CONCEPTO DE ph Como es muy común en l práctic trtr vlores muy pequeños de [H 3 O ] y de [OH - ] result más conveniente el trtmiento de esos vlores en términos logrítmicos. En 1909, Sörensen propuso l notción ph. Se denomin ph l logritmo negtivo de l concentrción de hidrogeniones o lo que es igul l logritmo de l invers de l concentrción de hidrogeniones. ph = -log [H 3 O ] ; ph = log 1/[H 3 O ] L mism notción puede ser usd pr otrs cntiddes, de modo que l plicción del logritmo negtivo se h extendido vlores de [OH - ], Kw, K, Kb, etc. Así, l [OH - ] se suele expresr como poh poh = - log [OH - ] ; poh = log 1/[OH - ] En el cso del gu pur 25 C, l [H 3 O ] = [OH - ] = 1.1-7 M, por lo tnto: ph = log 1/1.10-7 =log 1.10 7 = 7 poh = log 1/1.10-7 = log 1.10 7 = 7 ph = poh = 7 En ls soluciones ácids, el ph tiene un vlor menor de 7, en un rngo que comúnmente v de 7 hst 0 (este último vlor corresponde un [H 3 O ] 1M ó 10 0 ). En ls soluciones lclins, los vlores son superiores 7, de 7 14, este último vlor corresponde un [H 3 O ] de 1.10-14 M. Normlmente se consider que l escl de ph v desde 0 14, pero es importnte hcer notr que lguns soluciones pueden tomr vlores de ph menores que 0 o myores que 14 (por ejemplo -1 ó 15) si los vlores de l [H 3 O ] son myores que 1M o menores que 10-14 M, respectivmente ( por ejemplo 10 M ó 1.10-15 M). Ls soluciones básics tienen vlores de poh menores de 7. Aunque mbos términos, ph y poh, son útiles, en l práctic se us más l notción ph, pr indicr l cidez o l lclinidd de un solución cuos. Correspondenci entre los vlores de[h 3 O ] y de ph [H 3 O ]M 10 0 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 ph 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Acidez creciente Neutro Alclinidd Creciente 62
Debe notrse que como, en su expresión mtemátic ph= log 1/[H 3 O ], el ph disminuye cundo l [H 3 O ] ument y vicevers. Además, como ls escls de ph y de poh son logrítmics (no ritmétics), todo umento o disminución en un unidd, tnto de ph como de poh, indic un cmbio de diez veces l [H 3 O ] l [OH - ]. Teniendo en cuent que el producto iónico del gu: K w = [H 3 O ]. [OH - ] Aplicndo logritmo mbos miembros: logk w = log ([H 3 O ]. [OH - ]) ; log K w = log [H 3 O ] log [OH - ] Multiplicndo por -1 en mbos miembros: -log K w = (-log [H 3 O ])(- log [OH - ]) ; -log K w = ph poh designdo pk w log K w pk w = ph poh pk w = 14 Ejercicio de plicción L concentrción de ión hidrógeno en un muestr de cfé es de 1.10-5 M. Clcule el ph y poh. Es muestr decfé es ácid o lclin? [H 3 O ] = 1.10-5 M por definición, ph = -log [H 3 O ], esto es: -log 1.10-5, por lo tnto el ph = 5 como pk w = ph poh 14 = 5 poh entonces poh = 9 El cfétiene un ph = 5 y poh = 9, por lo tnto es ácido. Cálculo de ph en soluciones cuoss de distintos sistems Pr el estudio y desrrollo del problem del cálculo de ph, se utilizrá l teorí de ácidos y bses de Bronsted-Lowry, como sí tmbién los principios de iguldd molr mteril, iguldd eléctric, iguldd protónic, y ls ecuciones de distribución de especies en función del ph. El fenómeno ácido-bse en soluciones cuoss 1- Autoionizción del gu El gu present un comportmiento nfiprótico, es decir, se trt de un sustnci nfóter, y que puede comportrse como ácido y como bse. El gu, incluso cundo es pur, contiene un concentrción muy bj de iones que pueden detectrse en medids de conductividd eléctric muy preciss. Este hecho se justific teniendo en cuent que lguns moléculs ctún como ddors y otrs como ceptors de protones, de cuerdo con l siguiente rección ácido-bse que se denomin como utoprotólisis o utoionizción del gu. 63
H 2 O OH - H H H 2 O H 3 O H 2 O H 2 O OH - H 3 O ácido 1 bse 2 bse 1 ácido 2 En est rección intervienen dos sistems protolíticos diferentes: H 2 O/OH - y H 3 O /H 2 O. L constnte de equilibrio correspondiente est rección será l siguiente: K W = [ H3 O ][ HO ] [ H O] 2 Teniendo en cuent que l ctividd (concentrción) de un sustnci pur (el disolvente) es igul l unidd. K W 3 2 [ H O ][ ] = HO Est constnte se conoce como constnte de utoprotólisis o utoionizción del gu o producto iónico del gu. Pr un tempertur de 25ºC, el vlor de est constnte es de 10-14. Cundo sobre el gu pur se dicion un ácido o un bse, l concentrción originl de iones hidrógeno se verá modificd. Por efecto del citdo crácter nfiprótico del solvente, frente los ácidos ceptrá protones (comportándose como bse) en tnto que frente ls bses, cederá protones (comportándose como ácido). El gu, no es por lo tnto, un simple medio de soporte que permite los ácidos y ls bses desplegr sus propieddes crcterístics, sino que interviene ctivmente en el proceso de protólisis. En gu pur, que es considerd neutr, ls concentrciones de los iones hidronio e hidroxilo son igules 14 [ H O ] [ HO ] = K = 3 = w 10 Ls concentrciones de los iones hidronio e hidroxilo se utilizn pr medir l cidez o bsicidd de un disolución: medio neutro [H 3 O ] = [OH - ] = 10-7 M medio ácido [H 3 O ] > 10-7 M, [OH - ] < 10-7 M medio básico [H 3 O ] < 10-7 M, [OH - ] > 10-7 M Ls concentrciones de estos iones en disolución son generlmente cntiddes pequeñs, normlmente menores de 1 M y, menudo, mucho menor. Con el objeto de simplificr l escritur del vlor numérico de ests concentrciones, en 1909 el bioquímico dnés SorenSorensen introdujo el concepto de ph pr indicr el potencil del ion hidrógeno. En función de [H 3 O ] el concepto de ph se puede definir como: 64
