑂2 (𝑔) → 𝐻2 𝐶𝑂3 (𝑎𝑐) → 𝐻𝐶𝑂3−(𝑎𝑐) → 𝐶𝑂32−(𝑎𝑐) (1)

Para analizar estos iones, se hace el uso de una titulación acido-base, donde la base

son los iones, en su forma de sal (comúnmente sales de sodio) y el ácido es un ácido fuerte como el HCl. Ya que es una titulación de una base débil con un ácido fuerte, se tienen que usar los indicadores apropiados para mostrar las diferentes etapas de la titulación. Es importante tener en cuenta que, ya que el bicarbonato de sodio es una sal de una base diprotica, este tendrá dos puntos de equivalencia y por lo tanto se necesitan dos indicadores diferentes para cada etapa.

en el agua y dependiendo de su solubilidad, se encuentran algunas especies en mayor proporción que otras. Ya que los hidróxidos tienen un pH básico, se pueden cuantificar titulándolos con fenolftaleína.

Figura 1: titulación de una base diprotica con indicadores de fenolftaleína y naranja de metilo (FCN, Icesi)

En una primera instancia, los iones carbonato (provenientes de una sal sódica) se están convirtiendo en iones bicarbonato en presencia del agua, acorde a las siguientes reacciones, 𝐻𝐶𝑙

𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 (𝑠) → 𝐻𝐶𝑙

Ahora bien, es de igual importancia entender los colores que se deben esperar en las diferentes etapas de la reacción para determinar si hay carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos o alguna mezcla de estas últimas tres, teniendo en cuenta que no es posible tener bicarbonatos e hidróxidos en una misma solución ya que al ser un ácido y una base, reaccionarían de tal manera hasta que uno se consuma.

+ 2𝑁𝑎(𝑎𝑐) + 𝐶𝑂32−(𝑎𝑐) (2)

− 𝐶𝑂32−(𝑎𝑐) ⇔ 𝐻𝐶𝑂3−(𝑎𝑐) + 𝑂𝐻(𝑎𝑐) (3)

Es importante tener en cuenta que cuando el bicarbonato de sodio se disuelve en agua, este hace que la solución tenga un pH relativamente básico (aproximadamente 8.3) (Study.com, 2019), y por esto se usa la fenolftaleína para titular carbonatos, ya que este tiene un rango de viraje de pH 8-10 (Gomez, 2010). Posterior a esto, los bicarbonatos se convierten en ácido carbónico, 𝐻𝐶𝑙

𝐻𝐶𝑂3−(𝑎𝑐) ⇔ 𝐻2 𝐶𝑂3 (𝑎𝑐) (4)

Ya que tanto el producto como el reactivo son más ácidos, se debe usar un indicador que vire en un pH acido, tal como el naranja de metilo que vira entre pH 3.3-4.4 (Gomez, 2010). Por esto, se usa un indicador de naranja de metilo para titular bicarbonatos. Además de bicarbonatos, es muy común encontrar hidróxidos de diferentes metales

Figura 2: Viraje de la fenolftaleína (Annenberg, 2017)

Acorde a la Figura 2, si estamos titulando una solución con hidróxidos o carbonatos o una mezcla de ambos, la solución debería tornarse rosada en un primer instante (ya que tiene este color en un pH relativamente básico) y se convierte a incolora una vez todo el carbonato se

convierte en bicarbonato o el hidróxido se consume, cuando reaccionan con el ácido. Figura 3: colores de viraje del naranja de metilo (Krishna, 2018). El color cuando es básico es amarillo y cuando es acido es rojo

Por otro lado, si se van a titular bicarbonatos, el naranja de metilo al agregarse a la solución debe tener un color amarillo y debe cambiar a uno naranjarojizo, ya que este color indica un pH altamente ácido y todo el bicarbonato se ha convertido a acido carbónico. La siguiente tabla sirve como guía para entender que volúmenes del ácido se deben consumir usando los dos indicadores previamente descritos dependiendo de los componentes de la solución:

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2.1. Materiales 1 Plancha de calentamiento 1 Frasco lavador 1 Espátula 1 Varilla de agitación 1 Pinza con nuez 4 Erlenmeyer de 125mL 3 Vasos de precipitado de 100mL 1 Pipeta volumétrica de 25mL 1 Pipeta graduada de 10mL 1 Bureta de 25mL 1 Pera o Propipeta 1 Gotero 1 Soporte universal

