Practica 8 Acido base pH Química en soluciones PDF

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Ácidos y bases, escala de pH, experimentación con indicadores naturales como: betabel y col morada----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------...

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas Departamento de Formación Básica Laboratorio de Química en Soluciones Práctica No.8 “Ácidos y bases (escala de pH)”

Profesora: Diana Magallanes Galán Grupo: 1IM28 Equipo No.1 Semestre: 21-2 Nombre: Aguilar Márquez Aixa Ximena Fecha de entrega: 24 de Mayo 2021

 Objetivos ---------------------------------------------------------(pág.3)  Objetivo general  Objetivo especifico  Objetivo personal  Investigación teórico--------------------------------------------(pág. 4)  1.1 Definición de Acido  1.1.1 Ejemplos de ácidos en la vida cotidiana  1.2 Definición de Base  1.2.1 Ejemplos de bases en la vida cotidiana  1.3 Definición de escala pH  1.3.1 Principio de la escala pH  1.4 Métodos para medir el pH  1.5 Calculo de pH a partir de molaridad H+  1.6 Calculo de pH a partir de molaridad OH Diagrama de bloques-------------------------------------------(pág.7)  Indicador con betabel  Indicador con col morada  Resultados-------------------------------------------------------- (pág.8)  Tabla 1  Tabla 2  Observaciones--------------------------------------------------(pág. 10)  Conclusiones -----------------------------------------------------(pag.10)  Referencias bibliográficas-------------------------------------(pág. 11)

OBJETIVO GENERAL

⚛ Clasificar diversas sustancias de uso cotidiano como ácidos y bases, mediante el uso de indicadores ácido-base.

OBJETIVOS PARTICULARES

⚛ Identificar la existencia de sustancias llamadas ácidos y bases, y el concepto de pH como una medida relativa del carácter ácido o básico de una disolución. ⚛ Realizar los procedimientos de laboratorio en la secuencia adecuada para obtener resultados óptimos. ⚛ Respetar las aportaciones de los hechos empíricos que dan fundamento al conocimiento científico.

OBJETIVOS PERSONALES

⚛ Comprender el significado de ácidos y bases, además del pH de las soluciones, desarrollar el concepto en la vida diaria. ⚛ Utilizar los conceptos vistos durante el desarrollo de las practicas anteriores, con el motivo de comprender y manifestar conocimientos en la práctica presente.

⚛ Realizar y aprender los métodos de cálculo del pH, además de los diferentes métodos para definir el pH: natural, indicador, papel, potenciómetro

⚛ Poder crear un indicador de pH de manera correcta con el betabel y col morada, y poder comprobar los con otras soluciones.

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1.1Definjcion de ácido: Ácido es todo compuesto químico que libera o cede iones de hidrógeno (H+) en solución acuosa. Son conductores de energía eléctrica: es decir, este tipo de energía fluye con facilidad a través de sus iones, al reaccionar con metales generan hidrógeno (H) y sal, al reaccionar con bases o con óxidos metálicas generan agua (H2O) y sal y son corrosivos al contacto con la piel. 1.1.1Ejemplos de ácidos en la vida cotidiana: ▪ ▪

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Frutas cítricas: Las naranjas y limones, por ejemplo, contienen ácido cítrico, lo que los hace productos ácidos del hogar. Vinagre: Contiene ácido acético. La gente lo utiliza para cocinar y es ideal como agente de limpieza debido a su naturaleza ácida. Puede eliminar moho y hongos sobre las superficies como mosaicos y vidrios. Coca Cola: ácido fosfórico. Generalmente se utiliza en la industria como corrosivo. Uno de sus efectos en el cuerpo es la desmineralización de los huesos, impidiendo al organismo que absorba el calcio que necesita para los huesos, debilitándolos y volviéndolos aún más propensos a las fracturas. Se utiliza como refresco, remedios, para aflojar tornillos etc… Aspirinas: El ácido acetilsalicílico o AAS (C9H8O4), conocido popularmente como aspirina, nombre de una marca que pasó al uso común, es un fármaco de la familia de los salicilatos. Se utiliza como medicamento para tratar el dolor (analgésico), la fiebre (antipirético) y la inflamación (antiinflamatorio), debido a su efecto inhibitorio, no selectivo, de la ciclooxigenasa.

