UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(UNIVERSIDAD DEL PER, DECANA DE AMRICA)FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICADEPARTAMENTO ACADMICO DE FISICOQUMICA

LABORATORIO DE FISICOQUMICA II

PRCTICA N12: MEDIDAS DE Ph Y TITULACIONES POTENCIOMTRICAS

GRUPO/HORARIO:LUNES/ 14:00 17:00 Hrs

PROFESOR: Agrico Pantoja Cadillo

FECHA DE ENTREGA:11 de Mayo del 2015

ALUMNO(s):Terreros Rocha Anbal Perfecto13070202Caycho Quiones Jos Antonio13070031Quineche Minaya Claudia Raquel12070194

Lima Per

INDICE

I.RESUMEN3II.OBJETIVOS4III.PRINCIPIOS TEORICOS5IV.PARTE EXPERIMENTAL64.1.Materiales, equipos y reactivos64.2.Procedimiento experimental6V.TABLA DE DATOS7VI.CALCULOS86.1.Concentraciones Exactas de Soluciones Valoradas8a)Valoracin del hidrxido de sodio NaOH8b)Valoracin del cido Clorhdrico HCl8c)Valoracin del cido Actico CH3COOH8d)Valoracin del Hidrxido de Amonio9VII.TABLA DE RESULTADOS12VIII.DISCUSION DE RESULTADOS13IX.CONCLUSIONES14X.RECOMENDACIONES15XI.CUESTIONARIO16XII.BIBLIOGRAFA18XIII.APNDICE18

I. RESUMEN

En la presente prctica se realiz diferentes estandarizaciones de soluciones, tales como el NaOH, HCl, CH3COOH y NH4OH. A la vez tambin de preparacin de soluciones reguladoras o buffers como CH3COOH/ CH3COONa y NH4OH/ NH4Cl, todo esto con el fin de medir, tericamente y mediante el pH-metro el pH de stas.La estandarizacin consisti principalmente en las titulaciones potenciomtricas de soluciones diluidas cidas y bsicas teniendo como base a un patrn, el cual para el NaOH fue el biftalato de sodio, para el HCl y CH3COOH el NaOh ya estandarizado y por ltimo, el NH4OH titulado con HCl previamente valorado. En base a las concentraciones reales y/o valoradas, se hall los pHs tericos mediantes clculos. Luego, tambin se hall los pHs tericos de nuestras soluciones reguladoras preparadas. Mediante el pH-metro (previamente calibrado con soluciones buffer de muestra) medimos los pHs de stas soluciones y de las buffers, para luego analizar las distintas causas de su desviacin numrica del valor terico.Finalmente obtenidos ya los pHs, tanto por clculos y por el pH-metro, logramos entender el mecanismo de este aparato y para su futuro estudio en el laboratorio de anlisis instrumental.

II. OBJETIVOS

Realizar mediciones de pH y titular potenciomtricamente soluciones diluidas de diferentes tipos de cidos y bases. Analizar con detalle los pHs obtenidos experimentalmente, mediante titulaciones y clculos en las diferentes soluciones, tanto como los pHs obtenidos por el pH-metro. Entender el mecanismo y uso del pH-metro, tanto para la calibracin con las soluciones reguladoras o buffer (neutro, cido y bsico) y la medicin del pH.

III. PRINCIPIOS TEORICOS

Definicin de pH:El pH es el grado de acidez de una sustancia, es decir la concentracin de iones de H+ en una solucin acuosa, el pH tambin se expresa a menudo en trminos de concentracin de Iones Hidronio.El agua y todas las soluciones acuosas contiene concentracin de H+, si no iones de OH-. En el agua pura se cumple que la concentracin de iones H+ es igual a la concentracin de iones OH-, por eso se dice que el agua es neutra.Como las concentraciones de iones H+ de y OH- son muy pequeas, en 1909, el qumico dans Sorensen defini el potencial hidrgeno (pH) como el logartmo negativo de la concentracin molar (ms exactamente de la actividad molar) de los iones hidrgeno. Esto es:

Donde es la actividad de los iones hidronio. Para medir potenciomtricamente el pH de las soluciones son necesarios dos electrodos, uno indicador y otro de referencia.Generalmente, como electrodo indicador se usa el electrodo de vidrio, que tiene un extremo sensible a la concentracin de iones hidronio presentes en la solucin cuyo pH se mide, mientras que el electrodo de referencia es insensible a la concentracin de iones hidronio, cuya funcin es la de cerrar el circuito en el sistema. Los electrodos de referencia ms utilizados son el de calomel (constituido por el cloruro mercurioso) y el de plata-cloruro de plata.Cmo se mide el pH? El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un potencimetro, tambin conocido como pH-metro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al in de hidrgeno.Tambin se puede medir de forma aproximada el pH de una disolucin empleando indicadores, cidos o bases dbiles que presentan diferente color segn el pH. Generalmente se emplea papel indicador, que se trata de papel impregnado de una mezcla de indicadores cualitativos para la determinacin del pH. El papel de litmus o papel tornasol es el indicador mejor conocido. Otros indicadores usuales son la fenolftalena y el naranja de metilo.La determinacin del pH es uno de los procedimientos analticos ms importantes y ms usados en ciencias tales como qumica, bioqumica y la qumica de suelos. El pH determina muchas caractersticas notables de la estructura y actividad de las biomacromolculas y, por tanto, del comportamiento de clulas y organismos.IV. PARTE EXPERIMENTAL4.1. Materiales, equipos y reactivos Medidor de pH con electrodo de combinacin, fiolas, buretas, vasos, Erlenmeyer. Soluciones reguladoras, cido actico, hidrxido de amonio, cloruro de amonio, acetato de sodio, fenolftalena, rojo de metilo, cido clorhdrico, biftalato de sodio.4.2. Procedimiento experimental

Calibracin del pH-metro: Mediante buffers de pH 4 y 10 procedamos a la calibracin del pH-metro, ya que ste solo se calibra con soluciones buffer o reguladoras estndar de pH neutro, cido o base. Se coloca el electrodo del pH-metro dentro de la solucin reguladora y mediante los botones del aparato aparecer la medida del pH exacto y calibrado.

Estandarizacin de soluciones: Se comenzar a estandarizar las soluciones muestras antes de someterlas al pH-metro. Para la estandarizacin o valorizacin del NaOH es necesario usar como patrn al biftalato de sodio y aplicando igualdad de nmero de equivalente gramos despus de obtenida la coloracin viola se obtendr la concentracin real del hidrxido. Una vez estandarizado el hidrxido de sodio, se empezar a valorar las siguientes soluciones, tales sean el HCl, CH3COOH y NH4OH. Para ste ltimo se valorizar con HCl previamente valorado. Se preparar a la vez soluciones buffer de CH3COOH con su sal conjugada (CH3COONa) y del NH4OH, tambin con su sal conjugada (NH4Cl).

V. TABLA DE DATOS

5.1. Estandarizacin de Soluciones:

NaOHVgastado NaOH (ml)6

W biftalato (g)0.1221

HClVHCl (ml)3

Vgastado NaOH (ml)3.1

CH3COOHVCH3COOH (ml)3

VgastadoNaOH (ml)2.9

NH4OHVgastado HCl (ml)2.9

VNH4OH (ml)3

VI. CALCULOS6.1. Concentraciones Exactas de Soluciones Valoradasa) Valoracin del hidrxido de sodio NaOH

Masa del biftalato de potasio = 0.1221 g Volumen gastado del NaOH (V NaOH) = 6 ml

b) Valoracin del cido Clorhdrico HCl

V HCl= 3 ml V NaOH gastado = 3.1 ml

c) Valoracin del cido Actico CH3COOH

V NaOH gastado=3 ml V CH3COOH =2.9 ml

d) Valoracin del Hidrxido de Amonio

V NH4OH =3 ml V HCl gastado =2.9 ml

6.2. pH Terico:Se calcular los pHs tericos mediante la siguiente frmula:

Por lo tanto tenemos como dato terico: , tanto para los cidos y bases fuertes as como para los cidos y bases dbiles.Debemos a la vez preparar los buffers, tales como el CH3COOH/CH3COONa y el NH4OH/NH4Cl.Para la preparacin de los buffers debemos saber cunta cantidad de sal deber ser disuelta en el cido, as que para una concentracin de aprox. 0.1 y 100mL, ser:CH3COOH/CH3COONa:

NH4OH/NH4Cl:Entonces, tendremos finalmente, para el primer buffer cido:

De la misma forma con el segundo buffer, que es un buffer bsico:

As mismo para el NaOH, HCl, CH3COOH y NH4OH: NAOH:

HCl:

CH3COOH:

NH4OH:

Despus de obtenidos los pHs tericos, mediante el pH-metro medimos segn este aparato, el pH de la solucin a prueba. Los resultados fueron:

pHpH-metro

NaOH12.16

HCl1.93

CH3COOH3.07

NH4OH11.36

CH3COOH/ CH3COONa4.28

NH4OH/ NH4Cl9.12

Los porcentajes de error son respectivamente:

NaOH:HClCH3COOHNH4OHCH3COOH/ CH3COONa NH4OH/ NH4Cl

VII. TABLA DE RESULTADOS

Tabla 7.1: Concentracin y pH de soluciones

NNominalNSTDpHNominal

pHSTDpHpH-metro

NaOH0.10.0996011.1252

11.124312.16

HCl0.10.102922.87482.86851.93

CH3COOH0.10.096284.74964.74963.07

NH4OH0.10.099499.25049.250411.36

Tabla 7.2: pH de Buffer:

pHTerico

CH3COOH/ CH3COONa4.7660

NH4OH/ NH4Cl9.2482

Tabla 7.3: %Error:

pHTericopHpH-metro%Error

NaOH11.124312.169.31

HCl2.86851.9332.7

CH3COOH4.74963.0735.3

NH4OH9.250411.3622.8

CH3COOH/ CH3COONa4.76604.2810.2

NH4OH/ NH4Cl9.24829.121.4

VIII. DISCUSION DE RESULTADOS

Nuestras mediciones de pH dadas por el pH-metro fueron: NaOH (12.16N), HCl (1.93N), NH4OH (11.36N), CH3COOH (3.07N), CH3COOH/ CH3COONa (4.28N) y NH4OH/ NH4Cl (9.12N) y segn nuestros clculos, estos fueron NaOH (11.1243N), HCl (2.8685N), NH4OH (9.2504N) y CH3COOH (4.7496N), CH3COOH/ CH3COONa (4.7660N) y NH4OH/ NH4Cl (9.2482N), de los datos obtenidos, podemos inferir que la diferencia con los datos tericos se deben a los siguientes motivos:1. En una titulacin, el punto final es ligeramente mayor al punto de equivalencia, generando un error a la hora de toma de volmenes.1. Las soluciones buffer que se usaron para calibrar el pH-metro no eran exactas o pudieron haber estado contaminadas.1. No se tom el debido cuidado a la hora de lavar y secar el electrodo del pH-metro, generando mediciones errneas.1. La cantidad de sal usada para las soluciones buffer no fue exactamente la especificada en los clculos.

IX. CONCLUSIONES

Realizamos medidas de pH con el pH-metro y las comparamos con las obtenidas a base de titulaciones potenciomtricas y clculos, observando que el error tiende a ser mayor cuando se trata de cidos y bases dbiles.0. Para el NaOH (base fuerte) obtuvimos una medida de 12,16N frente a nuestro clculo de 11,1243N con un error del 9,31% mientras que el NH4OH (base dbil) se obtuvo una medida de 11,36N frente a nuestro clculo de 9,2504N con un error del 22,8%0. Para el HCl (cido fuerte) obtuvimos una medida de 1,93N frente a nuestro clculo de 2,8685N con un error del 32,7% mientras que el CH3COOH (cido dbil) se obtuvo una medida de 3,07N frente a nuestro clculo de 4,7496N con un error del 35,3%

