LAB 01 Quimica - DE NADA PDF

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INTEGRANTES: RIVEROS GONZALES, PEDRO ATOCHE MENDOZA, ERICKA1. OBJETIVOS:● Determinar las concentraciones químicas en soluciones acuosas. ● Determinar la Alcalinidad P y la Alcalinidad M ó Total. ● Determinar la concentración de bicarbonato, de carbonato y de hidróxido, presente en soluciones alcal...

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INTEGRANTES:  RIVEROS GONZALES, PEDRO  ATOCHE MENDOZA, ERICKA

TITUL TITULACIONES ACIONES ALCA ALCALIMÉTRICAS LIMÉTRICAS

1. OBJETIVOS: ● ● ●

Determinar las concentraciones químicas en soluciones acuosas. Determinar la Alcalinidad P y la Alcalinidad M ó Total. Determinar la concentración de bicarbonato, de carbonato y de hidróxido, presente en soluciones alcalinas.

2. FUNDAMENT FUNDAMENTO O TEÓRICO 1. ALCALINIDAD: En términos resumidos, podemos decir que la alcalinidad es una medida de sustancias alcalinas disueltas en agua (pH superior a 7). La cual, nos dice la capacidad del agua para neutralizar el ácido. La alcalinidad en las soluciones se debe a la presencia de cualquiera de los siguientes aniones: HCO3-, CO3=, OHLa alcalinidad se puede clasificar en dos tipos:  

Alcalinidad “P” (alcalinidad a la fenolftaleína) Alcalinidad “M” o Alcalinidad Total (alcanilidad al Metil Orange)

Teóricamente, se denomina Alcalinidad “P” a la cantidad de ácido (expresado en meq/L) que se agrega a una solución para hacer virar al indicador de fenolftaleína, de rojo grosella a incoloro. Cuando esto ocurre el pH de la solución está entre 8 y 9. Teóricamente, se denomina Alcalinidad “M” a la cantidad de ácido total (expresado en meq/L) que se agrega a la solución anterior o a una solución cualquiera, para que haga virar el indicador anaranjado de metilo (Methyl orange) hasta rojo. Esto ocurre a un pH 4.2 aproximadamente. Cabe destacar, que la alcalinidad es un factor importante en una amplia variedad de aplicaciones, desde el agua potable y las bebidas hasta el tratamiento de aguas residuales y agua de calderas/refrigeración, así como muchos tipos de producción química y fabricación.

Figura1. Naranja de metilo

2. BICARBONATO

DE SODIO:

El bicarbonato (NaHCO3), también conocido como carbonato acido de sodio, hidrógeno carbonato de sodio, bicarbonato de soda o sal de vichy, es un

compuesto de color blanco sólido cristalino que se obtiene de un mineral presente en la naturaleza llamado natrón, el cual contiene grandes cantidades de bicarbonato sódico.

Figura2. Bicarbonato de sodio de 100g

3. MA MATERIALES TERIALES TERIALES,,

EQUIPOS Y

REACTIVOS -

Balanza Vaso de precipitado/luna de reloj Varilla de agitación Pipeta graduada/pipeta volumétrica Embudo Balanza Fiola Espátula Bombilla de succión Probeta Matraz Agua destilada Gotero 4.1.2. Probeta

4.1.1. Materiales de laboratorio

4.1.3. Balanza

4.1.4. Vaso de precipitado

4. PROCEDIMIENT PROCEDIMIENTO O EXPERIMENT EXPERIMENTAL AL Y TOMA DE DA DATOS TOS Durante la clase, realizamos los cálculos para la preparación de las siguientes soluciones: a) Preparar 1000 mL de solución 0.5 N de HCl (estandarizada) H Cl Total PM

