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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (UNIVERSIDAD DELPERÚ, DECANA DE AMÉRICA)ESCUELA DE ESTUDIOS GENERALESCURSO:QUÍMICA GENERALPROFESORA:GLISSETT JANSEY MENDOZA GASTELOTEMA:SEMANA 7 - PRÁCTICA DE LABORATORIO N°ALUMNOSCarrannza Flores ,Valery IrenneHuaman Barrientos, Diego AlbertoHuaman Quispe, L...

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (UNIVERSIDAD DEL PERÚ, DECANA DE AMÉRICA) ESCUELA DE ESTUDIOS GENERALES

CURSO: QUÍMICA GENERAL PROFESORA: GLISSETT JANSEY MENDOZA GASTELO TEMA: SEMANA 7 - PRÁCTICA DE LABORATORIO N°6 ALUMNOS Carrannza Flores ,Valery Irenne Huaman Barrientos, Diego Alberto Huaman Quispe, Lizbeth Dayan Pastor Ingar, Nicolás Rafael Reyes Rosales, Bryan Patricio Rivas Rodriguez, Isaac Jacob Romero Zegarra, Allyson Elvira Ventura Ruiz, Jefferson Jesús 2021

PRÁCTICA Nº 6 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Y ESTANDARIZACIÓN ÁCIDO-BASE

1.- OBJETIVOS ● Preparar soluciones de ácidos, bases y sales. ● Comprender los fundamentos de las reacciones entre ácidos y bases. ● Aprender a realizar valoraciones y mejorar la capacidad para interpretar los valores numéricos obtenidos, así como conocer las aplicaciones de valoraciones. 2.- TRABAJO PREVIO Deberá ser presentado hasta un día antes de la sesión de práctica por la plataforma Classroom. 2.1.Defina los términos: (a) soluciones acuosas (b) reacción de neutralización (c) valoración ácido–base (d) patrón primario escriba 02 ejemplos (e) patrón secundario escriba 02 ejemplos. a) Soluciones acuosas Es cualquier solución en la que el agua es el medio de disolución. En una ecuación química, el símbolo (ac) sigue al nombre de una especie para indicar que está en solución acuosa.

La capacidad de una sustancia para disolverse en agua está determinada por si la sustancia puede igualar o superar las fuerzas de atracción que generan las moléculas de agua entre sí. Si la sustancia carece de la capacidad de disolverse en agua, las moléculas forman un precipitado. Las reacciones en soluciones acuosas suelen ser reacciones de doble desplazamiento. Además, las soluciones acuosas que conducen la corriente eléctrica de manera eficiente contienen electrolitos fuertes, mientras que se considera que las que conducen mal tienen electrolitos débiles. Esos electrolitos fuertes son sustancias que están completamente ionizadas en agua, mientras que los electrolitos débiles exhiben solo un pequeño grado de ionización en el agua. b) Reacción de neutralización Es aquella en la cual reacciona un ácido con una base. Generalmente,

en las reacciones acuosas ácido-base se forma agua y una sal, que es un compuesto iónico formado por un catión distinto del H+ y un anión distinto del

u

.

La sustancia conocida como sal de mesa (NaCl) es producto de la reacción ácido-base:

c) Valoración ácido-base Los estudios cuantitativos de las reacciones de neutralización ácido-base se llevan a cabo mediante la valoración. En una valoración, una disolución de concentración exactamente conocida, denominada disolución patrón o estándar, se agrega en forma gradual a otra disolución de concentración desconocida hasta que la reacción química entre las dos disoluciones se complete. Si conocemos el volumen de la disolución patrón y de la disolución desconocida que se utilizaron en la valoración, además de conocer la concentración de la disolución patrón, podemos calcular la concentración de la disolución desconocida. Ejemplo con la reacción del hidrogenoftalato de potasio (KHP o KHC8H4O4 en su forma molecular) y el hidróxido de sodio:

Se transfiere a un matraz Erlenmeyer una cantidad conocida de KHP y se le agrega un poco de agua destilada para disolverlo. Luego, se le agrega una disolución de NaOH contenida en una bureta hasta que se alcanza el punto de equivalencia, es decir, el punto en el cual el ácido ha reaccionado o neutralizado completamente la base. Este punto se detecta por un cambio brusco de color de un indicador que se ha añadido a la disolución del ácido. En las valoraciones ácido-base, los indicadores son sustancias que tienen colores muy distintos en medio ácido y básico. La fenolftaleína es un indicador muy utilizado que en medio ácido o neutro es incoloro, pero adquiere un color rosa intenso en disoluciones básicas. En el punto de equivalencia, todo el KHP presente ha sido neutralizado por el NaOH añadido y la disolución sigue siendo incolora; sin embargo, con una sola gota más de la disolución de NaOH de la bureta, la disolución de inmediato se torna de un color rosa intenso, porque ahora es básica.

