Reporte 4 buffer PDF

Preview

Summary

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGADEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICAESCUELA PROFESIONAL DE BIOLOGÍALABORATORIO DE FÍSICOQUÍMICA “Percy A. Pérez Arones”REPORTE DE PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 02“SOLUCIONES REGULADORAS Y EVALAUCION DE SU EFECTIVIDAD ”Asignatura (Sigla) : FISICOQ...

Description

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE INGENIERÍA QUÍMICA ESCUELA PROFESIONAL DE BIOLOGÍA LABORATORIO DE FÍSICOQUÍMICA “Percy A. Pérez Arones”

REPORTE DE PRÁCTICA DE LABORATORIO N° 02 “SOLUCIONES REGULADORAS Y EVALAUCION DE SU EFECTIVIDAD” Asignatura (Sigla)

: FISICOQUÍMICA (QU-241)

Profesor de teoría

: Ing. PEREZ CHAUCA, León Fernando.

Profesor de práctica

: Ing. QUISPE CISNEROS, Luis.

Grupo - Subgrupo

: II-C

Día y hora de prácticas : LUNES, 5:00pm-8:00pm Día y fecha de ejecución : LUNES. 07/09/20

CÓDIGO 02182122

APELLIDOS, Nombre(s) HUACHACA HUACRE, Rafael.

NOTA (r)

Día y fecha de entrega : sábado, 13/09/20 Ayacucho – Perú

SOLUCIONES REGULADORAS Y EVALAUCION DE SU EFECTIVIDAD

I. OBTEVIOS Y CONCLUSIONES OBJETIVO 1. Efectuar los cálculos para preparar un ácido débil y su sal, base débil y sal, ácido fuerte, base fuerte, y OBJETIVO 2. Efectuar los cálculos del pH teórico de las soluciones de a) y medir el pH experimental. CONCLUSIONES 1 y 2. Las cantidades calculadas para cada reactivo empleado y sus pHs teóricos y experimental se muestran a continuación: Reactivo Detalle Masa, g Volumen, mL pH teórico pH experimental

1 L de CH3COOH 0.1 M -.5.37 2.88 3.14

1 L de CH3COONa 0.1 M 8.29 -.8.88 7.28

Cálculos: CH3COOH

1 1 pK − log ( c ) 2 2 1 1 pH = ∗4.76− log (0.10) 2 2 pH =

pH = 2.88 CH3COONa

1 1 1 pKw + pKa+ log ( c ) 2 2 2 1 1 1 pH = ∗14 + ∗4.76+ log (0.10) 2 2 2 pH =

pH = 8.88 NH4OH

1 1 pKb+ log(c) 2 2 1 1 pH = 14 * 4.76 + log (0.10) 2 2

pH = pKw -

pH = 11.12

HCl pH = pH =

−¿ log (H+) −¿ log (0.25)

1L de NH4OH 0.1 M -.15.38 11.12 10.75

1 L de NH4Cl 0.1 M 5.34 -.5.12 6.35

0.250 L de HCl 0.250 M -.5.18 0.602 1.95

0.250 L de NaCl 0.250 M 2.54 -.13.39 11.79

pH = 0.602

OBJETIVO 3. Preparar una solución reguladora ácida cuyo pH sea igual a su pK a. CONCLUSION 3. Gracias a ecuación de Henderson – Hasselbalch nos sirve para demostrar la proporción que hay entre la concentración del ácido con la su base, Nos resulta y/o demuestra una igualdad de ambas sustancias (pH =pKa). Detalle Regulador

Ácido débil .. M

Tampón ácido

0.10M

pH = pKa + Log

pH = 4.76+ Log

Sal del Ácido .. M 0.10M

Volumen del ácido débil 5.37mL

Volumen de la sal 1L

pKa

pH

4.76

4.76

[[ [ ] ] ] [ ] [[ ] ] A HA

0.10 0.10

pH = 4.76 + Log1 pH = 4.76 = pKa

OBJETIVO 4. Preparar una solución reguladora básica cuyo pH sea igual a su (pK w - pKb). CONCLUSION 4. Gracias a la fórmula de equilibrio químico de la base débil calculamos el Ph, con ello comprobamos la relación que existe entre el pKw - pKb resultando así que el PH es igual a 11.62.

