SOLUCIONES Y pH..doc

SOLUCIONES Y pH

JESUS ANDRES BUSTOS R.

RODRIGO ALBERTO RONCANCIO

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA AGRICOLA

NEIVA

1999

SOLUCIONES Y pH

JESUS ANDRES BUSTOS R.

RODRIGO ALBERTO RONCANCIO

Trabajo presentado como nota de laboratorio de química a la profesora

Haydée Morales

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA AGRICOLA

NEIVA

1999

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OBJETIVOS

- Conocer el pH de una solución por medio de indicadores como el metil

naranja y el metil violeta comparando los colores que se obtienen.

- Determinar el pH de distintas soluciones.

- Aplicar en las prácticas los conocimientos vistos en el aula de clases.

- Realizar gráficas de pH Vs. volumen.

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ASPECTOS TEORICOS

CONCEPTO DE SOLUCION

Se denomina solución a la mezcla íntima entre dos o más sustancias para

formar un sistema homogéneo. Una solución es una mezcla y no una

combinación, porque la cantidad de los componentes que la forman es

variable.

COMPONENTES Y CLASES DE SOLUCIONES

Cuando se mezclan los componentes para formar una solución, la sustancia

que se presente en mayor proporción se denomina solvente y la sustancia que

se encuentre en menor proporción recibe el nombre de soluto.

Las soluciones pueden ser gaseosas (aire, vapor de agua en aire, etc.), líquidas

(alcohol en agua, sal en agua, etc.) y sólidas (hidrogeno en platino, amalgama

en oro, etc.).

CONCENTRACION DE UNA SOLUCION

Concentración de una solución es la cantidad de soluto contenido en una

cantidad determinada de solución o de solvente. La concentración se expresa

de diversas maneras:

A. Densidad.

d = Gramos de solución

ml de solución

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B. Gramos por litro.

Gr/L = Gramos de soluto

Litros de solución

C. Tanto por ciento en peso (P/P). Indica los gramos de soluto contenidos en

cien gramos de solución.

D. Porcentaje peso a volumen (P/V). Significa la cantidad en gramos de

soluto por cada 100 cc de solución.

E. Porcentaje por volumen (V/V). Se refiere al volumen de soluto por cada

100 cc de solución.

F. Molaridad (M). Es el número de moles de soluto contenido en un litro de

solución.

M = Moles de soluto

Volumen de solución en litros

G. Molalidad (m). Es el número de moles de soluto contenido en un kilogramo

de solvente.

m = Número de moles de soluto

Kilogramo de solvente

H. Normalidad (N). Es el número de equivalentes-gramo de soluto contenidos

en un litro de solución.

N = Número de equivalentes-gramo de soluto

Litro de solución

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I. Formalidad.

F = No. De pesos fórmula

Litros de solución

J. Partes por millón (ppm). Se define como el número de miligramos de

soluto presentes en un kilogramo de solución.

Ppm = miligramos de soluto

Kilogramo de solución

K. Fracción molar (Xi). Son las moles de cada componente en una mol de

solución.

Xi = Moles de soluto

Moles de solución

CONCEPTO DE ACIDO

Sustancia que origina iones de hidrogeno al disolverse en agua. Un ácido en

solución tiene un pH por debajo de 7.

- Según Arrhenius, es toda sustancia que al ionizarse en el a agua produce

iones hidrógeno.

- Según Bronsted-Lowry, es toda sustancia capaz de ceder protones, H+.

- Según Lewis es toda sustancia capaz de aceptar un par de electrones.

CONCEPTO DE BASE

Compuesto que libera iones hidroxilos, OH, en solución acuosa. Las

soluciones básicas tienen un pH mayor que 7.

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- Según Arrhenius, es toda sustancia que al ionizarse en el agua da iones

hidroxilo, OH.

- Según Bronsted-Lowry, es toda sustancia capaz de recibir protones H+.

- Según Lewis, es toda sustancia capaz de ceder un par de electrones.

POTENCIA DE HIDROGENO O pH

El pH de una solución acuosa es igual al logaritmo negativo de la

concentración de iones hidronio expresado en moles por litro.

PH = -log [H+]

Los valores de la escala de pH son los siguientes:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

ACIDEZ N BASICIDAD

N= NEUTRALIDAD.

CONCEPTO DE INDICADOR

Un indicador es un compuesto orgánico con propiedades de ácido débil o base

debil, cuya molecula y el ion correspondiente presentan coloraciones

diferentes.