1 x 1.008 = 1.008 1 x 35.45 = 35.45 36.458 gr/mol

V.Solución

1L

0.5=

msto ×1 36.458 ×1

msto=18.229 gr HCl

Normal msto

0.5 N ¿? ϑ 1

b) Preparar 500 mL de solución 0.25 N de Na2CO3 Na C O Total PM

2 x 22.990 = 45.98 1 x 12.011 = 12.011 3 x 15.999 = 47.997 105.988 gr/mol

V.Solución Normal msto

0.5 L 0.25 N ¿? ϑ 2

0.25=

msto ×2 105.988 ×0.5

msto=6.62425 gr Na 2CO 3

c) Preparar 500 mL de solución que sea a la vez, 0.3 N de Na2CO3 y 0.2 N de NaHCO3. Para Na2CO3: Na C O Total PM

2 x 22.990 = 45.98 1 x 12.011 = 12.011 3 x 15.999 = 47.997 105.988 gr/mol

V.Solución Normal msto

0.5 L 0.3 N ¿? ϑ 2

0.3=

msto ×2 105.988 ×0.5

msto=7.9491 gr Na2 CO 3

Para NaHCO3: Na H C O Total PM

1 x 22.990 = 22.990 1 x 1.008 = 1.008 1 x 12.001 = 12.001 3 x 15.999 = 47.997 84.006 gr/mol

V.Solución Normal msto

0.5 L 0.2 N ¿? ϑ 1

0.2=

msto ×1 84.006 ×0.5

msto=8.4006 gr NaHCO 3

d) Preparar 500 mL de solución que sea a la vez, 0.3 N de Na2CO3 y 0.2 N de NaOH. Para Na2CO3:

Na C O Total PM

2 x 22.990 = 45.98 1 x 12.011 = 12.011 3 x 15.999 = 47.997 105.988 gr/mol

V.Solución Normal msto

msto ×2 105.988 ×0.5

0.3=

0.5 L 0.3 N ¿? ϑ 2

msto=7.9491 gr Na2 CO 3

Para NaOH: Na O H Total PM

1 x 22.990 = 22.990 1 x 15.999 = 15.999 1 x 1.008 = 1.008 39.997 gr/mol

V.Solución Normal msto

0.2=

0.5 L 0.2 N ¿? ϑ 1

msto ×1 39.997 ×0.5

msto=3.9997 gr NaOH

e) Preparar 250 mL de solución 0.25 N de NaHCO3. Na H C O Total PM

1 x 22.990 = 22.990 1 x 1.008 = 1.008 1 x 12.001 = 12.001 3 x 15.999 = 47.997 84.006 gr/mol

V.Solución Normal msto

0.25 L 0.25 N ¿? 1

0.25=

msto ×1 84.006 × 0.25

msto=5.250375 gr NaHCO3

f) Preparar 250 mL de solución 0.3 N de NaOH. Na O H Total PM

1 x 22.990 = 22.990 1 x 15.999 = 15.999 1 x 1.008 = 1.008 39.997 gr/mol

V.Solución Normal msto

0.25 L 0.3 N ¿? ϑ 1

0.3=

msto ×1 39.997 × 0.25

msto=2.999775 gr NaOH

Una vez obtenido los datos, procedí a realizar la experimentación de mi sustancia designada, la cual utilizaré los anteriores datos del problema “e”: PROCEDIMIENT PROCEDIMIENTO O EXPERIMENT EXPERIMENTAL AL PREP PREPARACIÓN ARACIÓN DEL NaHCO3 1. OB OBTENCIÓN TENCIÓN DE MA MATERIALES: TERIALES: Buscamos en estantes, vitrinas y cajones los materiales, equipos, elementos, y químicos a utilizar. (Fiola, NaHCO3, embudo, gotero, vaso de precipitado, agua destilada, etc.)

Figura 1. Materiales para preparación de NaHCO3. LAVA VA VADO DO Y DESINFECCIÓN: 2. LA Lavamos cada material que utilizaremos con detergente y previamente desinfectamos con agua destilada con el fin de no generar ninguna alteración en la preparación y/o resultado de la muestra.

Figura 2. Vaso precipitado siendo desinfectado. 3. SECADO: Con pañitos amarillos secamos las superficies expuestas.

