INTRODUCCIÓN:

Cuando se habla de una reacción ácido-base se está hablando del tipo de cambio que ocurre cuando se mezclan una solución ácida y una solución básica. La titulación ácido-base es una técnica que se usa con frecuencia en el laboratorio, el procedimiento general consiste en determinar la cantidad de un ácido por la adición de una cantidad medida y equivalente de una base o viceversa. Existen tres tipos de reacciones en las titulaciones ácido-base.1

Ácido fuerte más base fuerte. ¿Qué ocurre cuando se mezclan una solución de un ácido

fuerte como el HCl con una solución de una base fuerte como el NaOH? El resultado es el siguiente.

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Tanto el ácido como la base son electrolitos fuertes disociados en un 100%, el NaCl es una sal neutra. En consecuencia, se puede considerar que en realidad lo que se hace es añadir iones OH- a una solución de H+ que se neutralizan según la reacción.-

H+ + OH- → H2O

DETERMINACIÓN DE ACIDO ACÉTICO

EN VINAGRE COMERCIAL

Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Facultad de Ciencias y Educación, Licenciatura en Química, Cuarto semestre, yunior.1996@hotmail.com*, juan.s05@hotmail.com .

RESUMEN: En la práctica realizada se determinó la cantidad de ácido acético que contiene una muestra de vinagre comercial, mediante un balance de materia con la disociación del ácido acético. Además de la acidez total de la muestra de vinagre comercial expresada en 50g de ácido acético en 100mL de vinagre. Por otro lado concentración del ácido acético en % p/v y el error que existe con el valor teórico expresado por el distribuidor.

PALABRAS CLAVE: Valoración, pH, Ácido, Disociación, Punto de equivalencia, Indicador, Curva de titulación, Vinagre.

ABSTRACT: In practice made the amount of acetic acid containing a sample of commercial vinegar through a material balance with the dissociation of acetic acid was determined. In addition to the total acidity of the sample of commercial vinegar expressed in 50g of acetic acid in 100 mL of vinegar. On the other acetic acid concentration in % w / v and the error that exists with the theoretical value expressed by the distributor side.

KEY WORDS: Titration, pH, acid, Dissociation, equivalence point, indicator, titration curve, Vinegar.

Esta reacción se llama a menudo de neutralización ya que si se añade justamente la cantidad suficiente de base para reaccionar con todo el ácido, la solución se vuelve neutra. Si se va agregando poco a poco NaOH a una solución de HCl, el pH aumentará con cada adición de NaOH, a este aumento se le conoce como curva de valoración. La siguiente gráfica representa la curva de valoración de este primer tipo.

Ácido débil más base fuerte. Si se titula una solución de un ácido débil con una base fuerte, el cambio de pH al irse agregando la base, difiere del caso ácido y base fuerte. Por ejemplo, si se considera la valoración del ácido acético con una solución de NaOH se tiene:

CH3COOH + NaOH →CH3COO- + Na+ H2O

Las diferencias en el caso anterior se deben. 1. El ácido acético está parcialmente disociado, mientras que el HCl está totalmente ionizado, 2. El producto en el punto de equivalencia, no es una sal neutra. En la siguiente gráfica se tiene la curva de valoración para este tipo.

El vinagre (del latín vinum acre y de éste pasó al francés antiguo vinagre, ‘vino agrio’), es un líquido miscible, con sabor agrio, que proviene de la fermentación acética del vino (mediante las bacterias Mycoderma aceti). El vinagre contiene típicamente una concentración que va de 3% al 5% de ácido acético (Imagen 1). Los vinagres naturales también contienen pequeñas cantidades de ácido tartárico y ácido cítrico.2

El vinagre proviene de la actividad de las bacterias Mycoderma aceti que realizan la reacción química de fermentación del alcohol etílico (vino) a ácido acético (vinagre), para que ocurra esta transformación deben existir las condiciones apropiadas de acidez pH, concentración del alcohol, nutrientes (proteínas en el vino). Cuando se produce la actividad de las mycoderma aceti se forma una piel en la superficie exterior del vino con la intención de ir tomando el oxígeno del aire y convertir el alcohol en vinagre, el fin del proceso resulta cuando ya no hay una concentración alta de alcohol en el vino.

La acidez total (o grado acético) se define como la totalidad de los ácidos volátiles y fijos que contiene el vinagre, expresada en gramos de ácido acético por 100mL de vinagre. Es decir, que para determinar la acidez total de un vinagre hemos de obtener la proporción equivalente de ácido acético que contiene.