ph = - log [H 3 O ] De modo nálogo se puede definir l mgnitud poh. poh = - log [OH - ] Se puede obtener otr expresión útil tomndo el logritmo cmbido de signo de l constnte K w, que se h indicdo pr 25ºC e introduciendo el símbolo pk w. K w = [H 3 O ] [OH - ] = 10-14 - log K w = - log ([H 3 O ] [OH - ]) = - log (10-14 ) pk w = - (log [H 3 O ] log [OH - ]) = - (- 14) pk w = (- log [H 3 O ]) (- log [OH - ]) = 14 pk w = ph poh = 14 Como se mencionó nteriormente, pr el estudio de los equilibrios en disolución, l definición más decud es l dd en l teorí de Bronsted-Lowry. Teorí de ácidos y bses de Bronsted y Lowry Fue propuest en 1923 por J.N. Bronsted en Dinmrc y T.M. Lowry en Grn Bretñ de form independiente, y consider los ácidos como sustncis que en disolución ceden protones y ls bses como sustncis que en disolución ceptn protones. Un ácido y l bse que se form cundo cede un protón (bse conjugd) constituyen un sistem conjugdo. Un ácido y su bse conjugd formn un prej ácido-bse. Tnto los ácidos como ls bses pueden ser moléculs neutrs, ctiones o niones. NH 4 NH 3 H CH 3 COOH CH 3 COO - H H 2 CO 3 HCO 3 - H HCO 3 - CO3 2- H Alguns sustncis, como el ion bicrbonto, pueden ctur como ácido y como bse. Ests sustncis se ls conoce como nfóters, y su comportmiento se dice que es nfiprótico. Los equilibrios nteriormente indicdos no pueden tener lugr de mner isld, y que un protón tn solo puede existir libre en disolución cuos 10-14 segundos debido su pequeño rdio iónico y su crg positiv (densidd de crg positiv lt). De este modo, el protón se une inmeditmente otr molécul o ion, normlmente un molécul de disolvente. Así, ls recciones 65
indicds sólo tienen lugr si dos pres ácido-bse o sistems protolíticos se encuentrn presentes simultánemente en l disolución. sistem 1 ácido 1 bse 1 H sistem 2 H bse 2 ácido 2 ácido 1 bse 2 bse 1 ácido 2 De este modo, un rección ácido-bse es el resultdo de un trnsferenci de protones entre el ácido y l bse de dos sistems protolíticos. Est trnsferenci de protones se conoce como protólisis. El comportmiento como ácido o bse de un determindo compuesto viene determindo en grn prte por ls propieddes del disolvente en el que está disuelto. En este curso tn solo se trtn los equilibrios en disolución cuos, pero hy que sber que el comportmiento de ls especies ácids o básics puede ser diferente en otros disolventes. Cundo el disolvente es gu, ést puede ctur como ácido o bse en función de ls crcterístics del soluto. Disolución de ácido cético en gu CH 3 COOH CH 3 COO - H H H 2 O H 3 O CH 3 COOH H 2 O CH 3 COO - H 3 O ácido 1 bse 2 bse 1 ácido 2 El ctión H 3 O represent el ácido conjugdo de l bse H 2 O y se denomin ion hidronio. Disolución de moníco en gu NH 3 H NH 4 H 2 O HO - H NH 3 H 2 O NH 4 HO - bse 1 ácido 2 ácido 1 bse 2 El nión OH - es l bse conjugd del ácido H 2 O y se denomin ion hidroxilo Así, l cidez o bsicidd de un disolución se puede expresr utilizndo ests mgnitudes: medio neutro ph = poh = 7 medio ácido ph < 7, poh> 7 medio básico ph > 7, poh< 7 66
Por lo expuesto en el gu no puede existir un ácido más fuerte que el ion hidrónio, como tmpoco un bse más enérgic que el ion hidroxilo. Constntes de equilibrio ácido-bse L fuerz de un especie químic como ácido (cpcidd de ceder protones) o como bse (cpcidd de ceptr protones) es en relidd l medid del grdo de desplzmiento de l rección ácido-bse con el disolvente (en nuestro cso gu). En el cso de un ácido, éste será más fuerte cunto más desplzd hci l derech esté l siguiente rección: HA H 2 O A - H 3 O A est rección le corresponde un constnte de equilibrio que recibe el nombre de constnte de disocición, ionizción o protólisis K [ H O ][ A ] = 3 [ AH] El vlor de est constnte sirve como medid cuntittiv de l fuerz de un ácido en disolución cuos. Si es myor que l unidd, el equilibrio estrá desplzdo hci l derech y el ácido será fuerte. Cunto myor se el vlor de l constnte, myor será l fuerz del ácido. Pr un bse se puede escribir un rección nálog con su correspondiente constnte de equilibrio. A - H 2 O HA HO - Si se multiplicn ls expresiones correspondientes ls constntes de disocición de un ácido y su bse conjugd se comprueb que el producto de mbs es igul l constnte de utoprotólisis del gu. K K b = [H 3 O ] [HO - ] = K w Sistems ácido-bse monopróticos Se trt de quellos sistems en los que sólo se intercmbi un protón. Se pueden clsificr en ácidos y bses fuertes y ácidos y bses débiles. Ácidos y bses fuertes Se trt de compuestos que reccionn completmente con ls moléculs del disolvente (gu). Se considern ácidos fuertes quellos que cundo se disuelven en gu se encuentrn, prácticmente, totlmente disocidos y su constnte de disocición es mucho myor que l unidd. HA H 2 O A - H 3 O K >> 1 En cmbio, l rección de utoionizción del gu se produce en un extensión muy pequeñ. Así pues, en el cso de un disolución cuos de un ácido fuerte, l únic fuente significtiv de iones hidronio es el ácido fuerte, y l contribución de l utoionizción del gu puede desprecirse menos que l disolución se muy diluid. 67