Figura 3. Secado de material mediante paños húmedos 4. PESADO: Enchufamos la balanza analítica ya calibrada y la encendemos, colocamos el vaso de precipitado y taramos para poder empezar a pesar la muestra. Abrimos el NaHCO33 y con la espátula sacamos una pequeña cantidad para ser pesada; poco a poco vamos integrando para calcular una muestra exacta de 5.2 gr. Retiramos el vaso de precipitado de la balanza, taramos nuevamente para que vuelva al peso inicial 0.0gr, apagamos y desenchufamos.

Figura 4. Pesado de 5.2g en balanza 5. MEZCL MEZCLADO: ADO: Al Soluto ya pesado le agregamos el solvente en este caso el agua destilada unos 100 a 150 ml, para disolver el polvo utilizamos una varilla de agitado, mientras vamos observando que el soluto esté totalmente disuelto.

Figura 5. NaHCO3 siendo disuelto por agua destilada

6. AGIT AGITADO: ADO: Ingresamos a través de un embudo la disolución, enjuagamos con agua destilada la varilla de agitado en el vaso de precipitado y vertimos en la fiola, vamos enjuagando y a la vez llenado la fiola hasta un dedo antes de la marca de los 250ml. Luego, retiramos el embudo y en el vaso de precipitado ingresamos cierta cantidad de agua destilada y con un gotero empezamos a completar hasta la línea indicada de los 250 ml. Posteriormente, tapamos y agitamos la fiola para mezclar completamente la disolución por unos segundos.

Figura 6. Agitación de la disolución 7. ROTUL ROTULAD AD ADO: O: Finalmente, una vez obtenida la solución final, procedemos a rotular con el nombre de la disolución y la molaridad de esta.

Figura 7. Solución de NaHCO3 a 0.25N 5. PROCESAMIENT PROCESAMIENTO O DE DA DATOS TOS

Alcalinidad “P” (alcalinidad ala fenolftaleína) Alcalinidad “M” o Alcalinidad Total (alcalinidad al Metil Orange) Se presentan cinco casos típicos de soluciones alcalinas debido a los aniones arriba mencionados, y son: ● Caso I. I.-- Cuando hay presencia solo de iones OH -; típicos son las soluciones cáusticas da NaOH, KOH, etc. Alcalinidad “P” Inicio: Fin: Gasto:

Muestra (Z) Normalida d Gasto (X)

0 ml 11.1 ml 11.1 ml

25 mL

Alcalinidad P= 0.51 N 11.1 mL

11.1 × 0.51 × 1000 25

Alcalinidad P=226.44 meq / L

● Caso II. II.-- Cuando hay presencia solo de iones HCO3-, típicos de esto son las aguas naturales, que contienen bicarbonato de calcio y bicarbonato de magnesio, constituyendo la Dureza Temporal del Agua.

Alcalinidad “P” =0 Alcalinidad “M” Inicio: 11.1 ml Fin: 20.3 ml Gasto: 9.2 ml Muestra (Z) Normalida d Gasto (Y)

25 mL 0.51 N

Alcalinidad M =

9.2 × 0.51×1000 25

Alcalinidad M =187.68meq / L

9.2 mL

Con este valor, se determina la concentración de bicarbonatos HCO3-. Resulta que la concentración de bicarbonatos es M meq/l.

HCO 3−¿ 187.68 ● Caso III. III.-- Cuando hay presencia de CO3=, típico de esto son las soluciones de carbonato de sodio y carbonato de potasio, etc.; y en aguas tratadas por el método con precipitación con cal.

