Informe de práctica de laboratorio N°9 pH e indicadores Ácido- Base PDF

Preview

Summary

PRÁCTICA N°9: pH E INDICADORES ÁCIDO – BASERESUMEN: En esta práctica de laboratorio se analizó la importancia y la influencia de la propiedad química del pH en los ácidos, bases y sustancias neutras, como se encuentran en nuestra cotidianidad mediante dos experimentos que nos permitían observar a ni...

Description

QUÍMICA INORGÁNICA Ingeniería Ambiental Universidad Distrital “Francisco José de Caldas” Profesor Orlando Báez Parra

PRÁCTICA N°9: pH E INDICADORES ÁCIDO – BASE RESUMEN: En esta práctica de laboratorio se analizó la importancia y la influencia de la propiedad química del pH en los ácidos, bases y sustancias neutras, como se encuentran en nuestra cotidianidad mediante dos experimentos que nos permitían observar a nivel micro y macro como suceden estas reacciones, los factores que influyen en su determinación y los diferentes medios que existen para hallarlo en el laboratorio. ABSTRACT: In this laboratory practice, the importance and influence of the chemical property of pH on acids, bases and neutral substances, as found in our daily life, were analyzed by two experiments that allowed us to observe at micro and macro level how these reactions happen, the factors that influence their determination and the different means that exist to find it in the laboratory. PALABRAS CLAVE: Ácidos, Bases, Indicadores, pH, Solución y Escala. KEYWORDS: Acids, Bases, Indicators, pH, Solution and Scale. INTRODUCCIÓN

MARCO TEÓRICO

En este informe de laboratorio se pretende recordar la definición de ácido y base, su clasificación, su importancia en nuestro entorno, su origen y por supuesto el porqué de que la propiedad del pH es tan importante conocerla y determinarla pues no solo influye en nuestro entorno externo sino también en nuestro interior.

• Concepto de Ácido: Ácido es todo compuesto químico que libera o cede iones de hidrógeno (H+) en solución acuosa.

OBJETIVOS Identificar y diferenciar soluciones ácidas de soluciones básicas por medio de la coloración que presentan frente a diferentes indicadores ácido-base.  Determinar el pH de soluciones ácidas y básicas frente al papel indicador universal y su escala colorimétrica.  Reconocer soluciones ácidas y básicas frente al papel tornasol azul y rojo.  Desarrollar habilidades y destrezas en la determinación del carácter ácido-básico de las soluciones, empleando diversos indicadores de laboratorio.



Existen tres teorías que definen qué es un ácido: • Teoría de Arrhenius: un ácido es una sustancia que, al disolverse en agua, aumenta su concentración de catión hidronio (H3O+). • Teoría de Brønsted-Lowry: un ácido es una sustancia capaz de ceder protones. • Teoría de Lewis: un ácido es una sustancia que recibe dos electrones. Ácido deriva del latín acidus, que significa “que lastima el sentido del gusto”. Entre las características o propiedades de los ácidos podemos mencionar las siguientes: tienen capacidad para destruir tejidos orgánicos; producen reacciones al interactuar con ciertos metales; actúan como conductores de corriente eléctrica; al mezclarse con bases producen agua y sal; son

agrios al gusto; el pH de los ácidos oscila entre 0 y 7 (donde 7 es neutro) y suelen ser solubles al agua.

Fuente: Mismumi

Fuentes: Toda Materia  Ácidos fuertes: Son aquellos compuestos capaces de liberar iones de hidrógeno (H+) con facilidad en una solución. Se caracterizan por ser muy corrosivos, se disocian totalmente en una solución acuosa y tienen la capacidad de conducir la energía eléctrica de forma eficiente. Algunos ejemplos de ácidos fuertes son el ácido clorhídrico (HCI) y el ácido bromhídrico (HBr).

Fuente: Grupo Didacta  Ácidos débiles: Son los compuestos químicos que no liberan iones de hidrógeno (H+) en gran cantidad. Se caracterizan por ser menos corrosivos y no se disocian totalmente en una solución acuosa. En ejemplos de ácidos débiles encontramos el ácido hipobromoso (HBrO) y el ácido carbónico (H2CO3).