El pH del medio, al actuar sobre el equilibrio de estas dos formas, hacen que

las mismas capten o liberen iones OH- o H+, variando la coloración del

medio; el cambio de color del indicador se denomina viraje. Mediante los

indicadores se puede medir el pH de una solución, puesto que cada indicador

presenta una zona de viraje a pH determinado, de fácil observación.

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CONCEPTO DE FENOLFTALEINA

Es un indicador ácido-base incoloro en soluciones ácidas, pero rojo si el pH es

superior a la gama de transición 8-9,6. Se utiliza como indicador en

titulaciones en las cuales el punto final se observa claramente del lado básico

(pH>7).

NEUTRALIZACION

La reacción que ocurre entre un ácido y una base para producir una sal recibe

el nombre de neutralización. Según Arrhenius, al disolverse una base libera

iones OH , que se combinan con los H3O+ generados por el ácido,

produciendo agua; esto es debido a que los iones se encuentran en una

concentración superior a la correspondiente al producido iónico del agua, y,

tiene que disminuir formándose moléculas de agua, y, permaneciendo en

solución los restantes iones.

La característica fundamental de las reacciones de neutralización en medio

acuoso es la formación de moléculas de agua. Después de reaccionar todo el

ácido y toda la base, el pH de la solución resultante será 7 (neutro).

VOLUMETRIAS ACIDO-BASE

La determinación de la cantidad de ácido o base existente en una solución

dada recibe el nombre de volumetría. Si se valora un ácido con una base de

concentración conocida, la volumetría se denomina acidimetría, y si se valora

una base con un ácido de concentración conocida, la volumetría recibe el

nombre de alcalimetría.

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Conocidos el número de mililitros de ácido empleados, su concentración y el

volumen de base inicial es fácil determinar la concentración de la solución

básica que se quería valorar.

V.i * N.i = V.f * N.f

REACTIVOS Y MATERIALES UTILIZADOS

REACTIVOS

NaOH 0.1N

HCl 0.33N

HCl 1N

HCl 0.268N

MATERIALES

- 1 Erlen meyer

- 1 Vaso de precipitados

- 4 Matraces de fondo plano

- 10 Tubos de ensayo

- 1 Bureta

- 1 Probeta graduada

- 1 Pipeta graduada

- 1 Embudo de forma alemana

- 1 Soporte

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PROCEDIMIENTO

PRACTICA # 1: PREPARACION DE UNA SOLUCION

En esta práctica se nos asignaron dos problemas los cuales fueron resueltos

aplicando las operaciones necesarias para resolverlos. Se aplicaron fórmulas

como:

Normalidad , formalidad, molaridad, molalidad, partes por millón, entre otras.

PRACTICA # 2: NEUTRALIZACION

En esta práctica se depositó en un erlen meyer 10ml de solución de ácido

clorhídrico (HCl) problema, del matraz de fondo plano número 1. Se le

agregaron unas gotas de fenolftaleina quedando la solución incolora. Desde la

bureta donde se ha colocado una solución de NaOH, 0.1N se hace gotear

lentamente esta base sobre la solución ácida, la cual se va agitando hasta que

el color del indicador cambie a rosado. El viraje del indicador nos señala que

se ha alcanzado el punto de neutralidad o de equivalencia. Así se obtiene el

volumen de base necesario para que la solución se neutralice. Se realiza este

procedimiento de nuevo para obtener el promedio de el volumen entre las dos

mediciones. Teniendo los datos de concentración de la base, y el volúmen

promedio de la base y el ácido, se puede calcular la concentración del ácido.

PRACTICA # 3: TITULACION POTENCIOMETRICA ACIDO-BASE

Se toman 10ml de una solución de ácido clorhídrico problema con una

concentración 0.268N, se depositan en un erlen meyer y se le adicionan 40ml

de agua destilada, después se mide el pH de esta solución con el pHmeter.

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Luego se le adiciona gota a gota una solución de NaOH 0.1N al erlen meyer,

cada vez que se adiciona NaOH el erlen meyer debe ser agitado. Se mide el

pH de la solución (con el pHmeter) cada 3ml hasta llegar a un pH igual a 11.

Teniendo los datos de volumen de NaOH agregado y el pH de cada medición

se procede a realizar una tabla de pH Vs volumen.

En esta tabla en el eje X se colocan los valores del volumen de NaOH

utilizado, y en el eje Y los valores de pH medido.

PRACTICA # 4: PREPARACION DE UNA SOLUCION DILUIDA

Teniendo una solución estándar de HCl 1N, se extraen 10ml de esta solución

con la pipeta, se depositan en un matraz de fondo plano y se le adiciona agua

destilada hasta un volumen de 100ml, la concentración de esta solución es

0.1N. (Matraz A).

