Química General - Informe curvas de titulación PDF

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Informe acerca de la práctica de titulación ácido - base, donde se construyen las curvas de titulación de tres sistemas distintos; ácido fuerte - base fuerte, ácido fuerte - base débil y ácido débil - base fuerte....

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PRÁCTICA Nº 8 CURVAS DE TITULACIÓN ÁCIDO - BASE 1.

OBJETIVOS 1.1.

Objetivo General Realizar titulaciones ácido-base en tres sistemas distintos: ácido fuerte - base fuerte, ácido fuerte - base débil y ácido débil - base fuerte, y hallar el punto de equivalencia en cada una de ellas. 1.2. Objetivo Específicos 1. Elaborar las curvas de titulación para los tres sistemas ácido-base a partir de mediciones potenciométricas. 2. Describir cada una de las reacciones mediante su respectiva ecuación química balanceada. 3. Calcular los puntos de equivalencia de cada titulación y comparar con los resultados experimentales.

2.

TABLAS DE DATOS Tabla 1. Titulación ácido débil base fuerte

46

5,78

48

6,19

50

9,17

55

11,98

60

12,33

65

12,52

70

12,64

75

12,74

ml NaOH

pH

0

3,17

5

3,73

10

4,06

15

4,25

20

4,46

25

4,65

30

4,83

32

4,90

Tabla 2. Titulación ácido fuerte base débil

34

4,98

ml NaOH

pH

36

5,07

0

10,5

38

5,17

5

10,1

40

5,28

10

9,84

42

5,41

15

9,64

44

5,56

20

9,48

25

9,31

30

9,13

32

9,07

34

8,94

36

8,9

38

8,8

40

8,69

42

8,55

44

8,38

46

8.16

48

7.51

50

6.21

51

5.39

52

3.26

57

2.41

62

2.2

68

2.04

72

1.95

75

1.92

Tabla 3. Titulación ácido fuerte base fuerte

ml NaOH

pH

0

0,83

5

0,91

10

0,96

15

1,06

20

1,16

25

1,28

30

1,42

32

1,47

34

1,59

36

1,62

38

1,7

40

1,81

42

1,96

44

2,15

46

2,51

48

5,98

50

10,78

55

11,76

60

11,99

65

12,15

70

12,24

75

12,32

3.

CÁLCULOS Y RESULTADOS Titulación ácido fuerte con base fuerte - HCl + NaOH → NaCl + H2O

Las gráfica despliega los resultados de la titulación, con ayuda de la primera derivada y ubicando el punto máximo de su gráfica se determinó que el punto de equivalencia para esta titulación, línea naranja, se encuentra al haber agregado 49 ml de NaOH donde se obtiene un pH de 5,63. Para hallar este valor se trazó la línea de tendencia de la gráfica y con ayuda de la ecuación de la misma se determinó el valor aproximado. Al realizar el

cálculo numérico, se determinó que el punto de equivalencia tiene un pH de 7 y se encuentra al agregar 50 ml de NaOH para así tener la misma cantidad de moles de ion hidronio e hidroxilo, a continuación su demostración. ● HCl [0,1M] + H2O → H+ [0,1M] + Cl- [0,1M] ● NaOH [0,1M]+ H2O → Na+ [0,1M] + OH- [0,1M] ○ H+ +OH- → H2O ○ [OH-] = [H+] → pH = 7 Error absoluto = -1,37 Titulación ácido fuerte con base débil - HCl + NH4OH → NH4Cl + H2O

Las gráfica despliega los resultados de la titulación, con ayuda de la primera derivada y ubicando el punto mínimo de su gráfica se determinó que el punto de equivalencia para esta titulación, línea naranja, se encuentra al haber agregado 51,5 ml de NaOH donde se obtiene un pH de 5,88. Para hallar este valor se trazó la línea de tendencia de la gráfica y con ayuda de la ecuación de la misma se determinó el valor aproximado. Al realizar el cálculo numérico, se determinó que el punto de equivalencia tiene un pH de 5,28 y se encuentra al agregar 50 ml de NaOH para así tener la misma cantidad de moles de ion hidronio e hidroxilo, a continuación su demostración. ● HCl [0,1M] + H2O → H+ [0,1M] + Cl- [0,1M] ● NH4OH + H2O ↔ NH4+ + OHkb = 1,75 × 10-5 Inicio

NH4OH

NH4+

OH-

0,1 M

0

0

0,1 mol = 5 × 10-3 mol NH4OH 1000 ml ➔ NH4OH (5 × 10-3 mol) + H3O+ (5 × 10-3 mol) → 2H2O + NH4+ (5 × 10-3 mol) 50 ml

