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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA CIVILLABORATORIO DE QUIMICA GENERAL IIPRACTICA EN EL LABORATORIOUTILIZACION DE SIMULADOR WEBINFORME SOBRE pHKELLY GANDICA 20-70-GUILLERMO IRIBARREN 8-966-MELINETH MORALES 8-973-ARIS SANTAMARIA 8-975-Septiembre de 2020 Panamá, República de Panam...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL II

PRACTICA EN EL LABORATORIO UTILIZACION DE SIMULADOR WEB INFORME SOBRE pH

KELLY GANDICA 20-70-4908 GUILLERMO IRIBARREN 8-966-567 MELINETH MORALES 8-973-1176 ARIS SANTAMARIA 8-975-813

Septiembre de 2020 Panamá, República de Panamá

Introducción El símbolo pH es utilizado mundialmente para hacer referencia a la fórmula del potencial de hidrógeno (H), es decir la cantidad de hidrógeno que existe en una solución, así también el pH es la concentración de iones de hidrogeno en una disolución, estos se pueden dividir en ácidos, neutros o bases. Así, las diferentes sustancias con las que podemos entrar en contacto poseen un nivel de pH diferenciado que los caracteriza y que los hace especialmente útiles o beneficiosos para determinados casos. Los ácidos y bases son sustancias químicas que están distribuidas en la naturaleza y que de una manera sencilla se pueden caracterizar por las propiedades que manifiestan, estas propiedades que tienen los ácidos y las bases hacen que estos sean útiles. No se puede decir que los ácidos y las bases son sustancias extrañas, todos hacemos uso de ellas a diario, y no es de exclusivo uso en laboratorios como se podría llegar a pensar. Cotidianamente utilizamos sustancias cuyo uso precisamente radica en lo ácido o básicas que son. Se pueden encontrar en los alimentos que consumimos, en medicamentos que utilizamos donde esto es de gran importancia en la vida diaria. Dada esta breve información se realizó un experimento para determinar las variaciones de pH en diferentes soluciones. Se realizó cálculos matemáticos de la concentración del ion hidróxido en una solución, dada la concentración de iones hidronio y viceversa. Se realizaron cálculos matemáticos del pH y el pOH de una solución, dada la concentración de iones hidronio o de iones hidróxido y se identificó las sustancias como ácidas, básicas o neutras según el pH o la concentración de iones de hidronio.

Procedimiento, método y materiales: El pH, como ya sabemos, es una manera específica de medir u obtener la acidez o alcalinidad de una sustancia. Dichas sustancias suelen tener ciertas características que nos facilitan la obtención de su nivel de acidez, en su mayoría, liquidas (también se es utilizado para los gases) Podemos entender por acidez la capacidad de una sustancia para aportar a una disolución acuosa iones de hidrógeno, hidrogeniones H* al medio. La alcalinidad o base aporta hidroxilo OH - al medio. Por lo tanto, el pH mide la concentración de iones de hidrógeno de una sustancia, Los ácidos fuertes tienen altas concentraciones de iones de hidrógeno y los ácidos débiles tienen concentraciones bajas. Se puede entender entonces que, El pH es un valor numérico que expresa la concentración de iones de hidrogeno en una sustancia, todo esto se realizará a través de una escala que va del 0 al 14 la cual nos ayudará a identificar fácilmente el nivel alcalino de nuestra sustancia. Esta escala nos manifiesta que, una sustancia cuando está dentro de los niveles del 0 al 7 nos indican las soluciones ácidas, y del 7 al 14 indican soluciones alcalinas. Cuanto más ácida es una sustancia, más cercano su pH estará a 0; cuanto más alcalina es una sustancia, más cercano su pH estará a 14. Para lograr ensayar o practicar con esta escala, existen sustancias llamadas indicadores, con los cuales podemos obtener un resultado visual del pH de la solución. El color de las soluciones que contienen estos indicadores, tienden a presentar un cambio de tono, ayudando de esta manera a saber qué nivel de acidez o alcalinidad posee la sustancia practicada. En nuestro caso (por motivos ajenos a nuestro poder respecto a la pandemia por la que hoy día atraviesa el planeta) para poder hacer la práctica de laboratorio y realizar este informe, debimos incurrir a las medidas virtuales, utilizando de esta manera, simuladores Web que nos fueron de mucha ayuda para el resultado de nuestra práctica. Nuestro equipo de trabajo, conformado por cuatro estudiantes de ingeniaría, decidimos reunirnos de manera virtual, utilizando como herramienta de trabajo la plataforma Teams y nuestras respectivas computadoras. Lo primero a realizar fueron los cálculos de la tabla anexada en una de las actividades asignadas por el profesor.