 Concepto de Base: En química, la base o álcalis es una sustancia que al disolverse en un medio acuoso libera iones hidroxilo (OH) y presenta propiedades alcalinas. Inicialmente, las bases se conocían como álcalis, ya que es una sustancia que aumenta el pH de una solución al liberar hidroxilos, por tanto, la alcaliniza. Su nombre deriva del árabe Al-Qaly, que se traduce como ‘ceniza’. Las sustancias que tienen un nivel de pH superior a 7 hasta 14 (nivel máximo) son consideradas como bases y tendrán mayor alcalinidad. Por el contrario, las sustancias con un pH entre 6 y 0 son consideradas ácidos. Fue a partir del siglo XIX que se pudo comprender mejor qué es una base y un ácido a partir de los estudios realizados por los científicos Svante August Arrhenius (1887), Johannes N. Bronsted y Thomas M. Lowry (1923, teoría ácido-base), y Gilbert N. Lewis (1923). Algunas de sus características son: Según la temperatura, las bases pueden encontrarse en sustancias líquidas, sólidas o gaseosas; se pueden clasificar en bases fuertes o bases débiles según su disociación, es decir, su capacidad de aportar iones OH-; tienen un sabor amargo; puede haber bases que conserven sus propiedades en sustancias puras o diluidas; las bases varían según su grado de pH; en disoluciones acuosas pueden ser conductores de electricidad; en el tacto resultan jabonosas; son corrosivas en diversos metales; al combinarse con los ácidos forman sal; al olerlos pueden generar irritaciones y por último, pueden resultar irritantes en la piel porque disuelven la grasa.

Fuente: Significados  Tipos de base:

Las siglas pH significan potencial hidrógeno o potencial de hidrogeniones, del latín pondus: peso, potentia: potencia e hydrogenium: hidrógeno, es decir pondus hydrogenii o potentia hydrogenii. El terminó fue designado por el químico danés Sørense al definirlo como el opuesto del logaritmo en base 10 o el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidrógeno, cuya ecuación es pH= log10[a H+].

 Base fuerte: Se refiere a una variedad de electrolito al que se le atribuye un carácter fuerte y que, por lo tanto, puede ionizarse totalmente en una solución acuosa. Por ejemplo, la soda cáustica.

Fuente: Amoquímicos  Base débil: Se refiere a aquellas bases que no se disocian totalmente en la solución acuosa, de lo que resulta la presencia de un ion OH más el radical básico. Por ejemplo, el amoníaco o hidróxido de amonio.

Fuente: Dreamstime  pH: El pH es una medida de acidez o alcalinidad que indica la cantidad de iones de hidrógeno presentes en una solución o sustancia.

Fuente: Significado El pH se puede medir en una solución acuosa utilizando una escala de valor numérico que mide las soluciones ácidas (mayor concentración de iones de hidrógeno) y las alcalinas (base, de menor concentración) de las sustancias. La escala numérica que mide el pH de las sustancias comprende los números de 0 a 14. Las sustancias más ácidas se acercan al número 0, y las más alcalinas (o básicas) las que se aproximan al número 14. Sin embargo, existen sustancias neutras como el agua o la sangre, cuyo pH está entre de 7 y 7,3. Las sustancias ácidas como el jugo de limón tienen un pH entre 2 y 3 o la orina entre 4 y 7. Por su parte, los jugos gástricos tienen un valor entre 1 y 2 o los ácidos de baterías que se encuentran entre 1 y 0. Por el contrario, las sustancias alcalinas o base tienen valores más altos como la leche de magnesia entre 10 y 11 o los limpiadores con amoníaco cuyo valor está entre 11 y 12.  pOH: El pOH es el logaritmo negativo en base a 10 de la actividad de los aniones hidróxilo. Tiene las mismas propiedades del pH en disolución acuosa de valor entre 0 y 14, pero en este caso las soluciones con pOH mayores a 7 son ácidas, y básicas o alcalinas