Detalle Regulador

Base débil .. M

Sal de la base débil ..M

Volumen de la base débil

Volumen de la sal

Tampón básico

0.10 M

0.10 M

15.38 mL

1L

pH = pKw

pH = 14

−1 pkb + 2 −1 2

* 4.76 +

1 log C 2 1 2

Log

[ [[ ]] ] 0.10 0.10

pKb

4.76

pH

11.62

pH = 14 – 2.38 +

1 2

* Log 1

pH = 11.62 = pKw – pKb OBJETIVO 5. Efectuar los cálculos para construir una figura con datos teóricos de pH para cada regulador ácido y básico, y para el mismo volumen de agua destilada vs volumen de HCl y volumen de NaOH añadidos OBJETIVO 7.a Calcular la efectividad amortiguadora teórica con alícuotas de HCl. CONCLUSION5.  El PH del agua disminuye a medida que se le agrega alícuotas de HCl y a medida que se añade NaOH también aumenta drásticamente.  El PH del buffer básico disminuye a medida que se le adicionan alícuotas de HCl y aumenta al adicionar alícuotas de NaOH. CONCLUSIÓN 7. Cuando adicionan alícuotas ya sea un buffer ácido, básico o el agua se tendrá que hallar primero el amortiguador para poder calcular cuánto será el número de equivalentes gramos para añadir a la solución y en esta tabla se demuestra la capacidad amortiguadora teórica calculada para cada añadidura de diferente buffer requerido para cambiar su PH en 1.

Detall e Regulador

Tampón ácido Tampón

Volu me n. mL

30 30

0mL de

Detall e Regulador

30

Volu me n. mL

2mL de

HCl 0.250 N-pH

HCl 0.250 N-pH

HCl 0.250 N-pH

0-

1.748 x 10-3

3mL de HCl

4mL de HCl

1.661 x

0.250 Np H 1.599 x

0.250 Np H 1.431 x

10-3 1.875 x

10-3 2.643 x

10-4 1.399 x 10-4

10-4 1.828 x 10-4

0-

5.766 x

10-3 1.196 x

0-

10-5 5.092 x

10-4 9.634 x

10-5

10-5

básico Agua

1mL de

0mL

1mL

1mL

1mL

1mL

NaOH 0.250 NpH

NaOH 0.250 N-

NaOH 0.250 N-

NaOH 0.250 Np H

NaOH 0.250 Np H

p H

p H

Tampón ácido Tampón

30

30

0-

1.712 x

1.661 x

1.592 x

1.443 x

0-

10-3 5.402 x

10-3 1.046 x

10-3 1.512 x

10-3 1.930 x

0-

10-5 5.092 x

10-4 9.634 x

10-4 1.399 x

10-4 1.828 x

10-5

10-5

10-4

10-4

básico Agua

30

OBJETIVO 6. Efectuar los cálculos para construir una figura con datos experimentales de pH para cada regulador ácido

y básico, y para el mismo volumen de agua destilada vs volumen de HCl y volumen de NaOH añadidos OBJETIVO 7.b Calcular la efectividad amortiguadora teórica y experimental con alícuotas de HCl e NaOH. CONCLUSION6.  Cuando se agrega alícuotas de HCl el pH del agua disminuye y cuando se añade el NaOH también aumenta.  El PH del buffer básico disminuye a medida que se le adicionan alícuotas de HCl y aumenta al adicionar alícuotas de NaOH. CONCLUSIÓN7.b  La amortiguadora obtenida nos da entender que la cantidad de equivalentes gramos requerido para cambiar su PH en 1 es diferente a la obtenida teóricamente debido a los cálculos reales que se obtuvieron.