Ls bses fuertes más frecuentes son hidróxidos iónicos. Cundo ests bses se disuelven en gu, ls moléculs de gu seprn l ctión y l nión (HO - ) de l bse. Como l utoionizción del gu se produce en un extensión muy limitd, es un fuente desprecible de iones (HO - ). Así, l clculr l [HO - ] en un disolución cuos de un bse fuerte, ést es l únic fuente importnte de HO -, menos que l disolución se muy diluid. BOH B HO - K b >> 1 Ácidos y bses débiles Se trt de compuestos que se disocin prcilmente en gu, por lo que l hor de hcer los cálculos hy que considerr tmbién el equilibrio de utoionizción del disolvente. Así, cundo un ácido débil se disuelve en gu hy que considerr los siguientes equilibrios ácido-bse, con sus correspondientes constntes. [ ][ ] HA H 2 O A - H 3 0 H 3 O A = K [ AH] 2 H 2 O OH - H 3 O K w = [H 3 O ] [OH - ] En el cso de un bse débil del tipo A - (procedente de un sl con ctión neutro, NA, KA, etc.), cundo se disuelve en gu hy que considerr los siguientes equilibrios ácido-bse: A - H 2 O HA OH - K W [ HA][ HO ] K b = = K [ A ] 2 H 2 O OH - H 3 O K w = [H 3 O ] [OH - ] Distribución de ls especies ácido-bse en función de l concentrción de iones hidrógeno. 1- Ácido monoprótico débil (HA) Si se disuelve un ciert cntidd de moles de un ácido monoprótico débil en gu, de modo de tener un volumen finl conocido de solución, del totl de ácido gregdo, un prte permnecerá indisocido, y el resto se disocirá: [ A ][ H ] AH A H K = (1) [ AH] Escribiendo l ecución de iguldd molr: IM: C = [HA] [A - ] (2) Pr conocer como vrín ls concentrciones de A - y HA medid que se modific l concentrción de protones, se combinn ls ecuciones 1 y 2. Si se quiere conocer, por ejemplo, como vrí l concentrción de A - se relizn los siguientes psos: 68
Y sustituyendo en l ecución (2): C= De donde De l ecución (1) result: [ A ][ H ] [ AH] = [ A ][ H ] [ A ] K C= [ A ] = [ H ] K [ H ][ A ] [ A ] K K K K [ A ] = C K [ H ] K (3) De mner completmente nálog se clcul l concentrción de HA, despejndo en (1) el vlor de concentrción del A - y reemplzndo en (2), con lo que se lleg : [ H ] [ HA] = C [ H ] K (4) Ls funciones nteriores pueden representrse como se observ en l figur 1, donde en el eje de ls bsiss se sitún los vlores de ph y en ls ordends se colocn ls frcciones molres [A - ]/C y [AH]/C. L sum de mbs frcciones molres es igul l unidd, puesto que si en l ecución de iguldd molr (2), se divide miembro miembro por C, se tendrá: 1.0 0.8 [HA]/C C = C [A - ]/C [ AH] [ A ] = 1 C C Por lo tnto, en l representción gráfic, pr cd vlor de [H ], que se expres como ph, l frcción molr de AH más l frcción molr de A - sumrá siempre l unidd. Frcción Molr α 0.6 0.4 0.2 0.0 pk 0 1 2 3 4 5 FIGURA 1 ph Pr cierto vlor de ph, mbs frcciones serán igul 0,5 (punto de intersección en l figur 1): [ AH] [ A ] = = 0, 5 C C Anlizd l ecución de equilibrio en es situción prticulr, se deduce que en ese punto [H ] = K y en consecuenci ph = pk 69
Cálculo de l concentrción de iones hidrógeno en soluciones cuoss Aunque y se h señldo l cpcidd del gu de comportrse indistintmente como ácido o como bse, rzón por l cul se dice que es un solvente nfiprótico, es importnte volver insistir en este specto, fin de dejr clro el fenómeno ácido-bse y el cálculo de l concentrción de iones hidrógeno en soluciones cuoss. Cundo sobre el gu se dicion un ácido culquier, en l solución se tendrán en relidd dos ácidos: el gregdo y el gu, que se influirán recíprocmente regulndo l mgnitud de ls disociciones respectivs. Un hecho completmente similr ocurre cundo en vez de un ácido se dicion un bse. Esto muestr que el gu desempeñ un rol ctivo en el fenómeno de protolisis y un ácido o un bse cederán o tomrán protones en solución cuos no solo en l medid en que estos tiendn disocirse, sino demás, en l medid en que el gu se cpz de tomr o ceder protones respectivmente. Pr clculr l concentrción de protones, y en consecuenci el ph, en soluciones cuoss, es necesrio plnter un expresión lgebric en l cul solmente figuren [H ], constntes de disocición y concentrciones nlítics. Esto se reliz plicndo l ecución de Iguldd Protónic, ls ecuciones de distribución de especies ácido-bse en función de l concentrción de iones hidrógeno, y l expresión de producto iónico del gu. Si bien prtir de l ecución sí logrd se llegrá l vlor numérico correcto de [H ], l resolución mtemátic exct implic cálculos lrgos y tediosos. Teniendo en cuent l exctitud requerid pr este cálculo en químic nlític, se pueden simplificr ls ecuciones riguross, eliminndo ciertos términos que por su pequeñ mgnitud resultn desprecibles. Nturlmente, pr que se mnteng l exctitud del dto numérico finl, tod simplificción deberá ser criterios y pr ello el conocimiento químico del sistem es imprescindible. 1- Ácidos Monopróticos Cundo se dicion un ácido HA l gu se cumplirán los siguientes equilibrios: HA A - H H 2 O OH - H Aplicndo el principio de Iguldd Protónic: L sum de equivlentes de ácido producidos es igul l sum de equivlentes de bse producidos. I.P. : [H ] = [A - ] [HO - ] Reemplzndo [A - ] y [HO - ] por sus igules: [ H ] = C K K W [ H ] K [ H ] (12) 70
Est ecución permite clculr l [H ] en soluciones cuoss de ácidos monopróticos, y sen fuertes o débiles, diluidos o concentrdos. Según el cso puede ser simplificdo de diferente mner, continución se ejemplificn lgunos csos. - Ácidos Fuertes Ddo que en este cso el ácido se encuentr prácticmente todo disocido, el vlor de K será muy grnde, comprdo con l [H ] en el denomindor de l ecución (12) K K W K W [ H ] = C = C K [ H ] [ H ] 2 y [ H ] = C[ H ] K e igulndo de donde cero 2 [ H ] C[ H ] K = 0 C C [ H ] = K W 2 4 W W 2 (13) L ecución (13) es correct y complet pr clculr l [H ] en soluciones diluids de un ácido fuerte. Cundo l concentrción del ácido no es demsido bj ( C 10-6 ), el término K W bjo el rdicl, es desprecible: [ ] 2 C C H = = 2 2 4 C 2 [ H ] = C (14) b- Ácidos Débiles En este cso el ácido se encuentr sólo prcilmente disocido, de cuerdo con l nturlez del ácido considerdo, y con su dilución, pueden presentrse ls siguientes lterntivs. b.1- [H ] >>K En solución de ácidos suficientemente débiles o ún medinmente débiles pero concentrdos, se cumplirá que [H ] >>K. L ecución (12) puede trnsformrse entonces en: K KW [ H ] = C H H de donde [ ] [ ] 2 [ H ] = C K KW 71