Del matraz A se toman 10ml de solución y se depositan en un matraz B, al

cual se le adiciona agua destilada hasta llegar a un volumen de 100ml,

quedando la solución con una concentración de 0.01N.

Del matraz B se extraen 10ml de solución 0.01N, se depositan en un matraz C

y se le agrega agua destilada hasta un volumen total de 100ml, esta solución

queda con una concentración de 0.001N.

Por último extraemos 10ml de la solución del matraz C y los depositamos en

un matraz D al cual le adicionamos agua destilada hasta un volumen total de

100ml, esta solución quedaría con una concentración 0.0001N.

Después de haber realizado todo este procedimiento se calcula el pH de cada

uno de los matraces, por medio de la siguiente fórmula:

PH = -Log H+

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Luego se toman 10 tubos de ensayo y se marcan de la siguiente forma:

(1, 2, 3, 4, 5) y (1*, 2*, 3*, 4*, 5*).

Se toman los tubos de ensayo 1 y 1*, en cada uno se deposita un volumen

igual de solución del matraz A, en 2 y 2* se deposita la misma cantidad de

solución, pero del matraz B, se hace lo mismo con 3 y3* con solución del

matraz C, y 4, 4* con solución del matraz D. Los tubos de ensayo 5 y 5* se

llenan con agua destilada, con el mismo volumen de los anteriores.

A los tubos de ensayo (1, 2, 3, 4, 5) se les agrega metil naranja (indicador), y a

(1*, 2*, 3*, 4*, 5*) se les agrega metil violeta (indicador). De acuerdo a la

concentración de cada tubo de ensayo se pueden observar diferentes

tonalidades de colores.

DATOS DE LAS MEDIDAS


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- 10ml de una solución problema de HCl 0.33N.

- 33.25ml de una solución estándar de NaOH 0.1N.


- 10ml de una solución de HCl, 0.268N.

- 40ml de agua destilada.

- 36ml de una solución de NaOH, 0.1N.


- 10ml de solución de HCl, 1N.

- 90ml de agua destilada.

Nota: Los datos que están subrayados fueron hallados mediante operaciones.

MUESTRA DE CALCULOS


a. Como se prepara una solución de 600ml de Na2CO3, 2m.

Solución:

Tenemos que: V * m = moles de soluto

0.6 L * 2m = 1.2 moles de Na2CO3Como se sabe que el Na2CO3 tiene un peso

molecular de 106.009gr /mol

Entonces:

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106.009gr Na2CO3 * 1.2 moles de Na2CO3 = 127.21gr de Na2CO31mol

1mol de Na2CO3

b. Halle el volumen requerido para preparar una solución de Na2CO3, 0.5N.

Solución:

Va * Na = Vb * Nb

Na = 2 Eq-gr Na2CO3 = 3.33N de Na2CO3

0.6L Na2CO3

Vb = 0.6L de Na2CO3* 3.33N de Na2CO3 = 3.99L de Na2CO3

0.5N de Na2CO3

b. Halle:

- Densidad

Suponiendo que tenemos 1L de Sln, entonces:

Volumen de sto + Volumen de Ste = Volumen de la Sln

1L de Sln - 0.6L de Sto = 0.4L de Ste

donde el solvente es el agua, y el soluto es el Na2CO3

1kilo de H2O * 1000gr * 0.4litros = 400 gr de H2O

1 litro de H2O 1 kilo

Gramos de Sln = gramos de Sto + Gramos de Ste

= 127.21gr de Na2CO3+ 400gr de H2O

= 527.21gr

Densidad = 527.21gr de Sln = 0.5272gr/ml

1000ml de Sln

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- Gramos de soluto = 127.21gr = 127.21gr/L

Litros de solución 1L

- %V/V = 0.6L de Sto * 100 = 60%

1L de Sln

- %P/V = 127.21gr de Sto * 100 = 12.72%

1000ml de Sln

- %P/P = 127.21gr de Sto * 100 = 24.12%

527.21gr de Sln

- Fracción molar

Moles de Sto = 1.2 moles

Moles de Ste = 400gr =22.22 moles

18gr/mol

Moles de Sln = 23.42 moles

Xi = 1.2 moles de Sto = 0.051

23.42 moles de Sln

- Molaridad = 1.2 moles de Sto = 1.2 M

1L de Sln

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- Normalidad = 2Eq-gr de Sto = 2N

1L de Sln

- Formalidad

127.21gr de Sto * 1pf = 1.19pf de Sto

106.009gr de Sto

F = 1.19pf de Sto = 1.19F

1L de Sln


Solución estándar de NaOH 0.1N

Solución problema de HCl del matraz de fondo plano # 1

En la primera prueba se necesitaron 33ml de NaOH para neutralizar la

solución, (V1).