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2.2. Reactivos 100 mL Ácido clorhídrico al 37% 10g de Carbonato de sodio 1.5g de Bicarbonato de sodio 10 mL de Indicador Anaranjado de metilo 10 mL de Indicador Fenolftaleina

2.3. Metodología 1. Para estandarizar el ácido clorhídrico, se debe armar un montaje de una titulación de la siguiente manera,

Figura 4: Relaciones de volumen en mesclas de carbonato, bicarbonato e hidróxidos (Skoog, 2014). Con todo lo anterior, los dos objetivos principales de la práctica son la determinación de la alcalinidad en tres muestras problemas, reportándola como concentración analítica estándar (%p/v) del 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 y el 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 respectivamente. Igualmente, hacer uso de la metodología analítica de titulaciones ácidos base para la cuantificación de analitos presentes en las tres muestras problemas. 2. Materiales y Método

Figura 5: montaje de una titulación simple (Microempresa, 2015) Donde en la bureta se coloca el HCl, y en el Erlenmeyer se coloca una muestra de carbonato de sodio (de 0.05g) disuelto en aproximadamente 50mL de agua destilada. Se usan 3 gotas de un indicador de naranja de metilo.

2. Titular la solución hasta que se torne rojo o rosado salmón, teniendo en cuenta que se parte de una solución con una coloración amarilla. 3. repetir 3 veces, pesando 0.05g de carbonato de sodio cada vez. 4. Tomar cada muestra problema y titularla usando el HCl previamente estandarizado. Es importante hacerlo 3 veces para obtener un promedio y usar constante agitación. 4.1 es importante notar que, ya que no se sabe que contiene cada muestra, se deben utilizar ambos indicadores, titulando con 3 gotas de fenolftaleína primero hasta obtener una solución incolora y posteriormente agregando 3 gotas de naranja de metilo hasta obtener una solución naranja.

Ecuación 5: Reacción química de neutralización ácido-base entre el ion carbonato proveniente de la sal 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 y el protón procedente el ácido fuerte HCl. 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 2 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ 0.0104𝐿 𝐻𝐶𝑙 = 0.0927𝑀 𝐻𝐶𝑙

0.0511𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗

1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 2 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ 0.0112𝐿 𝐻𝐶𝑙 = 0.0908𝑀 𝐻𝐶𝑙

0.0539𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗

3. Cálculos y Resultados En primera instancia, se estandariza la solución de HCl preparada en el laboratorio a partir del patrón primario de 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 . Para lo anterior, se procede a realizar las respectivas titulaciones por triplicado. En segunda instancia, se calcula el promedio de la concentración estándar de la disolución de ácido clorhídrico; los volúmenes gastados de HCl por la bureta y las masas del patrón primario se exhiben en la siguiente tabla. Tabla 1: Recopilación de datos obtenidos en la estandarización por triplicado de la solución de ácido clorhídrico. MASA 𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 (g) 0.0511 0.0534 0.0523

VOLUMEN HCl (gastado-mL) 10.4 11.2 11.0

Con el fin de obtener el promedio de la estandarización del ácido, se plantea la siguiente ecuación química utilizando para ello el indicador de fenolftaleína. + + 2− − 𝐻(𝑎𝑐) + 𝐶𝑂3(𝑎𝑐) → 𝐻𝐶𝑂3(𝑎𝑐) + 𝐻(𝑎𝑐) → 𝐻2 𝐶𝑂3(𝑎𝑐)

1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 2 𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ 0.0110𝐿 𝐻𝐶𝑙 = 0.0897𝑀 𝐻𝐶𝑙

0.0523𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗

Con respecto a los cálculos anteriores, se procede a calcular el promedio de las concentraciones obtenidas con su respectivo porcentaje de error, teniendo presente que la concentración teórica de esta disolución es de 0.100M HCl. 𝑋̅ =

0.0927𝑀 + 0.0908𝑀 + 0.0897𝑀 3 = 0.0911𝑀 𝐻𝐶𝑙

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

|0.100 − 0.0911| ∗ 100 0.100 = 8.93%

Con estos cálculos, se obtiene que la concentración estándar de la solución de ácido clorhídrico es 0.0916M con un porcentaje de error no muy alto para solo tres muestras de 8.93% de error. Dicha concentración es el

patrón secundario que se usa para estandarizar las demás muestras problemas. Con el fin de determinar la alcalinidad en las tres muestras, se realizan los correspondientes cálculos y el reporte de los resultados para las tres muestras problemas, las cuales fueron valoradas con el patrón secundario, es decir la solución 0.0911M de HCl estandarizada en los anteriores apartados. Asimismo, es importante recalcar que en todos los casos se toma una alícuota de 25.00 ml y se utilizan los indicadores de fenolftaleína y naranja de metilo según sea el caso. •