y finlmente [ H ] = C K K W (15) L sustitución por los vlores numéricos en concretos en l ecución (15), permitirá inferir si mbos términos de l sum, por ser de mgnitud similr deben ser computdos o si puede desprecirse K W. Cundo este se el cso, l ecución (15) quedrá: [ H ] = C K (16) De est expresión se deduce que, en concordnci con lo que podrí esperrse, que l concentrción de protones será tnto myor cunto más concentrdo se el ácido y cunto myor se su constnte de disocición. b.2- [H ] <<K Como cso extremo, cundo l solución se muy diluid, podrá drse el cso en que [H ] <<K (siempre que K se suficientemente myor que 10-7 ) y será entonces desprecible[h ] en el denomindor de l ecución (12), quedndo un ecución cudrátic. 2- Bses Monoprótics L concentrción de [HO - ] en soluciones de bses puede clculrse utilizndo un rzonmiento completmente nálogo l expuesto pr ácidos. Ls expresiones serán entermente similres: - Bses Fuertes l ecución complet será: y l simplificd: 2 Cb Cb [ HO ] = K W 2 4 [ HO ] = Cb (18) (17) b- Bses Débiles ecución complet: y simplificd: [ HO ] = Cb K b K W (19) [ HO ] = Cb K b (20) Culquier se el cso, l [H ] se podrá clculr usndo l relción: [ H ][ HO ] = K W 72
3- Mezcls de Ácidos y Bses Monoprótics en Concentrciones Equivlentes - Ácido Fuerte - Bse Fuerte ( Tipo NHO - HCl) Un mezcl en cntiddes equivlentes de un ácido fuerte con un bse fuerte, conducen un sl neutr. L concentrción de iones hidrógeno en estos csos, es igul que en el gu pur. b- Ácido Débil - Bse Fuerte ( Tipo CH 3 COOH - NOH) Est mezcl se comport en solución cuos como un bse débil, y que de l rección de neutrlizción result: CH 3 COON CH 3 COO - N El ión cetto tiene tendenci combinrse con los protones del gu, pr formr ácido cético, sólo prcilmente disocido. CH 3 COO - H CH 3 COOH L concentrción de HO - puede clculrse plicndo l ecución (19) en l cul es necesrio reemplzr K b por su equivlente K W / K, en donde K es l constnte de disocición del ácido conjugdo (cético en nuestro ejemplo) K W [ HO ] = Cb K W (21) [ ] K Donde Cb es l concentrción de l sl. K W HO = Cb (22) K c- Ácido Fuerte- Bse Débil ( Tipo HCl NH 4 HO) El mismo rzonmiento cbe pr l sl de un ácido fuerte y bse débil, por ejemplo NH 4 Cl NH 4 Cl NH 4 Cl - NH 4 NH 3 H El reemplzo en l ecución (15) de K por su equivlente K W / K b, en donde K b es l constnte de disocición de l bse conjugd (moníco en nuestro ejemplo), permite deducir ls ecuciones: K W [ H ] = C K W (23) [ ] K b K W H = C (24) K b C qued expresd en l práctic por l concentrción nlític de l sl. d- Ácido Débil - Bse Débil ( Tipo CH 3 COOH - NH 4 HO ) Cundo l gu se gregue un sl de este tipo, genéricmente AB, se cumplirán los siguientes equilibrios: H 2 O H HO - K W A - H HA K B H 2 O H BHO K b 73
Relizndo l IP y poniendo ls concentrciones en función de vlores conocidos y útiles pr el cálculo de l concentrción de iones hidrógeno se lleg l siguiente expresión: K [ H ] = K W (25) K b e- Ácido Débil - Bse Conjugd ( Tipo CH 3 COOH - CH 3 COON ) Ls soluciones que contienen un ácido débil y su bse conjugd constituyen un solución reguldor ácido-bse (buffer o tmpón). En estos sistems se cumplen los siguientes equilibrios: CH 3 COOH CH 3 COO - H CH 3 COO - H CH 3 COOH b H 2 O H HO - Formulndo l ecución de Iguldd Protónic: I.P. : [H ] = [CH 3 COO - ] [HO - ] - [CH 3 COOH] Donde: [CH 3 COO - ] y [CH 3 COOH] representn solmente l concentrción molr de l especie niónic y del ácido producids en ls recciones y b respectivmente. Reemplzndo en I.P. por vlores equivlentes: K W K [ ] [ H ] H = C Cb [ H ] [ H ] K [ H ] K K W C K Cb [ ] [ H ] H = [ H ] [ H ] K Multiplicndo mbos miembros por[ H ] 2 2 [ ] [ H ] C K Cb [ H ] H = K W [ H ] K y multiplicndo miembro miembro por ([ H ] K ) [ ] 3 [ ] 2 H H K = [ H ] K K K [ H ] C K Cb [ H ] 2 W Teniendo en cuent que los vlores de C y Cb en ls soluciones reguldors osciln usulmente entre 0,05 y 0,2 M, result evidente que en l iguldd nterior los términos que no contienen C o Cb serán desprecibles frente quellos que los incluyen. Por lo tnto l expresión puede simplificrse sin que se fecte el resultdo finl. W [ H ] C K = Cb [ H ] de l que deriv 2 [ H ] C = K (26) Cb 74
f- Bse Débil - Ácido Conjugd ( Tipo NH 3 NH 4 ) El rzonmiento es nálogo l nterior, llegndo l siguiente expresión: [ HO ] = K b Cb C (27) Bibliogrfí 1- I. M. Kolthoff, E. B. Sndell, E. J. Meehn, S. Bruckenstein. Análisis Químico Cuntittivo. Ed. Nigr, Bs. As., 1972. 2- Roger G. Btes. Determintion of ph. Theory nd prctice. John Wiley & Sons, 1973. 3- Lrry G. Hrguis. Anlyticl Chemistry Principles nd Techniques. Prentice Hll, Englewood Cliffs, New Jersey, 1988. 4- Dniel C. Hrris. Exploring Chemicl Anlysis, W. H. Freemn nd Compny, New York, 1997. 5- Jmes N. Butler. Ionic Equilibrium. Solubility nd ph Clcultions, John Wiley & Sons, 1998. 75
VOLUMETRIA ACIDO-BASE O DE NEUTRALIZACIÓN Medinte l volumetrí ácido-bse se pueden vlorr sustncis que ctúen como ácidos o como bses y ls recciones que trnscurren según los csos pueden formulrse sí: (escribiendo protones en lugr de iónhidrónio por simplicidd) Rección entre ácido fuerte-bse fuerte H HO - H 2 O Rección entre ácido fuerte-bse débil H A - AH H 2 O Rección entre ácido débil-bse fuerte AH HO - A - H 2 O Pr seguir el trnscurso de un vlorción ácido-bse se recurre ls curvs de titulción, que resultn de relizr un gráfico de ph (en ordends) versus frcción tituld (en bsciss). L curv que se logr, present un form sigmoide, correspondiendo el slto brusco de ph l zon del punto finl. Siempre se trt, pr segurr un myor exctitud en l vlorción, que l vrición de los vlores de ph en l vecindd del punto finl se elevd; esto se consigue en prte, titulndo con especies fuertes (H o HO - ). Pr detectr ese slto de ph (y por lo tnto el punto finl de l vlorción) se coloc dentro del vso de titulción un indicdor ácido-bse decudo. Los indicdores ácido-bse son, en generl, ácidos o bses débiles de nturlez orgánic, pr los cules se cumple que ls especies que formn el pr ácido-bse presentn colores distintos. L oscilción de los electrones entre ests dos forms extrems es l responsble de l bsorción de l energí rdinte. En este cso, se dice, que el rngo de frecuenci de oscilción corresponde l gm del color zul. Esto hce que el compuesto muestre el color complementrio (mrillo). L rección de protolisis pr un indicdor que se comporte como un ácido será: IndH H 2 O Ind - H 3 O Form ácid Form básic L expresión de l constnte de equilíbrio pr l disocición de un indicdor ácido es l siguiente: 76