Seguido de haber resuelto la tabla por completo, procedimos a comparar todas las sustancias con los datos obtenidos y asi poder determinar el ph de cada uno en el simulador web. Haciendo uso en equipo de dicho simulador, tomando capturas de cada una de ellas, logramos determinar y comparar todas las sustancias asignadas, llevando como tema a discutir el resultado al cual debíamos llegar cada uno de los integrantes del grupo. Materiales utilizados:  Simuladores Web: https://phet.colorado.edu/sims/html/ph-scale/latest/ph-scale_es.html  Video informativo para mejor uso del simulador: https://phet.colorado.edu/es/teaching-resources/tipsForUsingPhet https://www.youtube.com/watch?v=OfliVeS9zK0  Uso de plataforma teams.  Tabla asignada para calcular. [H3O+]

[OH-]

pH

pOH

Ácida/básica/neutra

1.3 x 10-4 1.5 x 10-9 1.2 x 10-3 1.7 x 10-6 5.2 x 10-6 4.09 9.10 6.08 2.8 x 10 -5 1.7 x 10-7 6.4 x 10-12 3.4 x 10-9 6.3 x 10-2 Resultados: Con la práctica de laboratorio realizada se pudo conseguir como resultado la facilidad de obtención de información sobre el pH, luego de terminar con las deducciones, los integrantes del equipo de trabajo, conseguimos como resultado la información de todas las sustancias asignadas en la actividad de la tabla para calcular, luego de obtener estos

primeros resultados, el paso siguiente fue comparar todas estas soluciones con la adecuada utilización de los materiales y herramientas, se pudo determinar el nivel exacto de alcalinidad y acidez de cada sustancia que se compararon en el simulador web. Tabla resuelta: [H3O+]

[OH-]

pH

pOH

Ácida/básica/neutr a

-4

1.3 x 10 1.5 x 10-9 8.3 x 5.8 1.9 8.1 8.1 1.2 2.8 5.7 6.5 2.9 1.6 x

Comparación:

−11

7.6 X 10 6.6 X 10−6

3.88 8.82

10.12 5.18

Acida Básica Básica Básica Básica Acida Acida Básica Acida Neutra Básica Acida básica

Discusión: Luego de obtener los resultados y de intercambiar opiniones objetivas respecto a la práctica realizada, debemos tomar en cuenta que, para nuestro caso, no pudimos hacer la práctica personalmente en un laboratorio real y que, a raíz de esta situación, la experiencia vivida en el procedimiento, ha sido bastante sencillo y agradable a la hora de entenderlo todo. El equipo de trabajo llego a unos resultados y conclusiones muy favorables luego de haber terminado con la

práctica

de

laboratorio. Preguntas: 1.

¿Qué con

ocurre el

pH

agregamos una solución? El

pH tiende a

desplazarse hacia el respectivo nivel de alcalinidad o acidez que la sustancia posea.

2. ¿Qué se entiende por sustancias ácidas? Una sustancia ácida es aquella que por lo general cede protones a una solución cuando es diluida, tiene un pH entre 1 y 7(sin incluir el 7). Una sustancia básica es aquella que puede ceder hidróxidos a un medio acuoso cuando es diluido, es resbaladizo al tacto y tiene pH entre 7 y 14 (sin incluir el 7). 3. ¿Qué ocurre con el pH teórico comparado con el medido experimentalmente? En este caso en concreto los resultados fueron bastante controlados, se comprueba por haber sido virtualmente, esto se puede atribuir a que, al no hacerlo personal, con los debidos materiales, en el debido sitio, no se cometen errores que en el laboratorio comúnmente se cometerían.