Se determina la concentración de ácido acético en la muestra de vinagre por valoración con una disolución de hidróxido de sodio, previamente valorada y se encuentra la molaridad en ácido a partir de la ecuación de ácido-base ajustada:

CH3COOH + NaOH →CH3COO- + Na+ H2O

De la ecuación balanceada anteriormente se desprende que 1 mol de ácido reacciona con 1 mol de base, entonces en el punto de equivalencia se verifica:

Moles de base = Moles de ácido

RESULTADOS

Como primera medida se tiene la preparación de la solución valorante, siendo esta una solución de NaOH [0.1M] en 100mL. Para esto se tiene los siguientes cálculos estequiometricos.

0.1

molL

∗0.1 L

1∗40.0 gNaOH

1mol NaOH∗100 g NaOH

86 g NaOH

De donde se obtiene que se necesita 0,4651g de NaOH para preparar 100mL de una solución de NaOH [0.1M].

Ahora como se sabe que el NaOH es higroscópico, no se sabe con total certeza si la solución de NaOH quedó a la concentración de [0.1M], es por esto que se hace una estandarización con su patrón primario, teniendo en cuenta que la práctica nos sugiere que “Se calcule la cantidad de biftalato de potasio que debe pesar para que en la estandarización se requieran aproximadamente 10mL de NaOH [0.1M]”. Para esto se tiene los correspondientes cálculos estequiometricos

.

Sea X=C8H 5KO4

0.1

mol NaOHL NaOH

∗0.01L

1∗1mol de X

1mol NaOH∗204,22 g X

1mol X

De donde se obtiene que se necesitan 0,2042g de C8H5KO4 para que en la valoración se gaste aproximadamente 10mL de la solución

valorante. A continuación en la Tabla N°1. Se presenta los pesos correspondientes de C8H5KO4 y el volumen gastado de la solución valorante, para tres repeticiones.

Exp. C8H5KO4 [g] NaOH [mL]1 0,205 9,62 0,204 9,43 0,207 9,8

Tabla N°1. Relación masa, volumen.

Para determinar la concentración real de la solución de NaOH se tiene en cuenta la siguiente reacción, junto con los cálculos estequiometricos que a parecen a continuación.

De esta reacción se infiere que la relación es 1:1, de modo que las moles de Biftalto de potasio son iguales a las moles de NaOH. Y se calcula de nuevo la concentración real de NaOH mediante cálculos estequiometricos.

0,205g X1

∗1mol X

204.22g X∗1mol NaOH

1mol X0.0096 L

De esta manera se tiene en la Tabla N°2. Las concentraciones reales de NaOH.

Exp. NaOH [M]1 0.10462 0.10633 0.1034X 0.1048

Tabla N°2. Concentración real de la solución de NaOH [0.1M]

Por último se tiene la valoración del vinagre comercial con NaOH, teniendo en cuenta que se agregó 20mL de la solución de vinagre 10% y se tituló hasta la observación del cambio de viraje de incoloro a fucsia. Para este se tiene la Tabla N°3 que corresponde a la valoración con bureta.

Vinagre [10%] mL NaOH [0.1048M] mL20 14,820 15,0

Tabla N°3 Valoración con Bureta.

Al igual que la valoración anterior esta se realizó con 20mL de la solución de vinagre 10% y se tituló hasta la observación del cambio de viraje de incoloro a fucsia. Para este se tiene la Tabla N°4 que corresponde a la valoración potenciométrica cada 0.5mL de solución valorante NaOH.

pH Volumen de NaOH [0.1048M]3,4 0,53,7 1,03,9 1,54,0 2,04,1 2,54,2 3,04,3 3,54,4 4,04,4 4,54,5 5,04,6 5,54,6 6,04,7 6,54,8 7,04,8 7,54,9 8,05,0 8,55,0 9,0,5,1 9,55,2 10,05,3 10,55,4 11,05,4 11,55,6 12,05,8 12,5

6,0 13,56,5 13,57,2 13,610,4 14,011,2 14,511,5 15,011,6 15,511,7 16,011,8 16,511,8 17,011,9 17,511,9 18,0

Tabla N°4. Valoración potenciométrica.

A partir de los datos anteriores se puede construir la curva de valoración para un ácido débil y una base fuerte. Teniendo en cuenta que para esta valoración el punto de equilibrio de la valoración se generó en el pH de 7,2 y volumen de solución valorante NaOH adicionado de 13,6 mL.

Con los datos de la Tabla N°3, se obtiene el promedio de del volumen de la base equivalente a 14.9mL y con la concertación de la misma se obtiene la cantidad de moles de la base.

CH3COOH + NaOH →CH3COO- + Na+ H2O

0,0149 LNaOH1

∗0,1048mol NaOHL NaOH

=1,5615∗10−3

A partir de la ecuación anterior se infiere que 1 mol de ácido reacciona con 1 mol de base, entonces en el punto de equivalencia se verifica: Moles de base = Moles de ácido. Por

lo tanto se tiene 1,5615 ¿10−3mol CH3COOH.