las que tengan valores menores de 7. Se representa con la ecuación pOH = - log[OH].  Indicadores de pH: Son sustancias que sirven para determinar la cantidad de pH que se encuentra en un medio específico. Cuando se habla del concepto de pH, este representa la concentración de iones de hidronio (H3O+) que se encuentra presente en una solución acuosa. Existen tres tipos principales de indicadores de pH:  Indicadores líquidos ácido-base: Funcionan según un rango determinado de pH, son ácidos o bases orgánicas débiles que poseen colores variantes según su forma ácida o básica. Estos trabajan dentro de rangos limitados, variando de color una vez se alcanza este, y dejando de variar el color cuando se alcanza el nivel máximo del rango. Cambian de color por acción de la protonación o desprotonación en su estructura (dependiendo de la naturaleza básica o ácida del indicador), la cual se basa en el equilibrio de la reacción, así: HIn + H2O ↔ H3O+ + In– Es decir, que una vez agregado el indicador a la solución, si el equilibrio de este medio comienza a tender al sentido opuesto por aumento o disminución del ion hidronio (de nuevo, dependiendo de la naturaleza del indicador), este cambiará de color hasta finalmente quedarse de un color nuevo invariable. Para que funcionen deben ser usados únicamente en soluciones donde se pueda observar un cambio de color (preferiblemente incoloras). Existe un gran número de indicadores líquidos de distintos colores y rangos de pH, incluyendo el rojo de cresol (rojo a amarillo en un rango de 0,2 a 1,8), el rojo de metilo (rojo a amarillo en un rango de 4,2 a 6,2), verde bromocresol (rosado a azul/verde de 4,2 a 5,2), y la fenolftaleína (incolora a rosada en un rango de 8,0 a 10,0).

Fuente: Lifeder  Fenolftaleina: La fenolftaleína es un compuesto químico que se obtiene por reacción del fenol (C6H5OH) y el anhídrido ftálico (C8H4O3), en presencia de ácido sulfúrico. Es un sólido blanco o blanco amarillento e inodoro; sus cristales son incoloros y es soluble en agua. Tiene un punto de fusión de 254°C. En química se utiliza como indicador de pH que en soluciones ácidas permanece incoloro, pero en presencia de bases se torna color rojo grosella. En química se utiliza en análisis de laboratorio, investigación y química fina.

Fuente: Química.Es  Verde de Bromocresol: Es un colorante orgánico perteneciente a la familia del trifenilmetano. Su nombre científico es 3,3’,5,5’-tetrabromo m-cresolsulfonftaleína. Su fórmula química es C21H14Br 4O5S. Esta sustancia cumple con las características y propiedades de un indicador de pH. Por tal motivo es utilizado para tal fin. Tiene la capacidad de reaccionar frente al cambio de pH en el rango entre 3.8 a 5.4, donde cambia de amarillo a azul verdoso. El

verde de bromocresol se presenta como un sólido cristalino de color marrón-verdoso que ligeramente soluble en agua, moderadamente soluble en benceno y soluble en etanol, dietil éter, acetato de etilo y en NaOH.

Fuente: Lifeder  Rojo de Cresol: Es un indicador orgánico para valoración ácido-base, utilizado en Química analítica. Su intervalo de transición de pH es aproximadamente entre 0.2-1.8, virando de rojo a amarillo (a pH ácido), y de 7.1-8.8, cambiando de amarillo a púrpura (a pH alcalino). El Rojo de Cresol tiende a oxidarse con lentitud frente a una exposición larga al aire y su punto de fusión es cercano a la temperatura ambiente, por lo que pueden presentarse tanto en un estado sólido como en uno líquido, de acuerdo con su temperatura. Al ser sólidos, no muestran ningún olor ni color; sin embargo, en su estado líquido, suele ser de un color marrón o pardo y destilar un olor penetrante. Además de ser soluble en alcohol y solo parcialmente soluble en agua.

orgánico cuyo color depende de la concentración del ion H3O+ o del pH del medio. Por el color que exhibe, el indicador puede señalar la acidez o basicidad de la solución. El azul de bromotimol tiene una escala de indicación activa comprendida entre un pH 6.0 y de 7.6. A un pH del medio menor a 6.5 manifiesta una coloración amarilla. Cuando el pH del medio varía entre 6.5 y 7.6, adquiere una coloración verde. A pH mayores a 7.6 su color es azul. Es escasamente soluble en agua y aceite. Asimismo, es poco soluble en solventes no polares como benceno, tolueno y xileno, y prácticamente insoluble en éter de petróleo. Es soluble en soluciones acuosas de álcalis y en alcohol. Es estable a temperatura ambiental e incompatible con agentes oxidantes fuertes.