K [ H O ][ Ind ] 3 = (1) [ IndH] reordenndo [ ] [ IndH] H O = K [ Ind ] 3 (2) Puede verse que l concentrción de H 3 O determin l relción entre ls forms ácid y básic conjugd del indicdor. Cundo se trbj con un indicdor dicromático cuys forms extrems presentn colores distintos, de intensidd semejnte, el ojo humno tiene un cpcidd limitd pr detectr un de ls forms extrems cundo predomin l otr. Será fctible l observción del color de un de ls especies del indicdor, estndo presente l otr, cundo ls relciones de concentrciones sen superiores de 10 1. (Ind - ) / (IndH) < 0,1ó (Ind - ) / (IndH) > 10 (I) (II) En (I) el ojo percibe el color correspondiente l form ácid del indicdor. En (II) el ojo percibe el color correspondiente l form básic del indicdor. Sí ls dos relciones de concentrciones se sustituyen en l ecución (2), se puede estimr el mrgen de concentrciones de H 3 O que se requieren pr que ocurr un cmbio completo en el color del indicdor. Así por ejemplo pr el color completmente ácido: [ ] [ 10] H O K 3 De mner similr pr el color purmente básico: [] 1 [ ] [] 1 H O K 3 Pr obtener el intervlo de virje del indicdor, se tomn los logritmos negtivos de ls dos expresiones nteriores: [ 10] Intervlo de ph del indicdor = log 10 K log K 10 Intervlo de ph del indicdor = pk ± 1 ( 1) pk = 1 pk 77
0,1% El indicdor decudo pr un dd volumetrí, será quel cuyo rngo de virje Punto Finl Punto de Equivlenci quede incluido dentro de los extremos del punto finl volumétrico y de preferenci conteng l punto estequiométrico. Como puede inferirse, el punto de - 0,1% equivlenci corresponde un único vlor, en tnto que el punto finl es, en rigor un ámbito. Pr ilustrr el mecnismo por el cul se cumple el cmbio de color, tomremos el cso sencillo de un indicdor monocromático, tl como el p-nitrofenol, cuy form ácid es incolor y l form lclin es mrill. Este compuesto present un hidroxilo fenólico que es el responsble de su comportmiento ácido-bse (Fórmul 1). L interpretción nterior sobre el cmbio de color de un indicdor, est bsd exclusivmente en un fenómeno de protólisis (Teorí de Ostwld). Sin embrgo, el proceso es más complejo, pues l verdder estructur del nión corresponde l de un híbrido de resonnci (Fórmul 2). L oscilción de los electrones entre ests dos forms extrems es l responsble de l bsorción de l energí rdinte. En este cso, se dice, que el rngo de frecuenci de oscilción corresponde l gm del color zul. Esto hce que el compuesto muestre el color complementrio (mrillo). OH O - O - O H NO 2 NO 2 N O N O- incoloro mrillo O O Formul 1 Formul 2 78
QUÍMICA ANALÍTICA I VALORACIÓN DE UN ÁCIDO O BASE TIPO L rección en que se bs es: H HO - H 2 O K Eq = 1/ K w Como se h dicho nteriormente, el curso de un vlorción puede seguirse trvés de un curv de titulción. Pr clculr el ph que corresponde en cd punto de l titulción es necesrio conocer ls distints especies iónics o moleculres presentes, y sus correspondientes comportmientos ácido-bse pr luego plicr l ecución que nos drá l concentrción protónic. En el cso de l vlorción de un ácido fuerte con un bse fuerte se presentn tres situciones bien diferencids, lo lrgo del proceso: 1) Desde el comienzo de l titulción y hst el punto de equivlenci, sin incluirlo, se est en presenci de un ácido fuerte y l ecución usr pr conocer l concentrción protónic será: [H ] = C, donde C es l concentrción del ácido remnente; slvo en ls zons muy próxims l punto finl, donde se deberá usr: [ ] 2 C C H = 2 4 K w 2) En el punto de equivlenci se está en presenci del nión del ácido y del ctión de l bse titulnte (cuys cpciddes pr modificr el ph son debilísims) y el gu; por lo tnto: [ ] H = Kw 3) Psdo el punto de equivlenci se hll en exceso l bse titulnte: [HO - ] = K w / [H ] = C b A continución se hlln tbuldos los dtos de un vlorción de 20 ml de un ácido fuerte 0,100 N con un bse fuerte 0,100N (desprecindo dilución). Volumen Concentrción ph diciondo protónic 0 10-1 1,0 2 910-2 1,05 10 510-2 1,3 18 110-2 2,0 19,8 110-3 3,0 19,98 110-4 4,0 20 110-7 7,0 20,02 110-10 10,0 22 110-12 12,0 79
QUÍMICA ANALÍTICA I 1- Antes de comenzr l titulción se tiene un ácido fuerte de concentrción 0,100N, entonces [H ] = 10-1 N y ph = 1 2- Se hn diciondo 2 ml de l bse. Si se tiene en cuent que l concentrción inicil er 0,100N, entonces l [H ] = (18x0,1)/20 = 9 10-2 N ph = 1,05 3-6 Estos puntos se clculn de l mism form que 2. Obsérvese que el punto 6 corresponde uno de los extremos del punto finl. [ ] w 7- Se h rribdo l punto de equivlenci H = K = 10-7 N ph = 7,0 8- Aquí se tiene un exceso de bse. L normlidd de l bse será [HO - ] = (0,02x0,100)/20 = 10-4 N ph = 10 9- Se clcul igul que 8. En l grfic, puede verse que los vlores de ph que corresponden l punto finl volumétrico están comprendidos entre 4 y 10, culquier indicdor que vire en este rngo será decudo pr detectrlo. 12 Acido fuerte- Bse fuerte 10 8 ph 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 Vol. de bse diciondo [ml] 80