1.2Definjcion de base: Base o álcalis es una sustancia que al disolverse en un medio acuoso libera iones hidroxilo (OH-) y presenta propiedades alcalinas, 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. 1.2.1Ejemplos de bases en la vida cotidiana: ▪

▪ ▪

▪

Soda caustica: El hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido sódico o hidrato de sodio, también conocido como soda o sosa cáusticas, es un hidróxido cáustico usado en la industria (principalmente como una base química) en la fabricación de papel, tejidos, y detergentes. Jabón: Los jabones son ejemplos de bases fuertes utilizadas para el baño y la limpieza. Yeso blanco: Se obtiene directamente de la naturaleza por extracción en forma de roca de yeso (mineral de sulfato de calcio di hidratado) en canteras o minas y se procesa industrial mente con poca alteración. Lo usan para construcciones Desodorantes: (Hidróxido de Aluminio) Los antitranspirantes son un tipo de desodorantes que actúa bloqueando las glándulas sudoríparas.

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1.3 Definición de escala pH: La escala de pH mide el grado de acidez de un objeto. Los objetos que no son muy ácidos se llaman básicos. La escala tiene valores que van del cero (el valor más ácido) al 14 (el más básico). 1.3.1 Principio de la escala pH: A partir de la definición de ácido de Brönsted y Lowry, el químico Søren Peter Lauritz Sørensen introdujo por primera vez en 1909 el concepto de pH. El pH está ligado a la cantidad de H+, para darle una numeración más manejable, Sørensen decidió aplicar la función logaritmo sobre el valor de la concentración de H+. De esa manera obtuvo una escala de pH, que es la que utilizamos en la actualidad, que normalmente oscila entre los valores 0 y 14. Así, el valor de pH 7 se corresponde con las sustancias neutras. El agua pura tiene pH 7. Las sustancias ácidas son las que tienen un pH inferior a 7, y las básicas superior a 7. 1.4 Métodos para medir el pH ➢ Indicador pH: es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador a sustancias químicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolución. Los más conocidos son el naranja de metilo de color rojo a naranja, y la fenolftaleína ➢ Papel tornasol: es un material utilizado en las pruebas de pH para determinar si una solución es ácida o básica. El papel tornasol tiene la propiedad interesante de que cambiará de color (gracias a la acción de tintas naturales en su composición) dependiendo del pH que tenga la sustancia ➢ Potenciómetro o pH metro: es el dispositivo que se utiliza para medir la diferencia de potencial existente entre un electrodo de trabajo y uno de referencia, cuando ambos están sumergidos en una solución de la cual se desea determinar su acidez o basicidad, expresando esta como pH. ➢ Colorimétrico: es un instrumento que permite la absorbancia de una disolución en una específica frecuencia de luz a ser determinada. Hace posible conocer el pH de una disolución gracias a la absorbancia ➢ Indicadores de pH naturales: son moléculas responsables de las coloraciones observadas en plantas, frutas o flores, así como en algunos vegetales. Constan de familias de compuestos orgánicos llamados antocianinas, las cuales se identifican en la naturaleza por sus colores azul, rojo y morado. Por ejemplos betabel (Imagen 2) y col morada (Imagen 1)