Para determinar la concentración del ácido acético en la muestra de vinagre se tiene que:

1,5615∗10−3mol C H 3COOH0.002L

=0,7808M CH 3COOH

Para expresar la concentración del ácido acético en % p/v se pasa las moles de ácido acético a gramos.

1,561510−3molC H 3COOH1

∗60,0 gC H3COOH

1molC H3COOH=¿

De esta manera se obtiene 0,09369g C H 3COOH /2mL de vinagre. Hay que tener en cuenta que estos gramos de ácido acético se encuentran en 10mL de vinagre. Para hallar la acidez total del vinagre multiplicamos por un factor de 50 que sería la cantidad de gramos de ácido acético en 100 mL de vinagre.

Acidez total de la muestra de vinagre =4,6848

g CH 3COOH /100mL de vinagre.

De igual manera la concentración de ácido acético en % p/v en el frasco de vinagre comercial de 100mL sería.

4,6848 gC H 3COOH

100mL solución∗100=4,6848% p /v

ANÁLISIS DE RESULTADOS.

Durante la determinación de ácido acético en vinagre comercial se hace necesario

estandarizar la solución valorante de NaOH, debido a que al estandarizar se está determinando con precisión la concentración de la solución, debido a que como se sabe el NaOH es higroscópico lo que le hace absorber humedad del aire y al momento de pesar podríamos tener más o menos cantidad de NaOH, lo que nos perjudica en la concentración al preparar una solución de la misma.

Hay que tener en cuenta que el ácido acético es un ácido débil y que no todo el ácido acético presente en la muestra de vinagre se encuentra ionizada (CH3COO- + H+), es decir, que una fracción pequeña se ioniza.

La mayor parte es ácido acético molecular (CH3COOH) en disolución. La cantidad de moles del ácido que se tiene, es la cantidad de ácido acético molecular que se encuentra en el equilibrio.

Si quisiéramos encontrar la cantidad total de ácido acético deberíamos realizar un balance de materia con la disociación del ácido:

CH3COOH → CH3COO- + H+

Inicio C0 0 0Δ -x +x +xEquilibrio C0-x x x

Teniendo en cuenta que la Ka =1,8*10-5 y que C0-x = 1,5615*10-3; utilizando la constante de ionización del ácido acético podemos encontrar el valor inicial del ácido acético.

1.8∗10−5= X2

1,5615∗10−3

X=1,6765∗10−4

Entonces la cantidad de ácido acético total presente en el vinagre es de 1,7291*10-3.

Por último se sabe que el vinagre comercial contiene típicamente una concentración que va del 3% al 5% de ácido acético. El vinagre comercial empleado posee aproximadamente

una acidez del 4,8%, comparando con los resultados obtenidos se tiene que:

%Error=0,048−0,04680,048

∗100

%Error=2.5%

El resultado de este porcentaje de error se debe principalmente a que al momento de valorar se agregaba más cantidad de NaOH de la necesaria, observándola con una coloración más intensa de lo normal.

CONCLUSIONES.

Se identificó que el porcentaje de ácido acético en vinagre se encuentra dentro de los parámetros establecidos, de acuerdo a que en la práctica el porcentaje de ácido acético es 4.6848% con respecto a lo aceptando que se encuentra entre un rango de 3% al 5%.

Se estableció que la acidez total o grado acético del vinagre se expresa en gramos de ácido acético en 100mL de vinagre. Por tanto para esta práctica es equivalente a 4,6848 g CH3COOH /100mL de vinagre.

Se determinó que la concentración de ácido acético en la muestra de vinagre corresponde a 0.7808 M, es decir, 1.5615*10-3 mol CH3COOH por cada 2mL de vinagre.

Se interpretó que el resultado de la práctica tuvo alrededor del 2,5% de error, esto debido a la cantidad excesiva de NaOH agregado durante la valoración.

BIBLIOGRAFÍA.

Fisicoquímica. Volumen 1. Teoría. Margarita C, Tzasná H, Samuel M. Universidad Nacional autónoma de México. Editor. José Jaime Ávila. Pág. 166 - 169.

http://www.utu.edu.uy/Escuelas/departamentos/canelones/vitivinicultura/Laboratorio/Modulo%20propedeutico%20Teorico/Acidez%20total.pdf.

SKOOG W., West D., Holler F., Crouch S,. Fundamentos de Química Analítica. México, D:F: Cengage Learning. Octava edición. 2009.

Brown Theodore L., y cols, 2004, Química. La ciencia central, Pearson Education. Páginas 1152. (Apendice D: Constantes de equilibrios en disoluciones acuosas, pág 1044), México.

HARRIS C. D. Análisis Químico Cuantitativo. Barcelona, España: Editorial Reverté, S.A. 3° ed., 2007.