Alcalinidad “P” Inicio: Fin: Gasto:

20.3 ml 26.8 ml 6.5 ml

Alcalinidad P= Muestra (S) Normalida d Gasto (X)

25 mL 0.51 N

6.5 × 0.51× 1000 25

Alcalinidad P=132.6 meq / L

6.5 mL

Alcalinidad “M” Inicio: 26.8 ml Fin: 31.2 ml Gasto: 4.4 ml Muestra (S) Normalida d Gasto (X)

25 mL 0.51 N 4.4 mL

Alcalinidad M =

2 × 4.4 ×0.51 ×1000 25

Alcalinidad M =2(179.52)meq / L

Y el contenido de CO3=, se calcula así:

CO 3−¿ 2(179.52)

meq L

● Caso IV IV..- Cuando hay presencia de HCO3- y CO3=; típico son las soluciones absorbedores de CO2 en las fábricas de hielo seco y en el tratamiento de aguas industriales.

Alcalinidad “P” Inicio: 31.2 ml Fin: 40.3 ml Gasto: 9.1 ml Muestra (S) Normalida d Gasto (X)

25 mL 0.51 N

9.1× 0.51× 1000 25

Alcalinidad P=185.64 meq / L

9.1 mL

Alcalinidad “M” Inicio: 40.3 ml Fin: 49.5 ml Gasto 1: 1:9.2 9.2 ml Inicio: 6.1 ml Fin: 12.5 ml Gasto 2: 2:6.4 6.4 ml Gasto1+Gasto2: 15.6 ml Muestra (S) Normalida d Gasto (Y)

Alcalinidad P=

Alcalinidad M =

(9.1 + 15.6 )× 0.51 × 1000 25

Alcalinidad M =503.88meq / L

25 mL 0.51 N 15.6 mL

De aquí se deduce que: CO 3−¿ 2(185.64

HCO 3−¿ 503.88−¿ 2( 185.64 ¿ HCO 3−¿ 132.6 ● Caso V.- Cuando hay presencia de CO3= y OH-, típico es el caso de las soluciones del proceso de Caustificación. Alcalinidad “P” Inicio: 12.3 ml Fin: 26.6 ml Gasto: 14.3 ml

Alcalinidad P=

14.3 × 0.51×1000 25

Alcalinidad P=291.72 meq / L

meq ) L

Muestra (S) Normalida d Gasto (X)

25 mL 0.51 N 14.3 mL

Alcalinidad M = Alcalinidad “M” Inicio: 26.6 ml Fin: 32.1 ml Gasto: 5.5 ml Muestra (S) Normalida d Gasto (Y)

(14.3 + 5.5 )× 0.51 × 1000 25

Alcalinidad M =403.92 meq / L

25 mL 0.51 N 5.5 mL

Por métodos algebraicos se deduce que:

CO 3 −¿=2 (403.92−291.72 ) ¿ HCO 3−¿ 224.4

(OH −¿=2(291.72)−403.92 ) HCO 3−¿ 179.52 6. RESUL RESULT TADOS CASOS I II III IV V

Normalidad 0.51 0.51 0.51 0.51 0.51

Muestra 25 mL 25 mL 25 mL 25 mL 25 mL

Alcalinidad P 226.44 meq/L 0 132.6 meq/L 185.64 meq/L 291.72 meq/L

Alcalinidad M 0 187.68 meq/L 2(179.52) meq/L 503.88 meq/L 403.92 meq/L

7. ANÁLISIS DE RESUL RESULT TADOS La tabla anterior nos muestra los datos de los cuales partimos en los diferentes casos, para determinar las diferentes alcalinidades tanto P y M de los casos previamente propuestos por nuestra docente.

8.

CONCLUSIONES 



9.

En conclusion, mediante los datos proporcionados logramos identificar y hallar las alcanidades “P” y “M” de los casos propuesto en la presente guía de laboratorio. Por otro parte, logramos determiner de manera colectiva las concentraciones tanto de bicarbonato, de carbonato y de hidróxido, presente en las soluciones alcalinas propuestas por nuestra docente.

RECOMENDACIONES  Utilizar los EPP al entr entrar ar al labor labora atorio.  No jugar con el material a u utilizer tilizer tilizer..  Siempre desinf desinfectar ectar con agua destilada nuestro nuestross materiales.

