Curvas de titulación ácido-base. Titulación de un ácido fuerte y un ácido débil, con una base fuerte.

Transcripción

1 10. Curvas de titulación ácido-base. Titulación de un ácido fuerte y un ácido débil, con una base fuerte. Problemas 1.- Determinar la concentración de dos soluciones de distintos ácidos mediante curvas de titulación phmétrica. 2.- Determinar el valor del pka del par conjugado HAc/Ac mediante una curva de titulación phmétrica. Tarea previa 1. Qué es una curva de titulación (o de valoración)? 2. A qué se le llama el punto de equivalencia en una curva de titulación? 3. Consultar el documento determinación gráfica del punto de equivalencia en AMyD y traer el material necesario. 4. Qué significa neutralizar? H base 5. Extrayendo logaritmos en la ecuación Ka, y aplicando algunas de las leyes de los ácido logaritmos, llegar a la siguiente ecuación: ph pka log base ácido QG II Curvas de titulación ácido-base Página 1

2 6. Considerando que se tienen 20mL (V i ) de HCl 0.1M y se van agregando los volúmenes de NaOH 0.1M indicados en la primera columna de la siguiente tabla, calcular, para cada adición de NaOH, lo que se indica en cada columna, para obtener en cada renglón el ph correspondiente. ml de NaOH 0.1M agregado Vi + ml de NaOH 0.1M agregado # de moles de OH agregados # moles restantes de H + [H + ] ph Ahora se analizará los puntos después de la equivalencia: ml de NaOH 0.1M agregado Vi + ml de NaOH 0.1M agregado # de moles de OH agregados # moles de OH - en exceso [H + ] ph Graficar en una misma hoja de papel milimétrico, los volúmenes de NaOH agregados en las abscisas y el ph correspondiente en las ordenadas, utilizando ambas tablas. 9. Aplicar el método mencionado en la pregunta 3, para localizar el punto de equivalencia en esta curva. QG II Curvas de titulación ácido-base Página 2

3 Curva de titulación teórica de HCl con NaOH QG II Curvas de titulación ácido-base Página 3

4 Material por equipo 20 ml de HCl 0.1M phmetro calibrado 20mL de HAc (ácido acético) 0.1M bureta 60mL NaOH 0.1M probeta papel milimétrico matraz Erlenmeyer o vaso de pp Procedimiento 1. Llenar con solución de NaOH 0.1M una bureta de 50mL. En esta operación el hidróxido de sodio será la solución titulante. Colocar 20mL de la solución de HCl 0.1M en un vaso de precipitados o un matraz Erlenmeyer. Introducir con mucho cuidado en este vaso el electrodo y la punta de la bureta (sin que ésta toque la disolución). El electrodo se encontrará previamente calibrado por el profesor o el laboratorista. No oprimir el botón de cal ya que esto hace que se pierda la calibración. Tomar el valor de ph inicial de ésta. Realizar adiciones de NaOH, agitando después de cada adición y tomar nota del valor de ph después de cada adición. (Utilizar la Tabla 1 para registrar los datos). Tabla 1 Titulación de HCl con NaOH ml de NaOH agregados ph Titulación de CH 3 COOH con NaOH ml de NaOH agregados ph QG II Curvas de titulación ácido-base Página 4

5 2. Repetir las operaciones anteriores ahora utilizando HAc 0.1M en lugar de HCl. Registrar en la Tabla 1 los valores de ph para cada adición. Graficar en una misma hoja de papel milimétrico, las dos curvas de titulación, colocando el volumen de ml de NaOH añadidos en las abscisas y los valores de ph en las ordenadas. Cuestionario 1. Qué significado físico tienen las coordenadas del punto de equivalencia? x(p.e.) = y(p.e.) = 2. Localizar el punto de equivalencia en cada una de las dos gráficas obtenidas con los datos de la Tabla 1, mediante un método gráfico. 3. Escribir la reacción llevada a cabo en la primera titulación: 4. Considerando como dato confiable a la concentración de NaOH que se empleó como titulante, calcular la concentración de la solución de HCl que se tituló. 5. Escribir la reacción llevada a cabo en la segunda titulación: 6. Considerando como dato confiable a la concentración de NaOH que se empleó como titulante, calcular la concentración de la solución de HAc que se tituló. QG II Curvas de titulación ácido-base Página 5

6 Curvas de titulación experimentales de HCl y HAc con NaOH QG II Curvas de titulación ácido-base Página 6

7 7. Cuáles son todas las especies químicas presentes en el vaso durante la titulación de HCl con NaOH? (indicar correctamente a las especies iónicas disociadas). a) En el punto inicial, antes de iniciar las adiciones de titulante: b) Durante la titulación, antes del punto de equivalencia: c) En el punto de equivalencia: d) Durante la titulación, después del punto de equivalencia: 8. Cuánto vale el ph en el punto de equivalencia? 9. Cuáles son todas las especies presentes durante la titulación de HAc con NaOH? (indicar correctamente tanto a las especies iónicas disociadas como a las moleculares). Identificar a las especies predominantes en la disolución y a las que se encuentran en muy baja concentración. a) En el punto inicial, antes de iniciar las adiciones de titulante: b) Durante la titulación, antes del punto de equivalencia: c) En el punto de equivalencia: d) Durante la titulación, después del punto de equivalencia: 10. Cuánto vale el ph en el punto de equivalencia? 11. Por qué es distinto este valor al obtenido en la titulación de HCl con NaOH? (ver respuesta al inciso c, preguntas 7 y 9) QG II Curvas de titulación ácido-base Página 7

8 12. Utilizando los datos de la gráfica de titulación de HAc con NaOH Cuánto volumen de NaOH se utilizó para neutralizar totalmente al ácido acético? 13. Utilizando los datos de la gráfica de titulación de HAc con NaOH Cuánto volumen de NaOH se utilizó para neutralizar solamente a la mitad del al ácido acético? 14. Cuánto vale el ph cuando se ha neutralizado exactamente la mitad del ácido acético? 15. Cómo son las concentraciones de ácido acético y acetato en las condiciones de la pregunta anterior? 16. Con estos valores de concentración y utilizando la ecuación que se dedujo como parte de la tarea previa, obtener el valor para el pka del ácido acético. Comparar el valor obtenido con el reportado en tablas (4.75) Usando esta misma fórmula, calcula el valor del ph cuando a).- la concentración del ácido acético es el doble de la concentración de acetato b).- la concentración de acetato es el doble de la concentración de ácido acético Conclusión Resumir la utilidad de las curvas de valoración. Manejo de residuos: Las disoluciones pueden verterse al drenaje una vez neutralizadas QG II Curvas de titulación ácido-base Página 8