Muestra problema 1

En primer lugar, se titula la muestra problema por triplicado con el indicador de fenolftaleína hasta que esta vire de rosada a transparente. En segundo lugar, se titula dicha muestra con por triplicado utilizando el indicador de naranja de metilo. Los volúmenes consumidos del titulante se reportan en la siguiente tabla. Tabla 2: Datos obtenidos para la titulación de la muestra problema 1, en donde se usan ambos indicadores de pH. VOLUMEN HCl (fenolftaleína-mL)

VOLUMEN HCl (Naranja de Metilo-mL) 4.9 5.1 5.1 5.1 5.6 4.7 Como se observa en la tabla 2 los volúmenes consumidos en ambas titulaciones tanto con fenolftaleína como con naranja de metilo, son aproximadamente iguales. Por lo tanto, se decide que la muestra 1 presenta únicamente el ion carbonato concordando con lo planteado en la teoría. Con aras de realizar los cálculos, se plantea la respectiva ecuación química y se promedian ambos volúmenes (HCl con fenolftaleína y HCl con naranja de metilo).

VOLUMEN TOTAL DE HCl (ml) 5.0 5.1 5.2 Tabla 3: En la presente tabla se exhibe el volumen “total” de HCl consumido durante la titulación, haciendo del promedio entre ambos volúmenes.

− + 𝐻𝐶𝑙 + 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 → 𝐻𝐶𝑂3(𝑎𝑐) + 2𝑁𝑎(𝑎𝑐) − + 𝐶𝑙(𝑎𝑐)

Ecuación 6: Ecuación química de neutralización entre el ácido (HCl) y la base (𝐶𝑂32− ).

Para cuantificar el analito presente en la muestra (carbonato de sodio), se procede a calcular los respectivos porcentaje peso/volumen (g/ml) para las tres titulaciones realizadas. De la misma manera, se reportan su respectivo promedio estándar de dicho %p/v. 0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 5.0𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 25.0𝑚𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 𝒈𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 ∗ 100 = 𝟎. 𝟏𝟗𝟑% 𝒎𝒍 0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 5.1𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 25.0𝑚𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 𝒈𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 ∗ 100 = 𝟎. 𝟏𝟗𝟕% 𝒎𝒍

0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 5.2𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 25.0𝑚𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 𝒈𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 ∗ 100 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟏% 𝒎𝒍

De la misma manera, el correspondiente promedio de los porcentajes p/v y el porcentaje de error se plantean de la siguiente manera. Es importante subrayar que, el porcentaje de carbonato teórico presente en la muestra 1 es de 0.205g 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 /ml. 𝑋̅ =

0.193 + 0.197 + 0.201𝑀 3 𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 = 0.197% 𝑚𝑙

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

|0.205 − 0.197| ∗ 100 = 3.90% 0.205

Como revelan los cálculos y resultados, se obtiene un porcentaje de error no muy alto al titular solamente tres muestras. Asimismo, se tiene que la muestra problema 1 únicamente contiene carbonato de sodio y que la concentración porcentual analítica hallada de dicho analito corresponde al 0.197 %g/ml presente en la muestra. •

Muestra problema 2

Para el desarrollo de este ítem, se obtiene que el volumen de HCl con el indicador de fenolftaleína corresponde a 0.0ml, es decir, al adicionar dicho indicador la solución no se tornó rosada. Por otra parte, los volúmenes obtenidos de HCl con el indicador de naranja de metilo se presentan en la siguiente tabla 4.

Tabla 4: La presente tabla expone los volúmenes de HCl consumidos en la titulación solamente con el indicador de naranja de metilo. VOLUMEN HCl (fenolftaleína-mL) 0 0 0

VOLUMEN HCl (Naranja de Metilo-mL) 6.7 6.4 6.4

De acuerdo con la tabla 4, la disolución al no presentar un cambio de color por la adición de la fenolftaleína, se decide que la muestra problema 2 contiene únicamente bicarbonato. Concordando con lo anterior, la ecuación 7 representa la situación química ocurrida al titular dicha muestra. 𝑁𝑎𝐻𝐶03(𝑎𝑐) + 𝐻𝐶𝑙 + → 𝐻2 𝐶𝑂3(𝑎𝑐) + 𝑁𝑎(𝑎𝑐) − + 𝐶𝑙(𝑎𝑐)