10. BIBLIOGRAFÍA https://es.wikipedia. https://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_sodio org/wiki/Hidr%C3%B3xido_de_sodio https://www https://www.studocu.com/latam/document/universidad-de-los-a .studocu.com/latam/document/universidad-de-los-a .studocu.com/latam/document/universidad-de-los-andesndesvenezuela/derecho-pro venezuela/derecho-procesal/informe-6-pro cesal/informe-6-pro cesal/informe-6-produccion-de-na-oh/1210629 duccion-de-na-oh/1210629 https://www https://www.textoscientificos.com/quimica/carbonatosodio .textoscientificos.com/quimica/carbonatosodio https://es.hach.com/par https://es.hach.com/parameters/alkalinit ameters/alkalinit ameters/alkalinity y 11. CUESTIONARIO 1. En una titulación de 25 mL de la solución que contiene una mezcla de Na2CO3 y NaHCO3 en presencia de fenolftaleína se utilizó 23.5 mL de HCl 0.5 N y en presencia de naranja de metilo se gastó 27.2mL más de HCl 0.5 N. ¿Cuántos gramos de cada sustancia están contenidos en 150 mL de solución? Cantidad en una solución de 25 mL (Na2CO3): Na C O Total PM

2 x 22.990 = 45.98 1 x 12.011 = 12.011 3 x 15.999 = 47.997 105.988 gr/mol

V Normal W

23.5 0.5 N ¿?

W =23.5 ×0.5 × 105.988

W =1 , 245

g de Na 2CO 3 25 mL

Cantidad en una solución de 25 Ml ((NaHCO3): NaHCO3): Na H C O Total PM

1 x 22.990 = 22.990 1 x 1.008 = 1.008 1 x 12.001 = 12.001 3 x 15.999 = 47.997 84.006 gr/mol

V (gasto) Normal

3.7 0.5 N

W =3.7× 0.5 ×84.006

W =0.15541

g de NaHC 03 25 mL

¿?

W

Ahor Ahora a en 150 mL de solución:

W =150 mL× 1,245

g 25 mL

W =7.473 g de Na 2CO 3

W =150 × 0.15541

g 25 mL

W =0.9324 g de NaHC 03

2. Una muestra de 2000 mL de agua requiere 13.0 mL de ácido clorhídrico 0.05 N para alcanzar el pH de 8.3 y 16 mL adicionales de ácido clorhídrico a pH 4.5. Determine la alcalinidad total de agua y la alcalinidad de cada una de las formas existentes. Z Normalida d X

2000 mL 0.05 N 13 mL

13 × 0.05 × 1000 (13 +1 6)× 0.05 × 1000 2000 Alcalinidad M = 2000 Alcalinidad P=0.325 meq / L Alcalinidad M =0.725 meq / L

Alcalinidad P=

S Normalida d Y

(

2000 mL 0.05 N 16 mL

)

CO 3−¿ 2 0.325 meq =0.65 meq/ L L

(

H CO 3−¿ 2 0.7 25

)

meq =1.4 5 meq/L L

3. Se toma una muestra de 100 mL de agua de pozo de una planta industrial. Al agregar unas tres gotas de fenolftaleína se mantiene incolora. Luego se añade 3 gotas de naranja de metilo y el agua da coloración naranja. Se requiere agregar a la muestra de agua 5 mL de HCl 0.1 N para que se produzca el viraje a color rojo.



¿Cuál es la alcalinidad P del agua?

P= 

0.1 × 5 × 1000 =5 meq / L 100

¿Cuál es la alcalinidad M del agua?

M= 

0.1× 5 × 1000 =5 meq / L 100

¿Cuál es la alcalinidad en mgr/L?