Detal le Detal Regulador le Regulador

Tampón ácido Tampón ácido básico Tampón Agua básico Agua

Volume n. Volume mL n. mL

30

0mL de 0mL HCl de NaO 0.250 N-H 0.250 pH NpH 0-

1mL de

2mL de

0.250 N5 x p10-3 H 5.556 x 5.556 x 10-3 -3 10 5.556 x 1.055 x

3mL de 3mL HCl de NaOH 0.250 N0.250 p HNp x 5.357 H 10-3 5.769 x 5.769 x 10-3 -3 10 5.769 x 1.559 x

1mL de HCl 0.250 NaOH N-pH

2mL de HCl 0.250 NaOH N-pH

0.250 N5 xpH 10-3

30 30

00-

5 x 10-3 6.250 x

30 30

00-

-5 10 6.25 x105.376 x 3

NaO 0.250 H N0.250 p N-H p x 5.556 H 10-3 5.556 x 5.882 x 10-3 -3 10 5.556 x 2.041 x

5.580 x

10-3-4 10 1.089 x

10-3-4 10 1.623 x

10-3-4 10 2.150 x

10-5

10-4

10-4

10-4

10-5 30

0-

4mL de 4mL HCl

Datos experimentales, Cálculos, resultados y/o figuras TABLA N° 1 CARÁCTERÍSTICAS DE LOS REACTIVOS Y CÁLCULOS DE LA CANTIDAD REQUERIDA

SOLUCIONES A PREPARAR

Reactivo

1L ácido débil 0.10M 1L sal de ácido débil 0.10M 1L base débil 0.10M 1L sal de base débil 0.10M 0.25L de HCl 0.25M 0.25L de NaOH 0.25M UTILIZAR

CH3COOH CH3COON a NH4OH NH4Cl HCl NaOH

M/ (g/mol ) 60.05 82.035

%Pureza

35 53.49

25 99.8

36.5 40

37 98.5

99.8 99

ƿ (g/mL)

Cantidad requerida

1.05 0.91 1.19 -

5.73 8.29 15.38 5.34 O 5.18 2.54

t, °C

CH3COOH

3.14

25

2.88

25

CH3COONa

7.28

25

8.88

25

NH4OH

10.75

25

11.62

25

NH4Cl

6.35

25

5.12

25

HCl

1.95

25

0.602

25

11.74

25

13.39

25

NaOH

H2O 6.92 25 7 25 TABLA N° 2 REGISTRO DE DATOS DE pH EXPERIMENTALES Y LOS VALORES DE pH CALCULADOS PARA EL AGUA DESTILADA Y PARA LAS SOLUCIONES PREPARADAS DE LA TABLA N°01

TABLA N° 3: DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD AMORTIGUADORA DE LAS SOLUCIONES BUFFER ÁCIDA Y BASICA EN COMPARACIÓN CON EL AGUA, O CON SOLUCIONES DE CLORURO DE SODIO O DE CLORURO DE POTASIO AÑADIENDO ALICUOTAS DE HCl.

Cálculo del pH y del �teórico del bufer ácido. HCl

Para 1mL pHi= 3.85

Ka = 1.75 x 10-5 pka = -log1.75 x 10-5 = 4.757

pHf = pKa + log

[ sal ] −[ ácido fuerte ] [ ácido débil ]+ [ácido fuerte ]

ácido débil = 15 mL  0.015L 

[ 0.01 M ]

Sal ácido débil = 15 mL  0.015L  [0.1M]

(15mL Ácido débil 0.10M + 15 mL Sal ácido débil 0.10M + 1mL HCl 0.25M) VT = (15mL + 15mL+1ml) = 31mL = 0,031L 0.015 L x 0.1 M 0.001 L x 0.25 M − 0.031 L 0.031 L pHf = 4.757 + log 0.15 Lx 0.1 M 0.001 Lx 0.25 M + 0.031 L 0.031 L pHf = 4.757 + log

[

0.040 0.056

]

pHf = 4.757 + log 0.72 pHf = 4.614 �=

∆B ∆ pH

0. 001 Lx 0 . 25 N = 1.748 x 10-3 eq-g HCl |4 . 614 −4 . 757 |

=

Para 2mL

pHi= 3.85 Ka = 1.75 x 10-5 pka = -log1.75 x 10-5 = 4.757 pHf = pKa + log

[ sal ] −[ ácido fuerte ] [ ácido débil ]+ [ácido fuerte ]