Web Grafía https://www.significados.com/ph/ https://culturacientifica.com/2019/11/28/que-es-el-ph/ https://quimicayalgomas.com/quimica-general/acidos-y-bases-ph-2/ https://phet.colorado.edu/es/teaching-resources/tipsForUsingPhet https://www.youtube.com/watch?v=OfliVeS9zK0 https://phet.colorado.edu/sims/html/ph-scale/latest/ph-scale_es.html

Conclusión Concluimos diciendo que, el PH, es una medida de la acidez o la forma básica en una solución y para la mayoría de las soluciones, se mide en una escala de 0 a 14. Cuanto menor sea el número, más ácida es la solución, y cuanto mayor sea el número, es el más básico de la solución. Soluciones neutras (no ácidos o básicos) tienen un pH de 7. El pH se mide en lo que llamamos una escala logarítmica, lo que significa que, por cada número de los cambios de pH, la concentración de H + átomos cambia por un factor de 10 (se vuelve 10 veces más ácido o básico). Los alimentos se clasifican como ácidos o alcalinos de acuerdo al efecto que tienen en el organismo humano después de la digestión y no de acuerdo al pH que tienen en sí mismos. El color de las soluciones de los indicadores, tienden a presentar un cambio de tono, ayudando de esta manera a saber qué nivel de acidez o alcalinidad posee la sustancia practicada. Con todo esto aprendido al finalizar nuestro informe, podemos concluir que se obtuvo la suficiente información para aprender lo básico y más importante sobre el pH y todas sus características.

Anexos

Tarea Ácido y Bases 1. Escriba ecuaciones químicas balanceadas para las siguientes reacciones de ácidos y bases: Aluminio metálico con ácido nítrico diluido 2 Al + 6 HNO3 = 2 Al(NO3)3 + 3 H2 Hidróxido de calcio con ácido acético Ca(OH)2 + 2 CH3COOH = Ca(CH3COO)2 + 2 H2O 2. Escribe ecuaciones iónicas netas que representen las siguientes reacciones: La ionización de hclo3 en agua Hclo3 + H2O àß H+ + clo-3 NH3 funcionando como una base de Arrhenius NH3 (ac) + H2O(I) àß NH+4 (ac) + OH-(ac) 3. Explique cómo las soluciones ácidas o básicas fuertes conducen la corriente eléctrica. Electrolitos son las sustancias que originan iones libres al disolverse en agua. La mayor parte de los compuestos iónicos (que tienen como enlace principal un enlace iónico) se disuelven en sustancias polares como el agua. Este proceso de disolución conlleva que las

moléculas

de

agua

se

interponen

entre

los

iones

que

forman

el

compuesto, separando los cationes (iones positivos) de los aniones (iones negativos). Por tanto, las disoluciones de este tipo de sustancias, electrolitos, conducen la corriente eléctrica: los aniones se desplazan al polo positivo del generador (pila, por ejemplo) y los cationes al polo negativo. Los iones son los encargados de transportar la corriente eléctrica. Si una sustancia tiene muchos iones libres entonces esta puede trasportar cargas eléctricas con facilidad. Las disoluciones acuosas de los ácidos y de las bases proporciona iones H+ y OH-, respectivamente, a la disolución; por tanto, conducen la corriente eléctrica. Pero como no todos los ácidos y base se disocian igual de bien en los iones que forman la sustancia. Esto lo podemos ver porque algunos ácidos y bases son buenos conductores de la corriente eléctrica en disolución y otros no tanto.

4. ¿Explica por qué conducirá mejor la electricidad un ácido fuerte o un ácido débil, suponiendo que todos los demás factores permanezcan constantes? Los ácidos fuertes y bases fuertes se disocian mucho en disolución, tienen todo o gran cantidad de iones H+ (ácidos) o de iones OH- (bases) al disolverse. Serán muy buenos conductores de la electricidad. Los ácidos débiles y bases débiles se disocian poco en disolución; tienen poca cantidad de iones H+ (ácidos) o de iones OH- (bases) al disolverse. Serán muy buenos conductores de la electricidad. 5. Escribe las dos ecuaciones que muestran la ionización en dos etapas del ácido sulfuroso en el agua. ¿Qué etapa de ionización suele producir más iones? Explica tu respuesta H2SO4- + H2O ↔ H3O+ + SO42-: esta produce más iones ya que cada molécula de ácido sulfúrico libera dos H+. 6. Identifique el ácido y la base de Brønsted-Lowry en el lado de los reactivos de cada una de las siguientes ecuaciones para reacciones que ocurren en solución acuosa. Explica tus respuestas: a) H2O (l) (Ácido)+ HNO3 (ac) (Base) → H3O+ (ac) + NO3 (ac) b) HF (ac) (Base) + HS- (ac) (ácido) → H2S (ac) + F- (ac) 7. Utilice la formación del ión amonio a partir de amoniaco y agua para explicar las diferencias entre las teorías ácido-base de Brønsted-Lowry y Lewis. Según Lewis: un ion amonio a partir de amoníaco tomándolo como referencia explica que la molécula de amoníaco dona un par de electrones al protón por lo que sugirió que un donante de par de electrones se clasificara como una base y este cambio es irreversible. Sin embargo, Brønsted-Lowry difiere un poco ya que su teoría está basada cuando sede a protones, a lo que llamo un ácido y este puede pasar a ser una base. 8. ¿Cuáles son las ventajas y limitaciones de la teoría de Brønsted-Lowry? Ventajas