QUÍMICA ANALÍTICA I PREPARACIÓN DE UN ÁCIDO TIPO Y NORMALIZACIÓN L preprción de soluciones de ácidos o bses fuertes, de título exctmente conocido, es de sum importnci. Estos rectivos serán utilizdos tod vez que se deb plicr un volumetrí de neutrlizción. Ls soluciones de ácido clorhídrico serán ls más utilizds unque pueden usrse tmbién los ácidos sulfúrico, perclórico o rrmente nítrico. L solución de ácido clorhídrico concentrdo, tl como se expende en el comercio, no es ptrón primrio, por lo tnto, no pueden preprrse soluciones de título conocido por pesd direct. Generlmente se prepr un solución de título proximdo y luego se normliz. Medinte los dtos de densidd y porcentje (p/p) del ácido concentrdo, se clcul el volumen de ácido concentrdo tl que, llevdo volumen definido, se obtiene l concentrción (proximd) requerid. Luego se control exctmente el título de est solución contr un ptrón primrio lclino. En nuestro trbjo práctico usremos crbonto de sodio nhidro como ptrón primrio lclino, pr l normlizción del ácido obtenido. L curv de titulción pr un bse poliprótic como es el cso de CO 2-3, present dos puntos de inflexión, tl como se muestr en l siguiente figur, correspondientes l incorporción de un H por mol de crbonto o de dos protones por mol de crbonto. Siendo el vlor de ls constntes de equilibrio de disocición pr el ácido crbónico K 1 = 4,45 10-7 y K 2 = 4,69 10-11 (I) CO 3 2- H HCO 3 - K b1 = 10-14 /4,69 10-11 PEq CO 3 2- = PM (II) HCO 3 - H H 2 CO 3 K b2 = 10-14 /4,44 10-7 PEq CO 3 2- = PM/2 81
QUÍMICA ANALÍTICA I Punto Especies Concentrción protónic 1 CO 3 2- Entre 1 y 2 CO 3 2- / HCO 3-2 HCO 3 - [ ] HO = K C w b K 2 [ ] C H = K 2 Cb [ H ] = K 1 K 2 Entre 2 y 3 HCO 3 - / H 2 CO 3 [ ] C H = K 1 Cb 3 H 2 CO 3 [ H ] = C K 1 12 1 10 2 Fenolftlein 8 ph 6 4 3 Verde de Bromo Cresol 2 0 0 5 10 15 20 25 30 Vol. de ácido diciondo [ml] Los puntos de inflexión corresponden ls instncis de l vlorción donde se completn ls recciones (I) y (II) (ph = 8,3 y 3,6 respectivmente). Los indicdores fenolftlein y verde de bromocresol, tienen rngos de virje que contienen los vlores ntes menciondos, y se utilizn pr detectr los puntos finles correspondientes. Con respecto l fenolftlein es preciso tener en cuent lgunos detlles fundmentles: l fenolftlein es un indicdor monocromático, y por lo tnto, su ámbito de virje depende de su concentrción. Además, su indicción del punto finl es solo proximd, pues l desprición del color rosdo se produce trdímente con respecto l punto estequiométrico. Se obtienen buenos resultdos con el método de Kolthoff y Sndell, en cul se trbj con dos indicdores (fenolftlein y verde de bromocresol). Primermente se titul hst el virje de l fenolftlein (en frió), con lo cul se conocerá proximdmente el volumen de rectivo titulnte que corresponderá l segundo punto finl. Sobre l mism solución se dicion verde de bromocresol y se titul en frió hst l primer prición del color verde. Luego se hierve l solución pr expulsr el CO 2 y por lo tnto se destruye l incertidumbre en el vlor de su concentrción, l vez que se elimin uno de los componentes del tmpón presente. 82
QUÍMICA ANALÍTICA I Se termin l titulción (en frío) hst l primer prición del color verde. El punto finl que se obtiene result muy nítido. PREPARACIÓN DE BASE TIPO Los hidróxidos más comúnmente usdos en l preprción de un bse tipo son los de sodio, potsio o brio. Ninguno de ellos es, sin embrgo, ptrón primrio y todos se contminn fácilmente con humedd y dióxido de crbono (psndo crbonto), por lo que sus soluciones se deben normlizr un vez preprds. L presenci de ión crbonto en ls soluciones de bses fuertes ocsionn inconvenientes que dependen de l nturlez del ácido tituldo (fuerte o débil) y del indicdor usdo. Por est rzón es necesrio eliminr el crbonto inicilmente presente en l drog sólid, y mntener protegid luego l solución de l contminción tmosféric, durnte l conservción. Pr tl fin se prepr un solución de hidróxido de sodio concentrdo (50 % p/v), donde el crbonto de sodio es prácticmente insoluble. El sólido se elimin entonces por filtrción trvés de un crisol de Gooch, en tmósfer libre de dióxido de crbono, o bien se lo dej sedimentr, utilizándose el líquido límpido sobrendnte. De este último se tom l cntidd necesri y se diluye un volumen prefijdo con gu destild recientemente hervid, enfrid, y conservd de modo de evitr su contminción, en frscos de polietileno con tp. El procedimiento descripto no sirve pr l preprción de hidróxido de potsio libre de crbontos, pues el crbonto de potsio es demsido soluble en hidróxido de potsio concentrdo. L normlizción de un bse se prctic con un ptrón primrio ácido (biftlto de potsio, ácido benzoico, ácido sulfámico, biyodto de potsio, etc.). Utilizremos el biftlto de potsio, K 2 =4 10-6 según l siguiente rección: HC 8 H 4 O 4 - HO - C 8 H 4 O 4 2- H 2 O PEq = PM L curv de titulción corresponde l de un ácido diprótico en l segund región tmpón, formándose en el punto estequiométrico l bse ftlto. El indicdor utilizdo es fenolftlein. 83