Fuente: Triplenlace

Fuente: Farbe  Azul de bromofenol: Es un colorante sensible al pH de su entorno y ha sido usado como indicador en muchas reacciones del laboratorio. Un indicador es un colorante

 Naranja de Metilo: El naranja de metilo o anaranjado de metilo es un compuesto azoderivado, utilizado como colorante e indicador de pH. Su nombre científico es sal sódica del ácido (p-[[p-(dimetilamino) fenil] azo] bencenosulfónico y su fórmula química C14H14N3NaO3S. También se le conoce con otros nombres tales como: heliantina, anaranjado de Poivrier, anaranjado III y naranja gold. El color del naranja de metilo es rojo anaranjado. Su zona de viraje oscila entre 3,1

a 4,4. Por debajo de 3,1 es rojo y por encima de 4,4 es amarillo anaranjado. El indicador de pH naranja de metilo tiene un estado físico sólido y puede disolverse en agua para formar una solución acuosa. Es de color naranja-amarillento y no tiene olor (inodoro).

Fuente: Lifeder  Los papeles, tiras y otros materiales indicadores: Cambian de color (gracias a la acción de tintas naturales en su composición) según se le añada muestra líquida o gaseosa en su superficie, siendo una de las formas más antiguas de medir esta propiedad. Aún se utiliza hoy en día, principalmente en salones educativos. Los papeles indicadores, en específico el papel tornasol, deben entrar en contacto con la solución a analizar de manera discreta para poder medir con precisión, es decir, en una solución líquida este no debe ser introducido por completo en ella, sino que deberá ser goteado con esta o tocar brevemente una muestra de la sustancia. En el caso de una solución gaseosa, el gas debe pasar sobre la superficie del papel para permitir que haga contacto y este cambie de color. Existen varios tipos de papeles utilizados para la medición del pH, pero el más conocido es el llamado papel tornasol, el cual es elaborado con un polvo que proviene de líquenes. El papel tornasol sirve para conocer si una solución líquida o gaseosa es ácida o básica (sin saber cuál será su pH exacto o un estimado del mismo). Las limitaciones conocidas del papel —como su incapacidad de ofrecer un valor exacto o estimado del pH y la habilidad de cambiar a otros colores cuando reacciona con ciertos compuestos— ha hecho que haya sido

reemplazado por los indicadores líquidos y/o pH-metros.  Papel Tornasol Azul: Es la versión original del papel tornasol, tomando este color de los tintes utilizados para fabricarlo, la masa fermentada de líquenes en carbonato de potasio y amoníaco posee un color azul, y en esta mezcla será introducido el papel (independientemente si será papel tornasol azul o rojo). Este tipo de papel es de naturaleza básica, y se tornará rojo en condiciones ácidas a temperatura ambiente. En condiciones básicas, no ocurrirá cambio de color y se reportará el resultado como “azul” en vez de indicar “nulo”.

Fuente: Lifeder  Papel Tornasol Rojo: Es un papel tornasol al cual se le ha aplicado el paso adicional de añadir una pequeña cantidad de ácido sulfúrico o clorhídrico durante su preparación, haciendo que tome un carácter ácido. Este papel se tornará azul tras la aplicación de la solución acuosa en condiciones básicas a temperatura ambiente, manteniéndose de color rojo en condiciones ácidas. Una curiosidad de este papel (ya sea de color azul o rojo), es que puede reusarse tras secarse una vez que haya pasado de azul a rojo (en el caso del papel tornasol azul) o rojo a azul (en el caso del papel rojo), e modo que podrá volverse a utilizar, pero de manera inversa: ahora el papel rojo se usará como azul y el azul se usará como rojo.

el tipo de sustancia una vez hayas hecho la prueba.