Ácido débil = 15 mL 0.015L  [0.1M] Sal ácido débil = 15 mL  0.015L  [0.1M] (15mL Ácido débil 0.10M + 15 mL Sal ácido débil 0.10M + 2mL HCl 0.25M) VT = (15mL + 15mL+2ml) = 32mL = 0,032L

0.015 L x 0.1 M 0.001 L x 0.25 M − 0.032 L 0.032 L 0.15 Lx 0.1 M 0.002 Lx 0.25 M + 0.032 L 0.032 L

pHf = 4.757 + log

[

0.03125 0.0625 pHf = 4.757 + log 0.5 pHf = 4.456 pHf = 4.757 + log

�=

∆B ∆ pH

=

]

0. 002 Lx 0 . 25 N = 1.661 x 10-3 eq-g HCl |4 . 456 −4 . 757 |

Hallando el � exp. Del bufer ácido �=

∆B ∆ pH

=

0. 001 Lx 0 . 25 N = 5 x 10-3 eq-g HCl |3.80 −3.85|

�=

∆B ∆ pH

=

0. 002 Lx 0 . 25 N = 5 x 10-3 eq-g HCl |3.75 −3.85|

II.

CÁLCULO DEL pH y DEL �teórico DEL BUFFER BÁSICO

HCl Para 1mL pHi = 9. 72 kb= 1.74 x 10-5 pKb = -log 1.74 x 10-5 = 4. 759

sal+ ácido fuerte base debil−ácido fuerte

pOHƒ = pKb + log

(15mL Base débil 0.10M + 15 mL Sal base débil 0.10M + 1mL HCl 0.25M) VT = (15mL + 15mL+1ml) = 31mL = 0,031L

pHf = 4.759 + log

pHf = 4.759 + log

0.015 L x 0.1 M 0.001 L x 0.25 M − 0.032 L 0.032 L 0.15 Lx 0.1 M 0.001 Lx 0.25 M + 0.031 L 0.031 L

[ ] 0.056 0.040

pOHƒ = 4.759 + log 1.4 pOHƒ = 4.905 pHf = 14 - 4.905= 9. 095 �=

∆B ∆ pH

=

0. 001 Lx 0 . 25 N = 5.76568 x 10-5 eq-g HCl |0 . 095− 4.759|

Para 2mL (15mL Base débil 0.10M + 15 mL Sal base débil 0.10M + 2mL HCl 0.25M) VT = (15mL + 15mL+2ml) = 32mL = 0,032L

0.015 L x 0.1 M 0.002 L x 0.25 M − 0.032 L 0.032 L 0.15 Lx 0.1 M 0.002 Lx 0.25 M + 0.032 L 0.032 L

pOHf = 4.759 + log

pOHf = 4.759 + log

[

pOHƒ = 4.759 + log 2 pOHƒ = 5.060 pHf = 14 - 5.060 = 8.94

0.0625 0.03125

]

�=

∆B ∆ pH

=

0. 002 Lx 0 . 25 N = 1.19589 x 10-4 eq-g HCl |8 . 94 −4.759|

HALLANDO EL �exp. DEL BUFFER BÁSICO:

CÁLCULO DEL pH y DEL �teórico DEL BUFFER ÁCIDO.

III.

H2O Para 1 mL 1. Hallamos el número de moles de 1mL de HCl 0.25M n°= MxV n°=0.25mol x 0.001L n°=0.00025 mol L 2. Hallamos la concentración del agua al añadir 1mL del HCl 0.25M

n° v 0.0025mol L M= 0.031 L M=

M = 8.064516 x 10-3 mol 3. Hallamos el pH pH = -Log [H+] pH = -Log [8.064516 x 10-3] = 2.09 Para 2mL 1. HALLAMOS EL NÚMERO DE MOLES DE 2mL DE HCl 0.25M n° = M x V n° = 0.25 mol x 0.002L n° = 0.00050 mol L 2. HALLAMOS LA CONCENTRACIÓN DEL AGUA AL AÑADIR 2mL DE HCL 0.25M M=

n° v

M=

0.00050mol L 0. 032 L

M = 0.015625 mol 3. HALLAMOS EL pH pH = -Log [H+] pH = -Log [0.015625] pH = 1.81

HALANDO EN �teórico:

Hallando el Bexp.