×

★ NH4+ + H2O ↔

NH3 + H3O+

ka = 5,55 × 10-10

NH4+

NH3

H3O+

Inicio

0,05 M

0

0

Cambio

+x

-x

-x

Equilibrio

M

5,27 × 10-6 M

5,27 × 10-6 M

➢ Punto de equivalencia ⇒ pH = 5,28

Error absoluto = 0,6 Titulación ácido débil con base fuerte - CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

Las gráfica despliega los resultados de la titulación, con ayuda de la primera derivada y ubicando el punto máximo de su gráfica se determinó que el punto de equivalencia para esta titulación, línea naranja, se encuentra al haber agregado 49 ml de NaOH donde se obtiene un pH de 7,58. Para hallar este valor se trazó la línea de tendencia de la gráfica y con ayuda de la ecuación de la misma se determinó el valor aproximado. Al realizar el cálculo numérico, se determinó que el punto de equivalencia tiene un pH de 8,73 y se

encuentra al agregar 50 ml de NaOH para así tener la misma cantidad de moles de ion hidronio e hidroxilo, a continuación su demostración. ● NaOH [0,1M] + H2O → Na+ [0,1M] + OH- [0,1M] ● CH3COOH + H2O ↔ H3O+ + CH3COOka = 1,75 × 10-5

CH3COOH

H3O+

CH3COO-

Inicio

0,1 M

0

0

Cambio

+x

-x

-x

Equilibrio

0,099 M

1,323 × 103 M

0,1 mol = 5 × 10-3 mol CH3COOH 1000 ml ➔ CH3COOH (5 × 10-3 mol) + OH- (5 × 10-3 mol) → 50 ml

× 10-

1,323 3

M

×

2H2O + CH3COO- (5 × 10-3 mol)

★ CH3COO- + H2O ↔ CH3COOH + OHkb = 5,7 × 1010

CH3COO-

CH3COOH

OH-

Inicio

0,05 M

0

0

Cambio

+x

-x

-x

Equilibrio

M

5,345 × 10-6 M

5,345 × 10-6 M

➢ Punto de equivalencia ⇒ pH = 8,73

4.

Error absoluto = -1,15 ANÁLISIS DE RESULTADOS El punto de equivalencia se encuentra cuando existe suficiente cantidad de ion H+ para reaccionar totalmente con los iones OH- y ser neutralizados. En el caso del ácido y base fuerte el pH en el punto de equivalencia es 7 por que el ácido y base conjugados tienen fuerzas despreciables, por lo tanto estos iones no afectan el pH. En el caso ácido débil con base fuerte el ácido conjugado de la base tiene fuerza despreciable, sin embargo la base conjugada del ácido si tiene un grado de fuerza más considerable, por lo tanto afecta el pH en el punto de equivalencia siendo este mayor a 7. Finalmente, el caso ácido fuerte con base débil la base conjugada de la ácido tiene fuerza despreciable, sin embargo el ácido conjugado de la base si tiene un grado de fuerza más considerable, por lo tanto afecta el pH en el punto de equivalencia siendo este menor a 7. Las diferencias encontradas entre los valores experimentales obtenidos, y los calculados teóricamente se pueden deber principalmente a dos factores. Primero, dado que se adicionaron cantidades relativamente grandes de titulante cerca al punto de equivalencia, se hace más difícil obtener un valor exacto de pH para este momento; y segundo los iones

de hidronio e hidroxilo algunas veces tardan un poco en reaccionar por lo que puede pasar que al realizar las adiciones los registros del pH no fueron precisos.

5.

CONCLUSIONES Después de realizar el respectivo análisis de esta práctica se puede concluir que las titulaciones potenciométricas son un método efectivo para determinar el punto de equivalencia de una reacción de neutralización, esto se pudo observar específicamente en la titulación ácido fuerte - base débil ya que el error absoluto entre el valor teórico y experimental fue bastante pequeño. Habiendo evaluado los procedimientos, se reconoce la importancia de conocer la ecuación química balanceada de las reacciones llevadas a cabo, dado que es mediante las relaciones estequiométricas que se pueden realizar los cálculos, en donde se relacionen los resultados experimentales con la teoría de la reacción, para así hallar el punto de equivalencia teórico y realizar las comparaciones entre la teoría y la práctica. A través de esta práctica se pudieron construir las curvas de titulación, a partir de ellas se pudo deducir el punto de equivalencia de cada titulación y posteriormente hacer la comparación con la teoría de cada una de ellas, siendo así se cumplieron satisfactoriamente los objetivos de la práctica.

6.

REFERENCIAS Bolívar, G. (2018, diciembre 23). ¿Qué es el punto de equivalencia y para qué sirve? Recuperado el 1 de mayo de 2019, de Lifeder website: https://www.lifeder.com/puntode-equivalencia/...