W=

mgr 0.1 × 5 × 1000 × 61 de HCO 3−¿ =305 L 100

4. Realizar un pequeño resumen de la fabricación de ácido clorhídrico, en la industria. RESUMEN De forma industrial el ácido clorhídrico se produce disolviendo el gas cloruro de hidrógeno en agua. Este cloruro de hidrógeno se obtiene principalmente mediante dos métodos:  Síntesis directa: Mediante la electrólisis de una solución salina (NaCl) se obtiene cloro gaseoso, hidrógeno e hidróxido de sodio; los primeros dos en estado gaseoso elemental. Luego se hace reaccionar el cloro con el hidrógeno mediante la reacción: Cl2 + H2 → 2HCl Se obtiene el cloruro de hidrógeno que luego se hace absorber en agua des ionizada, obteniendo así ácido clorhídrico de alta pureza. La reacción química es altamente exotérmica, por lo que se realiza en un equipo usualmente llamado horno o quemador de HCl. 

Síntesis orgánica: Es la forma de producción industrial más comúnmente utilizada. Se basa en las reacciones:

R-H + Cl2 → R-Cl + HCl

Rx 1

R-Cl + HF → R-F + HCl

Rx 2

La primera es la cloración de un compuesto carbonado (un hidrocarburo). El HCl se obtiene como subproducto pues uno de cada átomo de hidrógeno desplazado del hidrocarburo se combina con un átomo de cloro. Una subsecuente fluoración del cloruro de hidrocarburo formado en la primera reacción con fluoruro de hidrógeno desplazará simultáneamente al flúor y al cloro (reacción 2), formando el cloruro de hidrógeno además de fluoruro de

hidrocarburo. También en este método el HCl producido es absorbido en agua para formar el HCl (ac) que es ácido propiamente dicho. El ácido clorhídrico que se encuentra en el mercado suele tener una concentración del 38% o del 25%. Las disoluciones de una concentración de algo más del 40% son químicamente posibles, pero la tasa de evaporación en ellas es tan alta que se tienen que tomar medidas de almacenamiento y manipulación extras. En el mercado es posible adquirir soluciones para uso doméstico de una concentración de entre 10% y 12%, utilizadas principalmente para la limpieza. 5. Realizar un pequeño resumen de la fabricación de Na2CO3. RESUMEN El método Solvay, creado por Ernest Solvay en 1861 se basa en la reacción de carbonato ácido de amonio con solución saturada de sal común. Básicamente, todo el proceso puede considerarse como una serie de reacciones químicas, puesto que se desarrollan en cadena. Principalmente, las materias primas son sal común, amoníaco y carbonato de calcio o caliza, y el procedimiento a efectuarse es un ejemplo de economía industrial, condición necesaria para el éxito. Se satura primero con amoníaco una solución de sal común y luego con dióxido de carbono; éste se obtiene calentando caliza, formándose como subproducto óxido de calcio. CaCO3

CO2

+ CaO

El dióxido de carbono reacciona con el amoníaco disuelto, formando carbonato de amonio: CO2 + H2O + 2NH3

2NH4+ + CO32-

Que con exceso de dióxido de carbono origina el carbonato ácido: 2NH4+ + CO3 + H2O + CO2

2NH4+ + 2HCO3-

Y se precipita carbonato ácido de sodio, dejando cloruro de amonio en solución: NaHCO3 + NH4+ + Cl-.

NH4+ + HCO3- + Na+ + Cl-

El carbonato ácido de sodio sólido se separa por filtración y se purifica por recristalización. Si se calienta el carbonato ácido se obtiene carbonato de sodio: 2NaHCO3

Na2CO3 + H2O + CO2.

Para recuperar el amoníaco de la solución de cloruro de amonio se trata ésta con cal apagada. CaO + H2O

Ca(OH)2 v

Ca++ + 2OH- + 2NH4+ + 2Cl-

2NH3 + 2H2O + Ca++ + 2Cl-

Y así se aprovecha de nuevo. El único subproducto es el cloruro de calcio, para que el que actualmente se han ideado nuevas aplicaciones: retener el polvo en carreteras, en el carbón y campos de tenis; derretir el hielo en carreteras, y para preparar soluciones refrigerantes. 6. Realizar un pequeño resumen de fabricación de NaOH. RESUMEN El hidróxido de sodio, en su mayoría, se fabrica...