Desventajas

Cualquier especie es capaz de donar un

Esta teoría solo se puede aplicar cuando

protón, H+

se está transfiriendo protones

Esta teoría es aplicable a cualquier tipo Hay sustancias con un comportamiento

de disolvente.

típicamente ácido y que no poseen átomos de hidrogeno

Propone: un ácido es cualquier sustancia que puede donar un protón y una base es cualquier sustancia que puede aceptarlo 9. Calcule la concentración de iones OH- en una disolución de hcl 1.4 x 10−3 M H 3 O +¿ 1.0 X 10−14 OH −: ¿

R:

OH −:

1.0 X 10−14 1.4 x 10−3

OH −:7.1 X 10

−12

10. Calcule la concentración de iones H+ en una disolución de naoh 0.62 M. R: Kw=[ H ⁺] [OH ⁻] 1.0 X 10 ⁻=[ ¹⁴H ⁺ ](0.62 M ) +¿¿ H ¿ ¿ 11. Calcule el ph de cada una de las siguientes disoluciones: A) hcl 0.0010 M +¿ H 3 O¿ PH :−log ¿ PH :−log [ 0.0010 ] PH: 3 B) KOH 0.76 M +¿ ¿ H3 O PH :−log ¿ PH :−log[0.76 ] PH: 0.20

C) Ba (OH)2 2.8 x10−4 +¿ ¿ H3 O PH :−log ¿ −4

PH :−log [2.8 X 10 ]

PH: 3.55 D) HNO3 5.2 x10−4 M +¿ ¿ H3 O PH :−log ¿ −4

PH :−log [5.2 X 10 ]

PH: 3.28 12. Calcule la concentración de ión hidrógeno, en mol/L, para las disoluciones con los siguientes valores de ph: a) 2.42 b) 11.21 c) 6.96 d) 15.00 H +¿ PH =−log ¿ H +¿=antilog(− PH )=10−PH ¿ H +¿ ¿ a ¿¿ H +¿ ¿ b¿¿

H +¿ ¿ c ¿¿ H +¿ ¿ d¿¿

13. ¿Podrías explicar por qué algunas joyas de plata y adornos metálicos se limpian con disoluciones de ácidos débiles para que brillen? ¿Por qué se usará sosa cáustica en lugar de ácido muriático (ambos disponibles en ferreterías) para limpiar desagües?

La función de los ácidos débiles es reaccionar con los compuestos presentes en la prenda de plata u objeto metálico, removiendo la capa de sustancias oxidantes y dejando visible el metal puro. La sosa caustica es utilizada con frecuencia ya que nos estamos refiriendo a un corrosivo que es capaz de destruir capaz lipídicas o de tejidos orgánicos. 14. ¿Por qué la lluvia ácida es un problema en los estanques, ríos, lagos, océanos? La lluvia acida es un gran problema para este tipo de ecosistema ya que su medio posee una concentración básica que es apto para la vida de muchos animales, al caer lluvia acida en los mismo lo transformaría en un medio ácido y letal para los ecosistemas. 15. ¿Cuáles son los gases que reaccionan con agua para formar la lluvia ácida? Los gases que están presentes en la lluvia acida son el óxido de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas o maquinarias que quemen productos derivados del petróleo. 16. ¿Cuáles son los ácidos presentes en la lluvia ácida? Los ácidos presentes son: ácido nítrico, acido sulfuroso y ácido sulfúrico 17. ¿Cuáles crees que son los principales efectos de la lluvia ácida? Entre los principales efectos de la lluvia acida es la reacción química con otros medios, contaminación global de todo el ecosistema, enfermedades a los seres vivos incluso la muerte....