Ecuación 7: La anterior educación corresponde a neutralización del ion bicarbonato con el ácido clorhídrico (reacción ácido-base). Seguidamente, se presentan los cálculos correspondientes %p/v del bicarbonato de sodio con su respectivo promedio y porcentaje de error. 0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 6.7𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐻𝐶03 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 84.01𝑁𝑎𝐻𝐶03(𝑎𝑐) ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 100 25.0𝑚𝑙 𝒈𝑵𝒂𝑯𝑪𝟎𝟑 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟓% 𝒎𝒍

0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 6.4𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐻𝐶03 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 84.01𝑁𝑎𝐻𝐶03(𝑎𝑐) ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 100 25.0𝑚𝑙 𝒈𝑵𝒂𝑯𝑪𝟎𝟑 = 𝟎. 𝟏𝟗𝟔% 𝒎𝒍 0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 6.4𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐻𝐶03 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 84.01𝑁𝑎𝐻𝐶03(𝑎𝑐) ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 100 25.0𝑚𝑙 𝒈𝑵𝒂𝑯𝑪𝟎𝟑 = 𝟎. 𝟏𝟗𝟔% 𝒎𝒍

De la misma manera, el correspondiente promedio de los porcentajes p/v y el porcentaje de error se plantean de la siguiente manera. Es importante subrayar que, el porcentaje de carbonato teórico presente en la muestra 2 es de 0.202g 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 /ml. 0.196 + 0.196 + 0.205𝑀 𝑋̅ = 3 𝑔𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 = 0.199% 𝑚𝑙

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

|0.202 − 0.199| ∗ 100 = 1.49% 0.202

Como revelan los cálculos y resultados, se obtiene un porcentaje de error bajo al titular solamente tres muestras. Asimismo, se tiene que la muestra problema 2 únicamente contiene carbonato de sodio y que la concentración porcentual analítica hallada de dicho analito corresponde al 0.199 %g/ml presente en la muestra.

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Muestra problema 3

En primer lugar, se titula la muestra problema por triplicado con el indicador de fenolftaleína hasta que esta vire de rosada a transparente. En segundo lugar, se titula dicha muestra con por triplicado utilizando el indicador de naranja de metilo. Los volúmenes consumidos del titulante se reportan en la siguiente tabla. Tabla 5: Datos obtenidos para la titulación de la muestra problema 3, en donde se usan ambos indicadores de pH. VOLUMEN HCl (fenolftaleína-mL) 2.8 2.7 2.5

VOLUMEN HCl (Naranja de Metilo-mL) 9.4 9.4 9.7

Como se observa en la tabla 5 el volumen de naranja de metilo es mayor al volumen de fenolftaleína. Por lo tanto, se decide que la muestra 3 se compone de carbonato y bicarbonato de sodio. Para llevar a cabo los cálculos, se usa la ecuación 5 y 6 respectivamente. De la misma forma, se procede a calcular el %p/v para cada titulación. Para los volúmenes de HCl con fenolftaleína se emplea los siguientes cálculos. 0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 2.6𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 25.0𝑚𝑙 𝒈𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 ∗ 100 = 𝟎. 𝟏𝟎𝟖% 𝒎𝒍

0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 2.7𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 25.0𝑚𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 𝒈𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 ∗ 100 = 𝟎. 𝟏𝟎𝟒% 𝒎𝒍 0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 2.5𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 105.99𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 25.0𝑚𝑙 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 ∗ 100 𝒈𝑵𝒂𝟐 𝑪𝑶𝟑 = 𝟎. 𝟎𝟗𝟔𝟔% 𝒎𝒍

De la misma manera, se calcula el promedio de los porcentajes obtenidos con su correspondiente porcentaje de error. Es relevantes recalcar, que teóricamente la muestra problema 3 tiene 0.100g/ml de carbonato de sodio. 𝑋̅ =

0.108 + 0.104 + 0.0966 3 𝑔𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 = 0.103% 𝑚𝑙