Imagen 1. Escala de pH de la Col o Repollo morado

Imagen 2. Escala de pH del betabel

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1.5 Calculo de pH a partir de molaridad H+ El pH para una solución acuosa se calcula a partir [H+] utilizando la siguiente ecuación (ec. 1): pH=-log[H+] ec. 1 Dado el pH de una solución, también podemos obtener [H+] (ec.2): [H+]=10-pH ec.2 EJEMPLO 1: calcular el pH de una disolución de ácido nítrico HNO3 3,8·10-4 M. Al ser un ácido fuerte todo el HNO3 se disocia: HNO3+H2O

→

3,8·10-4

H3O+

+

NO3-

3,8·10-4

3,8·10-4

[H3O+] = 3,8 · 10-4 M pH = - log [H3O+] = - log [3,8 · 10-4] = 3,42 EJKEMPLO2: Si tenemos que calcular el pH de una disolución cuya concentración de [H3O^+], es de 2.95 x 10-4 M: [H3O^+] = 2.95 x 10-4 M pH = -log (2.95 x 10-4) = 3.53

1.6 Calculo de pH a partir de molaridad OHEl pOH para una solución acuosa se define a partir de [OH-] (ec. 3): pOH=-log [OH-] ec. 3 Dado el pOH de una solución, también podemos obtener [OH-] (ec.4): [OH-]=10-pOH ec.4 De acuerdo con las concentraciones de equilibrio de H+ y de OH- en agua, la siguiente relación es verdadera para cualquier solución acuosa (ec.5): pH+pOH=14 ec.5 EJEMPLO: 0.50g de Ca(OH)2 en 750 ml de solución. Al ser una base fuerte todo el Ca(OH)2 se disocia: M=(0.50/74g/mol) /0.75L=9x10-3 M Ca (OH)2 ---------Ca+

+ 2OH-

9x10-3 M-------- 0.018M pOH=-log [0.018]=1.74 pH=14-1.74=12.26

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Indicador con betabel 1.-Cortar el betabel, en pequeños pedacitos

6.-Estas soluciones son: leche, jabón, jugo de naranja, saliva y refresco con agua

v

2.-Depositar en un recipiente para calentar y agregar agua

5.- Probar el indicador con distintas soluciones

3.- Hervir el betabel 10 min y revolver

4.-Cuela la solución

Indicador con col 1.-Cortar el betabel, en pequeños pedacitos

6.-Estas soluciones son: leche, jabón, jugo de naranja, saliva y refresco con agua

2.-Depositar en un recipiente para calentar y agregar agua

5.- Probar el indicador con distintas soluciones

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3.- Hervir el betabel 10 min y revolver

4.-Cuela la solución

Tabla 1. Comparación de los pH experimentales y el teórico (simulador) de las soluciones propuestas Solución Agua + jabón

pH col morada 7

pH betabel 5

Agua + leche

6

7

Agua + jugo de naranja

3

3

Agua + refresco

4

3

Agua + saliva

6

4

8

Ph simulador

Tabla 2. Imágenes de las soluciones antes y después de colocar el indicador (betabel o col) Antes

Después (Betabel)

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Después (Col)

Los cambios sucedidos en el betabel: en la leche al colocar el betabel tomo un color rosita clarito, blanquecino con leve rosa, en mi saliva que contenía un color blanco en el centro tomo un color naranja rojizo, el jabón para manos era color rosa claro y al colocar el betabel tomo un color rojo oscuro, considerando que era jabón líquido, para el jugo de naranja tomo un color rojo claro y un poco combinado con naranja, el refresco sin colorante tomo un color parecido al del jabón para manos, las muestras de betabel iban tomando color del centro a las orillas, aunque tenían un tono rojizo se diferencian uno entre sí; en la col quedo un morado intenso: para la leche permaneció con el mismo color pero un poco tono morado, en el jabón para manos dio un morado intenso dando neutro, para la saliva salió un tono morado clarito, en el jugo de naranja también dio un tono morado clarito pero muy diferente al obtenido de mi saliva , para el refresco se tornó un color morado claro pero diferente a los ya obtenidos, para la obtención de los materiales de la experimentación tomo algo de dificultad encontrar la col, pero no imposible, los colores obtenidos varean por un poco de tonalidad considerando el color que tenía original la solución; al preparar las soluciones me fue difícil salivar y tuve que tomar un poco de agua para poder llenar un cucharada, el refresco burbujeo cuando coloque la cucharada de agua, para las otras no hubo problemas, además cada solución al colocar el indicador desprendía un olor algo desagradable como semejante a algo podrido o una combinación nada agregable.