Respecto a las soluciones buffer que preparamos, observamos un error menor al de las dems soluciones, obteniendo para la solucin CH3COOH/ CH3COONa una medida de 4,28N frente al clculo de 4,766N con un error del 10,2%; mientras que la solucin NH4OH/ NH4Cl obtuvimos una medida de 9,12N frente a nuestro clculo de 9,2482N con un error del 1,4%

Con respecto al uso del pH-metro, logramos entender su mecanismo, al menos para el tema de inters desarrollado, pues an tiene muchas ms opciones que desconocemos. El uso del botn CAL/MEAS tiene dos funciones, la primera CAL que proviene del ingls calibrate cuya funcin es calibrar con las soluciones buffer; la segunda es MEAS que proviene del ingls measure cuya funcin es medir los pHs de las soluciones que tenemos.

X. RECOMENDACIONES

Para un mejor desempeo en el laboratorio y poder disminuir posibles errores, damos las siguientes recomendaciones:1. Al medir volmenes con la bureta, siempre tomar la medida que da la tangente a la curva del lquido.1. Echar la solucin titulante gota por gota con constante agitacin hasta que el cambio de color dado por el indicador sea constante.1. A la hora de lavar y secar el electrodo del pH-metro, tratar de tener cuidado de no golpearlo para evitar una lectura errnea.Cuando el electrodo mida el pH de una solucin, esperar a que el valor dado se estabilice antes de anotar una medida.

XI. CUESTIONARIO

Explique el fundamento y aplicacin de las titulaciones potenciomtricasLas titulaciones potenciomtricas son un tipo de medicin potenciomtrica que se basa en la titulacin de una solucin mientras se usa un potencimetro para medir el potencial de celda o el pH con respecto al volumen de ttulo empleado, generando as una curva de titulacin (volumen vs pH), cuyo salto indica el punto de equivalencia.Se utiliza como mtodo instrumental cuando la solucin, cuyo punto de equivalencia se busca, es turbia, opaca, coloreada o en cualquier situacin donde el uso de un indicador visual (ej: fenolfatlena, anaranjado de metilo) no permite determinar la deteccin del punto final a la hora de la titulacin.Las ventajas de las titulaciones potenciomtricas frente a las titulaciones con indicadores visuales, se debe a la exactitud de las lecturas, puesto que nuestro punto de equivalencia es igual a nuestro punto final (Lo cual no suceda en el otro tipo de titulaciones)Indique las caractersticas resaltantes de los electrodos de vidrio y de combinacinLos electrodos de vidrio tienen la caracterstica de tener gran sensibilidad con respecto a la especie electroactiva, adems de estar sujetos a menor interferencia, los cuales, al ser usados junto a un electrodo de referencia con potencial constante.Hay muchos modelos ms, pero este modelo (con un electrodo de vidrio y otro de referencia) ha sido el ms usado hasta la actualidad y el que ha tenido un mayor desarrollo a travs del tiempo.Explique las ecuaciones para calcular el pH de soluciones buffer, indicando las limitaciones de su usoLa ecuacin ms comn para el clculo del pH en soluciones buffer es la Ecuacin de Henderson-Hasselbach, siempre y cuando se sepa el pKa o pKb (producto de la constante de disociacin) y las concentraciones en el equilibrio de su cido o base y su base o cido conjugados.Tenemos:

En las ecuaciones no se considera al agua que hay en solucin, por ello, en soluciones diluidas, esta ecuacin no es muy exacta.Tambin, para simplificar la ecuacin y no generar una cuadrtica, se decide considerar concentraciones iniciales y no en el equilibrio, generando un error, el cul va aumentando a medida que las concentraciones al inicio y en el equilibrio difieran ms.

XII. BIBLIOGRAFA

1. Atkins, Titulaciones y pH de Fisicoquimica.

2. Perrys Chemical Engineers Handbook, 8th Edition Apndice

3. Skoog, Titulaciones y estandarizaciones Qumica Analtica

4. Findlay B. P., Quimica Fisica Practicas de Findlay, 9nov ed.,Ed. Reverte, S. A., Espaa, 19795. Potenciometra. Disponible en: http://ciencia-basica-experimental.net/potenciometria.htm

XIII. APNDICE