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

|0.100 − 0.103| ∗ 100 = 2.87% 0.100

Como exhiben los cálculos y resultados, se obtiene un porcentaje de error bajo al titular solamente tres muestras. Asimismo, se tiene que la muestra problema 3 contiene carbonato de sodio y que la concentración porcentual analítica hallada de dicho analito corresponde al 0.103 %g/ml presente en la muestra. Asimismo, para los volúmenes de HCl con el indicador de naranja de metilo se emplean los siguientes cálculos, usando la siguiente relación matemática. 𝑉𝑁𝑎𝐻𝐶03 = 𝑉𝑛𝑎𝑟𝑎𝑛𝑗𝑎 𝑑𝑒 𝑚𝑒𝑡𝑖𝑙𝑜 − 𝑉𝑓𝑒𝑛𝑜𝑙𝑓𝑡𝑎𝑙𝑒í𝑛𝑎

Ecuación x: Relación matemática para calcular volumen de HCl consumido al titular 𝑁𝑎𝐻𝐶03 con naranja de metilo. 0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 6.6𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐻𝐶03 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 84.01𝑁𝑎𝐻𝐶03(𝑎𝑐) ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 100 25.0𝑚𝑙 𝒈𝑵𝒂𝑯𝑪𝟎𝟑 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟐% 𝒎𝒍

0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 6.6𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐻𝐶03 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 84.01𝑁𝑎𝐻𝐶03(𝑎𝑐) ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 100 25.0𝑚𝑙 𝒈𝑵𝒂𝑯𝑪𝟎𝟑 = 𝟎. 𝟐𝟎𝟐% 𝒎𝒍

0.0911𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 ∗ 7.2𝑥10−3 𝑙 𝐿 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎𝐻𝐶03 ∗ 1𝑚𝑜𝑙 𝐻𝐶𝑙 84.01𝑁𝑎𝐻𝐶03(𝑎𝑐) ∗ 1𝑚𝑜𝑙𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 1 ∗ ∗ 100 25.0𝑚𝑙 𝒈𝑵𝒂𝑯𝑪𝟎𝟑 = 𝟎. 𝟐𝟐𝟎% 𝒎𝒍

De la misma manera, se calcula el promedio de los porcentajes obtenidos con su correspondiente porcentaje de error. Es relevantes recalcar, que teóricamente la muestra problema 3 tiene 0.221g/ml de bicarbonato de sodio. 𝑋̅ =

0.220 + 0.202 + 0.202 3 𝑔𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 = 0.208% 𝑚𝑙

%𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =

|0.221 − 0.208| ∗ 100 = 5.89% 0.221

Como exhiben los cálculos y resultados, se obtiene un porcentaje de error alto al titular solamente tres muestras. Asimismo, se tiene que la muestra problema 3 contiene también bicarbonato de sodio y que la concentración porcentual analítica hallada de dicho analito corresponde al 0.291 %g/ml presente en la muestra. 4. Análisis de resultados Como bien se demostró en los cálculos anteriores, se confirmó que acorde a los volúmenes de HCl registrados para los indicadores de fenolftaleína y naranja de metilo, se logró cuantificar diferentes cosas. En la muestra problema 1, al haber únicamente carbonatos, los volúmenes de HCl tanto para la fenolftaleína como para el naranja de metilo deben ser los mismos (como se puede apreciar en la Figura 4). Aquí hubo una pequeña discrepancia entre estos dos volúmenes y es de ahí que se presenta el porcentaje de error, pues se pudo haber titulado más de lo necesario y se cometió un error sistemático de tipo personal, que es común cuando se titula con fenolftaleína, pues al pasar de rosado a incoloro se puede pasar el punto final de la titulación sin darse cuenta y exceder el volumen real. Es importante entender además que, si debe haber dos volúmenes iguales, pues acorde a las ecuaciones 2, 3 y 4 de la Introducción, el carbonato, proveniente de una sal sódica se ioniza e hidroliza en iones bicarbonato y estos últimos se convierten en acido carbónico. Ya que solo contiene carbonatos, todos los presentes en la solución sufrirán estas transformaciones reversibles por lo cual el volumen de ambas titulaciones debe ser el mismo. Ahora bien, la muestra problema 2 contiene bicarbonatos ya que el volumen de HCl para la titulación con fenolftaleína es de 0ml. Esto en una primera instancia indica que no hay ni

hidróxidos ni carbonatos presentes, pues estos últimos dos son bases y tornarían la solución rosada, ya que como previamente se explicó, este indicador actúa en un rango básico. Entonces todos los bicarbonatos, que vienen de la sal 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 se convierten en ácido carbónico, acorde a la ecuación 4 (teniendo en cuenta que primero se ioniza la sal) y esta reacción se dará en un pH acido por lo cual el naranja de metilo si debería virar de amarillo a naranja...