En conclusión, con el betabel obtuvimos tonos rojizos que caracterizan por ser ácidos, la leche un rosa claro llegando a un tono neutro, de las soluciones preparadas 1 es básica, la saliva es neutra y las otras tres son acidas, primeramente cabe mencionar que si la experimentación tuvo un poco de error fue por la preparación del indicador de betabel y col morada, porque use un poco más del agua indicada que al final deje que se evaporada, en las fotos mostradas de los indicadores se nota la cantidad de agua usada o también después de una investigación pude haber colocado una mínima cantidad de alcohol, por eso obtuvimos un color débil, hubo una solución (leche) donde tuve que usar dos cucharadas porque no se notaba el cambio de color, no se obtuvo el color de basicidad en el jabón para manos, en lugar se obtuvo una neutro (casi cerca) y uno acido (lejos), en la saliva se obtuvo un rango no tan alejado del pH teórico, el jugo de naranja y el refresco son acidas, la leche está apunto de ser neutra siendo acida. Después de las experimentaciones acreditamos la utilidad de la saliva para el consumo de alimentos porque es neutra, sabemos que el jugo de naranja es acido porque esta la presencia del acido nítrico, pero el refresco puede ser dudoso su pH y tiene una pequeña diferencia con la otra solución, además de que la investigación previa brinda información del ácido que contiene el refresco, cada solución es de utilidad y consumo en la vida diaria, a veces cuando consumismo jugo de naranja sin nada de agua se produce una acidez estomacal porque se hace la reacción de dos ácidos, el jabón debe ser básico por que si fuera lo contrario resecaría la piel , pero esto no implica que sea tan bueno, el jabón de mejor utilidad es neutro; gracias a la experimentación realizada tenemos el contacto con ácidos que son permisibles para un trabajo sin tener material de seguridad.

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⚛ A. (2020) Acido de Significados.com, Consulta:22/05/21, sitio web: https://www.significados.com/acido/ ⚛ Jacob L. (2018) Ácidos y bases que se encuentran en el hogar de Geniolandia, Consulta:22/05/21, sitio web: https://www.geniolandia.com/13063429/acidos-y-basesque-se-encuentran-en-el-hogar ⚛ Gutiérrez J. (s.f.) 10 ejemplos de ácidos y 10 ejemplos de bases presentes en casa en Emaze, Consulta:22/05/21, sitio web: https://app.emaze.com/@AOLCOZLFO/10-ejemplos-decidos-y-bases-presentes-en-el-hogar#1 ⚛ A. (2020) Base de Significados.com, Consulta:22/05/21, sitio web: https://www.significados.com/base/ ⚛ A. (2019) ¿Qué es el pH? De Fronteras, Consulta:22/05/21, sitio web: https://culturacientifica.com/2019/11/28/que-es-el-ph/ ⚛ Anthony M. (2021) Papel tornasol de Lifeder, Consulta:22/05/21, sitio web: https://www.lifeder.com/papel-tornasol/ ⚛ Anthony M. (2021) Potenciómetro (pH metro) de Lifeder, Consulta:22/05/21, sitio web: https://www.lifeder.com/potenciometro/ ⚛ Bolivar G. (2021) 6 indicadores naturales de pH y sus características de Lifeder, Consulta:22/05/21, sitio web: https://www.lifeder.com/indicadores-naturales-ph/ ⚛ https://www.quimicas.net/2015/05/ejercicios-de-ph.html

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