QUÍMICA ANALÍTICA I PRÁCTICO DE LABORATORIO Nº 4 PREPARACIÓN Y NORMALIZACIÓN DE UN ÁCIDO TIPO Y DE UNA BASE TIPO OBJETIVOS Aplicr los conceptos de normlizción, ptrón primrio y ptrón secundrio. Mnejo de mteril volumétrico. Clculr en función de los dtos de titulción, l concentrción del ácido y de l bse, expresndo los resultdos como normlidd. PARTE EXPERIMENTAL Mteriles Rectivos Mtrz de 250 ml. Vso de precipitción de 50 ml. Erlenmeyer de 250 ml. Buret de 25 ml. Pipet grdud 1/10. Pipet doble foro de 20 ml. Embudo pr buret. Mechero, trípode, tel de minto HCl ( c ) Crbonto de sódio nhidro. NOH(c) 50% (p/v) Biftlto de potsio 0,1N Ac. clorhídrico de conc. prox. 0,1N Fenolftleín 0,1% em ol. Verde de bromocresol 0,1 % em ol. Hidróxido de sodio de conc. prox. 0,1N PROCEDIMIENTO A) Preprción de ácido clorhídrico de concentrción proximd 0,1 N: Los ácidos inorgánicos se encuentrn en el comercio en form de soluciones concentrds. Con el vlor de densidd y l concentrción porcentul peso en peso (% p/p) indicdo en el rótulo puede clculrse el volumen necesrio pr preprr un solución de título proximdo, l cul se normliz luego contr un ptrón primrio lclino o hidróxido de sodio vlordo. Técnic 1- Clcule prtir de los vlores de densidd y porcentje peso en peso el volumen de ácido necesrio pr preprr 250 ml de un solución de concentrción proximd 0.1N. 2- Lleve el volumen nteriormente clculdo un mtrz de 250 ml. 4- Complete con gu destild hst el foro. B) Vlorción del HCl con N 2 CO 3 (p..) nhidro El titulnte ácido clorhídrico puede vlorrse utilizndo hidróxido de sodio vlordo o el ptrón primrio crbonto de sodio. Ls ecuciones pr ests recciones son: H H H HO CO HCO H = 3 3 2 O HCO H 2 3 CO 3 84
QUÍMICA ANALÍTICA I En el comercio puede dquirirse crbonto de sodio pr nálisis con 99,9 % de purez. Normlmente el rectivo contiene humedd, por tl motivo se debe secr en estuf 100ºC 110ºC durnte medi hor y dejr enfrir en desecdor, ntes de su empleo. Se titul el ácido clorhídrico de concentrción proximd 0,1 N, usndo fenolftleín como indicdor, hst que l solución quede incolor. En este punto el ion crbonto se hbrá trnsformdo en bicrbonto, con un poco de ácido que está en exceso. H H CO HCO = 3 3 HCO H 3 2 CO 3 CO 2 H Se gregn uns pocs gots de verde de bromocresol y se continú l titulción hst que el color del indicdor comience virr del zul l verde. En este punto l solución contiene vestigios de bicrbonto de sodio y un grn cntidd de dióxido de crbono. Este se elimin hirviendo l solución por espcio de 1 ó 2 minutos, durnte ese lpso el indicdor vir l zul y finlmente l violet (mezcl del color zul del verde de bromocresol y del rojo de l fenolftleín). Se enfrí l solución tempertur mbiente y se continú l titulción hst que el color vire l verde. Técnic 1- Clcule, utilizndo l ecución fundmentl de l volumetrí, l cntidd en g de crbonto de sodio necesri pr vlorr un solución de HCl de concentrción 0,1 N, suponiendo un consumo de 20 ml de este rectivo. 2- Trnsfier el sólido un erlenmeyer, disuelv con proximdmente 50 ml de gu destild. 3- Agregue un o dos gots de fenolftleín. 4- Crgue l buret de 25 ml con l solución de HCl titulr. 5- Deje cer got got l solución de HCl hst que l fenolftleín vire del rosdo l incoloro. 6- Adicione dos o tres gots de verde de bromocresol y continúe l titulción hst que el color del indicdor comience cmbir de zul verde. 7- Hierv l solución uno o dos minutos, el color vir l zul. 8- Enfríe l solución tempertur mbiente y continúe l titulción hst que el color vire l verde. 9- Hg prlelmente otr titulción. Promedie los vlores obtenidos. 10- Efectúe los cálculos correspondientes. C) Preprción de hidróxido de sodio de concentrción proximd 0,1N libre de crbonto. Se prepr un solución concentrd de NOH 50 % p/v y se l dej reposr durnte cierto tiempo, el N 2 CO 3 sediment y prtir de l solución sobrendnte, tomndo el volumen conveniente, se prepr l solución de concentrción proximd. Técnic 1- Clcule teóricmente l cntidd de solución concentrd de NOH 50% p/v necesri pr preprr 250 ml de solución de concentrción proximd 0,1N. 2- Tome cuiddosmente l cntidd clculd con un pipet grdud 1/10, trtndo que l solución que se mid se límpid. 2 O 85
QUÍMICA ANALÍTICA I 3- El volumen medido se llev un mtrz de 250 ml y se enrs con gu destild recientemente hervid y enfrid. D) Vlorción de NOH con biftlto de potsio. El titulnte hidróxido de sodio se vlor con el ptrón primrio biftlto de potsio. L rección es: HO C8 H 4O 4H C8H 4O 4 H 2O ftlto El nión ftlto que se form hce que l solución se básic y que, en el punto finl, el ph se próximo 9. Este ph se encuentr en el intervlo de virje de los indicdores fenolftleín y zul de timol. Por lo generl, el indicdor que se emple es l fenolftleín; el primer tono ros persistente se tom como punto finl. Técnic 1- Clcule, utilizndo l ecución fundmentl de l volumetrí, l cntidd en g de biftlto de potsio necesri pr vlorr un solución de NOH 0.1 N, suponiendo un consumo de 20 ml de este rectivo. 2- Trnsfier el sólido un erlenmeyer; disuelv con proximdmente 50 ml de gu destild. Cliente si es necesrio. 3- Agregue un o dos gots de fenolftleín. 4- Crgue l buret de 25 ml con l solución de NOH titulr. 5- Deje cer got got l solución de NOH hst que l fenolftleín vire del incoloro l rosdo. 6- Hg prlelmente otr titulción. Promedie los vlores obtenidos. 7- Efectúe los cálculos correspondientes. Cálculos Clcule l normlidd utilizndo los vlores experimentles y l siguiente expresión mtemátic deducid de l ecución generl de l volumetrí: = N = m x 1000 PEqBiftlto x V s N = Normlidd m = ms Vs = Volumen de solución PEq = Peso equivlente Del biftlto de potsio INFORME DE LABORATORIO: Relizr en un cuderno de nots el informe correspondiente, en donde consten los cálculos, los procedimientos utilizdos y ls conclusiones. 86