TABLA N°04: DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD AMORTIGUADORA DE LAS SOLUCIONES BUFFER ÁCIDA Y BASICA EN COMPARACIÓN CON EL AGUA, O CON SOLUCIONES DE CLORURO DE SODIO O DE CLORURO DE POTASIO AÑADIENDO ALICUOTAS DE NaCl.

IV. NaOH

CÁLCULO DE pH Y DEL B teórico DEL BUFFER ÁCIDO

Para 1Ml pHi= 3.85 Ka = 1.75 x 10-5 pka = -log1.75 x 10-5 = 4.757 pHf = pKa + log

[ sal ]+ [ base fuerte ] [ ácido débil ]− [ ácido fuerte ]

Ácido débil = 15 mL  0.015L  [0.1M] Sal ácido débil = 15 mL  0.015L [0.1M] (15mL Ácido debil 0.10M + 15 mL Sal ácido débil 0.10M + 1mL NaOH 0.25M) VT = (15mL + 15mL+1ml) = 31mL= 0,031L

Para 2Ml pHi= 3.85 Ka = 1.75 x 10-5 pka = -log1.75 x 10-5 = 4.757 pHf = pKa + log

[ sal ]+ [ base fuerte ] [ ácido débil ]− [ ácido fuerte ]

Ácido débil = 15 mL 0.015L  [0.1M] Sal ácido débil = 15 mL  0.015L  [0.1M] (15mL Ácido debil 0.10M + 15 mL Sal ácido débil 0.10M + 2mL NaOH 0.25M) VT = (15mL + 15mL+2ml) = 32mL= 0,032L

HALLANDO EL Bexp. DEL BUFFER ÁCIDO:

V. NaOH

Cálculo del pH del Bteórico del buffer básico.

PARA 1mL pHi = 9. 72 kb= 1.74 x 10-5 pKb = -log 1.74 x 10-5 = 4. 759

(15mL Ácido debil 0.10M + 15 mL Sal ácido débil 0.10M + 1mL NaOH 0.25M) VT = (15mL + 15mL+1ml) = 31mL= 0,031L

PARA 2mL (15mL Ácido debil 0.10M + 15 mL Sal ácido débil 0.10M + 2mL NaOH 0.25M) VT = (15mL + 15mL+2ml) = 32mL= 0,032L

HALLANDO EL Bexp. DEL BUFFER BÁSICO.

VI.

CÁLCULO DEL pH Y DEL B teórico DEL BUFFER ÁCIDO H2O Para 1mL

1. HALLAMOS EL NÚMERO DE MOLES DE 1mL DE NaOH 0.25M n° = M x V n° = 0.25 mol x 0.001L n° = 0.00025 mol L 2. HALLAMOS LA CONCENTRACIÓN DEL AGUA AL AÑADIR 1mL DE NaOH 0.25M

4. HALLAMOS EL pOH pOH = -Log [OH-] pOH = -Log [8.064516 x 10-3] pOH = 2.09 5. HALLAMOS EL pH pH + pOH =14 pH = 14 - pOH pH = 14 - 2.09 pH = 11.91 1. HALLAMOS EL NÚMERO DE MOLES DE 2mL DE NaOH 0.25M n° = M x V n° = 0.25 mol x 0.002L n° = 0.00050 mol L 2. HALLAMOS LA CONCENTRACIÓN DEL AGUA AL AÑADIR 1mL DE NaOH 0.25M

3. HALLAMOS EL pOH pOH = -Log [OH-] pOH = -Log [0.015625 ] pOH = 1.81 4. HALLAMOS EL pH pH + pOH =14 pH = 14 - pOH pH = 14-1.81 pH = 12.19 HALLANDO EL B teórico

Hallando el B experimental

Gráfica 02 Gráfica 01

Bibliografía: 1. Laboratorio de soluciones ácido-base y beffer UNIVERSIDAD MAYOR facultad

de medicina [online] disponible en : https://profesoramaribelarnes.files.wordpress.com/2009/10/guia-de-laboratorionc2b03.pdf Pg.1-6 2. Quispe, L (2020) Soluciones y efectividad amortiguadora, Guía de práctica de laboratorio de Físico Química pg. 1-4...