Fuente: Lifeder  Papel Indicador Universal: El papel PH también es llamado papel tornasol, pero en sí son el mismo. Los diferentes tipos de papel PH son en todo caso el rojo y el azul. Es un papel diseñado para medir el PH de las sustancias, teniendo presente que el PH hace referencia al nivel de acidez o alcalinidad. Cada solución se encuentra en un punto de dicha escala que está marcada con colores, cuya graduación normalmente va del 1 al 14. Siendo 1 lo más ácido y 14 lo más alcalino, indicado en colores del rojo para ácido al azul. En el medio de la escala se encuentran las soluciones neutras. El papel PH está impregnado con indicadores, de tal forma, que reaccionan con las sustancias indicando un color, dependiendo su nivel de pH. En sí las siglas “PH” indican potencial de hidrógeno. Los papeles al estar impregnados con indicadores, sufren un proceso de protonación o desprotonación, al estar en contacto con las soluciones. Por lo que el papel PH es un papel con varios colores que contienen indicadores y miden la concentración de iones de hidrógeno de las soluciones, para determinar su nivel de acidez o alcalinidad. Los indicadores más comunes son el naranja de metilo y la fenolftaleína, aunque hay muchos otros como el azul de metileno, azul de bromofenol, el nitrato de plata y más. Los papeles PH vienen en presentaciones comerciales a forma de tiras o de rollos incluso; traen una guía con varios colores, la escala a la que puedas referirte para clasificar

Fuente: Materiales de laboratorio Solo se puede medir el PH de soluciones acuosas, es decir que contengan agua, los aceites no se pueden medir. Para medir el PH de una solución, en la disolución acuosa se sumerge la tira de papel, luego esperar unos cuantos segundos, de 10 a 15 con la tira sumergida para que se impregne bien de la sustancia y luego retirarla. Seguidamente esperar el cambio de color y compararlo con la escala. Los paquetes de papel PH vienen con muestras de los colores con su valor correspondiente. Si se desea determinar el PH de un gas, el procedimiento es un poco diferente, ya que el papel solo mide el PH en disoluciones acuosas, hay que dejar que el papel se impregne de agua destilada y luego exponerlo al gas a manera que se disuelva en al agua. Si el papel no cambia de color es porque su valor es neutro. Se debe tener en cuenta que los tonos rojos, naranjas y amarillos indican acidez, el verde es neutro y los tonos azules alcalinidad; es una escala de rojo a azul; de 0 a 14, donde del 0 al 6 es ácido, el 7 neutro y del 8 al 14 es base o alcalino.

Fuente: Materiales de laboratorio  Los pH-metros digitales: Miden la diferencia eléctrica potencial entre dos electrodos en una solución y muestra el resultado convertido en un valor de pH correspondiente. funcionan por la diferencia eléctrica potencial entre un electrodo de pH y uno de referencia. El equipo en sí consiste en un par de electrodos —uno de los cuales es metálico e insensible al pH de la solución— y un amplificador electrónico sencillo. Para su calibración, el equipo es calibrado con soluciones de pH conocido. Además, también pueden medir otras características, como sólidos disueltos, conductividad eléctrica y temperatura de la solución. La única desventaja de este tipo de medidores de pH es que son equipos delicados y, además de una calibración inicial que debe realizar un instrumentista o conocedor del equipo, también necesitarán ser limpiados regularmente para evitar que los electrodos sufran acumulación de material en estos.

la experimentación de laboratorio hasta control de calidad. El diseño de los electrodos es la parte clave: Se trata de estructuras de varilla, normalmente hechas de vidrio, con una bombilla que contiene el sensor en la parte inferior. El electrodo de vidrio para medir el pH tiene una bombilla de vidrio diseñada específicamente para ser selectiva a la concentración de iones de hidrógeno. En inmersión en la solución a ensayar, los iones hidrógeno en la solución de ensayo cambian por otros iones cargados positivamente en el bulbo de vidrio, creando un potencial electroquímico a través del bulbo. El amplificador electrónico detecta la diferencia de potencial eléctrico entre los dos electrodos generados en la medición y convierte la diferencia de potencial en unidades de pH. Los medidores de pH van desde dispositivos simples y económicos de tipo pluma, hasta instrumentos de laboratorio complejos y caros, con interfaces de compu...