d) Patrón primario Es una sustancia utilizada como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con tener una composición conocida, una elevada pureza, ser estables a temperatura ambiente, poder ser secados en estufa, no absorber gases o reaccionar con los componentes del aire, reaccionar de forma rápida y estequiométrica con el titulante y tener un peso equivalente grande. Ejemplo 1: Carbonato de sodio (Na2Co3), se utiliza para estandarizar disoluciones de ácido. Ejemplo 2: Trióxido de arsénico (As2O3), se utiliza para estandarizar disoluciones de oxidante. e) Patrón secundario También conocido como disolución valorante, es un compuesto cuya pureza se ha establecido mediante análisis químicos y que sirve como material de referencia en los métodos de análisis por valoración. Se necesita del patrón primario para conocer su concentración exacta. Se caracterizan por: 1. Ser estables durante el período de análisis. 2. Reaccionar rápidamente con el analito. 3. La reacción entre la disolución valorante y el patrón primario debe ser completa, así también la reacción entre la disolución valorante y el analito. 4. La existencia de un método para eliminar otras sustancias de la muestra que también pudieran reaccionar con la disolución valorante. 5. La existencia de una ecuación ajustada o balanceada que describa la reacción. Ejemplo 1: Ácido clorhídrico (HCl) Ejemplo 2: Hidróxido de sodio (NaOH) 2.2.Elabore un dibujo que represente el equipo de titulación e indique sus

partes. El estudio volumétrico es una técnica fundamentada en mediciones de volumen para calcular la proporción de una sustancia en solución, y se basa en una valoración (titulación), que es el proceso de decisión del volumen primordial de solución (solución patrón) que reacciona con una masa o volumen definido de una muestra. La suma de solución jefe se continúa hasta conseguir el punto denominado punto final, instante una vez que el número de iguales de una sustancia es equivalente al número iguales de la otra. Para determinar el punto final se usan compuestos que tienen la propiedad de cambiar de color en el momento que finaliza la reacción entre la solución patrón y la solución que se valora, estos compuestos se denominan Indicadores. La elección del indicador y el conocimiento de su zona de viraje son aspectos esenciales en la valoración.

2.3¿Qué son los indicadores? ¿Cuál es su papel en una valoración (titulación)?. De 4 ejemplos de indicadores, su coloración y su rango de viraje. Los indicadores son sustancias que cumplen la función de señalar, usualmente con un cambio de color, que se han producido cambios en las soluciones en las que está presente. Esto se debe a que otra sustancia del medio alcanza una concentración crítica. Son ácidos o bases débiles que se usan a concentraciones muy bajas y, por lo tanto, no interfieren con las reacciones en las que están presentes. Generalmente son compuestos orgánicos de fórmulas complejas. Su papel en una valoración es permitir el visualizado de cuándo se completó una reacción química. Ejemplos: Indicador

Coloración

Rango de viraje

Rojo de cresol (1°)

Rojo / Amarillo

0,2 - 1,8

Azul de bromotimol

Amarillo / Azul

6,0 - 7,6

Tornasol

Rojo / Azul

5,0 - 8,0

Púrpura de bromocresol

Amarillo / Púrpura

5,2 - 6,8

3.- FUNDAMENTO TEÓRICO Cuando una sustancia se disuelve en otra, el soluto se distribuye a través del solvente. En un líquido, las moléculas interaccionan fuertemente unas con otras, de manera que la mayor o menor facilidad con la que una molécula de soluto reemplaza a una de solvente depende de: • Fuerzas relativas de atracción entre moléculas del solvente. • Fuerzas relativas de atracción entre moléculas del soluto. • Fuerzas de interacción entre moléculas del solvente y soluto. Las sustancias con fuerzas atractivas semejantes tienen tendencia a ser solubles, así: “lo semejante disuelve a lo semejante” La solubilidad de un soluto depende de varios factores: Naturaleza de los componentes; mientras más semejantes sean en estructura y propiedades, habrá mayor probabilidad de que formen una solución. Temperatura; por lo general la solubilidad aumenta con la temperatura, aunque hay algunas sales que son más solubles en frió. Por el contrario, generalmente los gases son más solubles en los líquidos a menor

temperatura. Presión; los cambios en la presión son muy importantes si se trata de un gas en un líquido, por lo general al aumentar la presión se incrementa la solubilidad. Si se trata de líquidos y sólidos, la solubilidad es prácticamente independiente de la presión. En el laboratorio y en la industria es frecuente necesitar soluciones con una concentración conocida, se denominan disoluciones estandarizadas o normalizadas. En una valoración ácido- base se toma una cantidad determinada del ácido o base de concentración desconocida, se añaden unas gotas de indicador acido-base y se hace reaccionar completamente con una disolución de base o ácido de concentración conocida. La reacción se produce con una determinada estequiometría, podemos averiguar el número de moles presentes en la muestra problema y de allí su concentración. Supongamos que se valora una solución de un ácido HA de concentración desconocida (MA) y se va a emplear una solución de NaOH de concentración conocida (MB), la reacción: HA + NaOH →