QUÍMICA ANALÍTICA I PRACTICO DE LABORATORIO Nº 5A APLICACIONES DE LA VOLUMETRÍA ÁCIDO-BASE DETERMINACIÓN DE LA ACIDEZ DE UN VINAGRE COMERCIAL OBJETIVO Determinr el grdo de cidez de un vingre de vino comercil. Fundmento Pr estblecer l nturlez, vlor comercil y l legitimidd de un vingre (puede ser de vino, de lcohol o rtificil bse de ácido cético), se hcen vris determinciones, entre ells l de l cidez. En el comercio se disponen de prtos especiles pr est determinción, llmdos cidímetros. Introducción El hidróxido de sodio reccion con el ácido cético del vingre según l siguiente rección: CH 3 -COOH OH - CH 3 -COO - H 2 O Se trt por tnto de un vlorción ácido-bse, donde se utiliz fenolftleín como indicdor. L cidez se expres en tnto por ciento en ms de ácido cético, lo que se llm grdo del vingre. PARTE EXPERIMENTAL Mteriles Rectivos Bse y vrill soporte. Nuez doble y pinzs de buret. Mtrz erlenmeyer de 250 ml. Mtrz fordo de 250 ml. Tpón de plástico. Pipet de 5 ml. Buret de 50 ml. Agu destild. Vingre de vino comercil. Hidróxido de sodio. Fenoftleín lcohólic l 0.1% PROCEDIMIENTO 1. Preprr 250 ml de disolución de hidróxido de sodio 0,25 M. 2. En un erlenmeyer de 250 ml ñdir 5 ml de vingre y 20 ml de gu destild: si el vingre tiene todví mucho color, ñdir más gu destild pr que pued verse bien el cmbio de color del indicdor. 3. Adicionr tres o cutro gots de fenolftleín l erlenmeyer. 4. Enrsr l buret de 50 ml con l disolución de hidróxido de sodio 0.25 M. 5. Vlorr con l disolución de hidróxido de sodio de l buret, gitndo l vez el erlenmeyer. 6. Cundo se empiece ver un primer cmbio de color en l disolución problem, ñdir más lentmente l disolución de hidróxido sódico. 87
QUÍMICA ANALÍTICA I 7. Trs ñdir l primer got que produzc un cmbio de color permnente, cerrr l buret y notr l lectur finl de l mism. 8. Repetir l vlorción. Cálculos 1. Clcul l cntidd de hidróxido de sodio que necesits pr preprr los 250 ml de l disolución de hidróxido de sodio 0,25 M. 2. Anot l lectur finl de l buret Vlor medio 1ª vlorción 2ª vlorción 3. A prtir del volumen de hidróxido de sodio consumido, determin los grmos de ácido cético contenidos en los 5 ml de vingre vlordos. 4. Sbiendo los grmos de ácido cético que hy en 5 ml de vingre, clcul los que hbrá en 100 ml. 5. Hll el grdo de cidez de l muestr nlizd, es decir, los grmos de ácido cético que hy en 100 g de vingre (consider que l densidd del vingre es proximdmente l del gu 1= g/ml) 6. Coincide el resultdo obtenido con el que prece en l etiquet? Qué conclusiones pueden obtenerse? INFORME DE LABORATORIO: Relizr en un cuderno de nots el informe correspondiente, en donde consten los cálculos, los procedimientos utilizdos y ls conclusiones. 88
QUÍMICA ANALÍTICA I PRACTICO DE LABORATORIO Nº 5B APLICACIONES DE LA VOLUMETRÍA ÁCIDO-BASE DETERMINACIÓN DEL ph DE SOLUCIONES AMORTIGUADORAS OBJETIVO Determinr el vlor del ph de un solución mortigudor, obtenid PARTE EXPERIMENTAL Mteriles 1. Vsos de precipitdo de 40 ml 2. Vsos de precipitdo de 25 ml 3. Pipet de 5 ml y 10mL Rectivos 1. Agu destild. 2. Solución fosfto sódico dibásico 0,15 M 3. Solución fosfto sódico monobásico 0,15 M PROCEDIMIENTO 1- En mtrz de 25 ml preprr ls disoluciones de fosfto monobásico de sodio y fosfto dibásico de sodio, en ls proporciones dds en l Tbl 1. Posteriormente determinr su ph teórico y experimentl con el uso del ph metro. 2- Adicionr l mezcl Nº5 2,5mL de ácido fuerte 0,1 M. Clculr el efecto producido sobre el ph y medir experimentlmente con phmetro. Volumen [ml] NH 2 PO 4 0,15 M 9.5 9 8 7 5 3 1 0,5 N 2 HPO 4 0,15 M 0.5 1 2 3 5 7 9 9,5 HCl 0,1 M 2,5 ph clculdo ph experimentl INFORME DE LABORATORIO: Relizr en un cuderno de nots el informe correspondiente, en donde consten los cálculos, los procedimientos utilizdos y ls conclusiones. 89
QUÍMICA ANALÍTICA I RESOLUCIÓN DE MEZCLAS ALCALINAS Diverss muestrs de interés generl, tles como sod cáustic, cl o gus nturles deben su lclinidd un o como máximo dos de ls siguientes especies: hidroxilos, crbontos y/o bicrbontos De ests tres especies que confieren lclinidd solo son comptibles ls mezcls binris de HO-/CO32- y CO32-/HCO3-. No pueden coexistir HCO3- y HO- l menos en cntiddes mensurbles, debido que reccionn entre sí: HCO - 3 HO - CO 2-3 H 2 O Existen dos métodos muy difundidos pr resolver este tipo de mezcls que son conocidos como Método de Wrder y Método de Winkler. Ambos están bsdos en l relizción de dos titulciones utilizndo indicdores que poseen distintos rngos de virje. Método de Wrder Este método puede llevrse cbo sobre un porción únic de muestr o sobre dos porciones igules de ell. Culquier se el cso, permite conocer que componentes se encuentrn presentes y l concentrción de cd uno de ellos. A continución se hce un nálisis sencillo de cd uno de los csos posibles. Método de Wrder sobre un lícuot: Se relizn dos titulciones sucesivs usndo indicdores que poseen distintos rngos de virje (fenolftlein y verde de bromocresol). Se llmrá V F l volumen de ácido normlizdo necesrio pr producir l decolorción de l fenolftlein y V V l volumen de ácido (contndo prtir de V F ) necesrio pr producir el cmbio de color del indicdor verde de bromocresol. Método de Wrder sobre dos lícuots: Se reliz trbjndo sobre dos porciones igules de l muestr. Se llmrá V F l volumen de ácido normlizdo necesrio pr producir l decolorción de l fenolftlein y V V l volumen de ácido necesrio pr producir el cmbio de color del indicdor verde de bromocresol. Ambos volúmenes de ácido se medirán desde el cero de l buret. Método de Winkler En este método se debe trbjr sobre dos porciones igules de l mism muestr. En un de ells, se vlor con un ácido fuerte normlizdo hst virje del 90
QUÍMICA ANALÍTICA I indicdor verde de bromocresol. Est operción se denomin determinción de l lclinidd totl. 2- En l segund lícuot se precipitn los iones CO 3 (y sen propios de l muestr o producidos por un rección químic conveniente) con BCl2 neutro y se vlorn los iones OH- presentes (propios de l muestr o los remnentes de un exceso gregdo ex profeso), usndo fenolftleín como indicdor. 91