En la segunda prueba se requirieron 33.5ml de NaOH, (V2).

Promedio de los volúmenes :

V = V1 + V2 V = 33ml + 33.5ml 2 2

V = 33.25ml de NaOH

Na * Va = Nb * Vb

Entonces:

Na = 33.25ml * 0.1N Na = 0.3325N de HCl

10ml

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TABLA DE RESULTADOS DE LA NEUTRALIZACION DEL HCl

Concentración de la solución de NaOH 0.1N

Volumen de la solución de NaOH 33.25ml

Concentración de la solución de HCl 0.33N

Volumen de la solución de HCl 10ml


HCl 0.268N

NaOH 0.1N

TABLA DE MEDIDAS DE LA TITULACION POTENCIOMETRICA

(VER GRAFICA # 1)

Volumen de

NaOH (ml)

PH medido

0 1.04

1 1.18

2 1.26

3 1.25

4 1.27

5 1.32

6 1.35

9 1.38

11 1.46

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13 1.57

15 1.60

17 1.65

19 1.77

21 1.85

23 1.99

25 2.25

27 2.80

29 10.45

31 11.16

33 11.48

36 11.67


Obtención de los diferentes pH de las concentraciones de cada matraz:

pH de la solución problema de HCl 1N:

[H+] = 1

pH = -log 1 pH = 0

- Matraz #1

Solución de HCl con una concentración 0.1N

[H+] = 0.1

pH = -log 0.1 pH = 1

- Matraz # 2

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Solución de HCl con una concentración de 0.01N

[H+] = 0.01

pH = -log 0.01 pH = 2

- Matraz # 3


[H+] = 0.001

pH = -log 0.001 pH = 3

- Matraz # 4


[H+] = 0.0001

pH = -log 0.0001 pH = 4

TABLA DE RESULTADOS DE LA PREPARACION DE UNA

SOLUCION DILUIDA

Concentración de HCl

[H+] pH calculado Color obtenido con el metil naranja

Color obtenido con el metil violeta

0.1N 0.1 1 Rosado Azul oscuro0.01N 0.01 2 Rosado claro Azul claro0.001N 0.001 3 Naranja Morado0.0001N 0.0001 4 Naranja Violeta

ANALISIS DE RESULTADOS


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a. Determinamos que se necesita 127.21gr de Na2CO3 para preparar una

solución de este compuesto de 600ml, 2m.

b. Teniendo en cuenta los datos del problema anterior pudimos averiguar que

se necesitan 3.99 litros de Na2CO3 para preparar una solución de este

compuesto con una concentración 0.5N.


El volumen requerido de NaOH 0.1N se determinó por medio de la

fenolftaleina, ya que cuando este indicador vira nos señala que ha alcanzado el

punto de neutralidad así podemos obtener el volumen de NaOH requerido para

neutralizar la solución, como esta prueba se realiza dos veces el volumen de

ambas se promedia para luego hallar la concentración del HCl por medio de la

siguiente fórmula:

Ca * Va = Cb * Vb

Donde:

Ca = concentración del ácido Cb = concentración de la base

Va = volumen del ácido Vb = volumen de la base


Se elaboró la gráfica de pH Vs. volumen en el plano cartesiano, y se observo

que el cambio de pH vario muy poco en algunos puntos y en otros aumento

demasiado, como en el intervalo 27ml, 29ml. En este intervalo el pH paso de

2.80 a 10.45 . Esta curva de valoración ácido-base muestras las especies

iónicas existentes.


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Se pudo observar en esta practica que a medida que se iba disminuyendo la

concentración del HCl el color del indicador bajaba su tonalidad, a excepción

de unas medidas las cuales no variaban mucho, o no cambiaban. Esto ocurrió

tanto con el metil naranja como con el violeta.

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BIBLIOGRAFIA

- Mortimer Charles, Química, Ed. Iberoamericana, 1986

- Gutierrez Riveros Lilia, Poveda Vargas Julio, Química, Ed. Educar. 1984.

- Montoya Pote Rafael, Química Fundamental, Ed. Bedout. 1985.

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CONCLUSIONES

- La práctica # 2 nos ayudó a comprender fácilmente los procesos necesarios para neutralizar una solución.

- Aplicando fórmulas como la de dilusión podemos hallar volumenes o concentraciones desconocidas.

- Por medio de los indicadores se puede hallar la concentración de cualquier solución.

- Al graficar el pH y el volumen en un plano cartesiano se puede observar claramente la relación existente entre ellos.

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Date post:	12-Dec-2015
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