A-

+

Na+ + H2O

Se toma un volumen conocido de ácido (VA) que se sitúa en un matraz, se añade la base gota a gota hasta reacción completa y se mide el volumen de base usado para alcanzar el punto de equivalencia. La concentración del ácido puede obtenerse de: nA = VAMA La estequiometría de la reacción es 1:1, por tanto nA = nB Luego: VAMA = VBMB y MA = VBMB VA Y trabajando con número de equivalentes:

4. MATERIALES Y REACTIVOS Fiolas, baguetas, vasos, matraces de 125mL, buretas de 50 mL, probetas de 25 mL, NaOH, HCl, indicadores ácido-base: fenolftaleína, anaranjado de metilo. 5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Preparación de soluciones 5.1. Preparación de una solución de 50 mL de NaCl 1% m/v. 5.1.1. Calcular la masa que necesita de NaCl. 5.1.2. Disolver el NaCl con una mínima cantidad de agua y trasvasar a una fiola de 50 mL. 5.1.3. Enrasar la fiola con agua destilada, tapar y homogenizar.

5.2. Preparación de 100 mL de una solución de Na0H aproximadamente 0,1M. 5.2.1. Pesar en un vaso de 50 mL la cantidad necesaria de NaOH (hacer los cálculos) 5.2.2. Disolver el NaOH con una mínima cantidad de agua y trasvasar a la fiola de 100 mL. 5.2.3. Enrasar la fiola con agua destilada, tapar y homogeneizar. 5.2.4. Trasvasar la solución preparada a un recipiente y rotúlelo. 5.3. Preparación de 100 mL de una solución de HCl aproximadamente 0,1M. 5.3.1. Calcular el volumen de HCl 6 M que necesitará, medir con su pipeta y trasvasar a una fiola de 100 mL. 5.3.2. Enrasar la fiola con agua destilada, tapar y homogeneizar. 5.3.3. Trasvasar la solución preparada a un recipiente y rotúlelo. 5.4 Estandarización de HCl aproximadamente 0,1 M con carbonato de sodio (patrón primario). 5.4.1. Enrasar la bureta con HCl aproximadamente 0,1M preparado anteriormente. 5.4.2. En un erlenmeyer de 125 mL pesar 0,1 g carbonato de sodio y disolver con 20 mL de agua destilada. 5.4.3. Agregar 2 gotas de anaranjado de metilo y agitar. 5.4.4. Abrir la bureta y agregar en forma continua gota a gota el HCl sobre el erlenmeyer agitando vigorosamente para homogeneizar, cuando observe el primer tono anaranjado cierre la llave de la bureta y anote el volumen gastado.

5.5 Estandarización de NaOH aproximadamente 0,1 M con HCl de estandarizado en 5.4 (patrón secundario).

5.5.1. Enrasar la bureta con HCl estandarizado en 5.4. 5.5.2. Coloque en un matraz erlenmeyer, 10 mL de solución de NaOH preparado en 5.2. 5.5.3. Agregue a la solución contenida en el matraz, 1 o 2 gotas de indicador fenolftaleína. 5.5.4. Dejar caer lentamente el ácido al matraz Erlenmeyer, mezclando continuamente. 5.5.5. Detenga la titulación tan pronto vire el color de rojo-grosella a incoloro. 5.5.6 Anote el volumen HCℓ gastado. 5.5.7 Calcular la normalidad de la base.

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS ESCUELA DE ESTUDIOS GENERALES ÁREA DE INGENIERÍA QUÍMICA GENERAL PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 6 PREPARACIÓN DE SOLUCIONES Y ESTANDARIZACIÓN ÁCIDO - BASE 6. REPORTE DE DATOS, OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES.

Nombres y apellidos

Trabajo previo (4 p)

Valery Irenne Carranza Flores Diego Alberto Huamán Barrientos Lizbeth Dayan Huamán Quispe Nicolás Rafael Pastor Ingar Bryan Patricio Reyes Rosales Isaac Jacob Rivas Rodríguez Allyson Elvira Romero Zegarra Jefferson Jesús Ventura Ruiz

6.1. Preparación de 50 mL de NaCl 1% m/v . Cálculos:

Reporte (8 p)

Sustentación (8 p)

Nota

6.2. Preparación de 100 mL de una solución de Na0H aproximadamente 0,1M. Cálculos:

6.3. Preparación de 100 mL de una solución de HCl aproximadamente 0,1M a partir de HCl 6M. Cálculos:

6.4. Estandarización de HCl aproximadamente 0,1 M con carbonato de sodio (patrón primario). Cálculos:

6.5. Estandarización de NaOH aproximadamente 0,1 M con HCl estandarizado en 5.4 (patrón secundario) Cálculos:

Reacción:

7.- CONCLUSIONES Vemos en este trabajo que para determinar masa o volumen de ciertos elementos que queremos usar, es importante el número de equivalente entre ácidos y bases, una forma de comprobar esto es viendo el material experimentado. Por otro lado también pudimos ver la forma de hallar la masa del soluto o el volumen de la solución en base al %m/v, y también la estandarización del material experimentado. 8- REFERENCIA. Chang, R., Goldsby, K. (2013). Undécima Edición Química. McGraw Hill Education...