UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS(Universidad del Per, Decana de Amrica)

FACULTAD DE QUMICA E INGENIERA QUMICADEPARTAMENTO ACADMICO DE FISICOQUMICA

Laboratorio de Fisicoqumica II

MEDIDA DE pH Y TITULACIONES POTENCIOMTRICAS

PROFESOR:PANTOJA CADILLO

ALUMNOS:CRISTHIAN ANDR FUENTES VIDEIRA13070174RICARDO JAVIER CORCUERA ALIAGA13070166DIEGO ARMANDO MONTENEGRO ATUNCA13070046FRANKLIN CCOYLLO CCANTO13070164

Fecha de realizacin de la prctica:6 Mayo - 2015Fecha de entrega del informe: 13 Mayo - 2015 CIUDAD UNIVERSITARIA2015

TABLA DE CONTENIDO

I. RESUMEN3

II. OBJETIVOS4

III. FUNDAMENTO TERICO5

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL8

V. RESULTADOS11

VI. CALCULOS17

VII. DISCUSIN DE RESULTADOS18

VIII. CONCLUSIONES19

IX. CUESTIONARIO20

X.

I.RESUMENEsta prctica llamada Medidas de pH y titulaciones Potenciomtricas se trabaj bajo las siguientes condiciones: presin de 756 mmHg, temperatura de 23C y humedad relativa 96%; tuvo como objetivo el de realizar mediciones de pH de distintas soluciones (cidas y bsicas), as como la titulacin de cada una de ellas, utilizando para ello el mtodo de titulacin convencional, es decir, con uso de indicadores.Para realizar la prctica primero se debe valorar una solucin de NaOH , para ello utilizamos una solucin de biftalato de potasio (previamente preparada por nosotros) y fenolftalena como indicador, el resultado fue una concentracin de NaOH de aprox. 0,1035 N; luego valoramos asmismo una solucin de HCl , para ello utilizamos nuestra solucin de NaOH con concentracin ya conocida y fenolftalena como indicador, el resultado fue una solucin de HCl de aprox. 0,1001 N; luego procedimos a valorar la solucin de NH4OH con nuestra solucin de HCl estandarizada y Rojo de Metilo como indicador; nos result una solucin de NH4OH de aprox. 0,0868 N; por ltimo titulamos una solucin de CH3COOH con nuestra solucin de NaOH 0,1035 N y fenolftalena como indicador lo nos result una solucin de NH4OH de concentracin aprox. de 0,0932 N. Preparamos dos soluciones; una de CH3COONa y otra de NH4Cl, ambas 0,10 N. Tomamos la medida de pH de cada solucin obteniendo muy buenos resultados, ya que el clculo de error en los 4 casos no superaba el 2 % (salvo el HCl en cul ser explicado ms adelante). En el caso de los Buffers CH3COOH/CH3COONa y NH4OH/NH4Cl preparados el porcentaje de error no super el 10 %.

Finalmente se lleg a la conclusin de que se puede hacer una buena estimacin del pH de una solucin con datos experimentales, excepto si el pH terico de la solucin se encuentra fuera del rango de viraje establecido por nosotros al calibrar el equipo.

II.OBJETIVOS

Realizar mediciones de pH y titular potenciomtricamente soluciones diluidas de diferentes tipos: cidos, bases, y buffers.

III.FUNDAMENTO TERICOEl denominado pH es una medida de concentracin creada, dado que las concentraciones de los iones H+ y OH- con frecuencia son nmeros muy pequeos y, por lo tanto, es difcil trabajar con ellos, Soren Sorensen propuso una medida ms prctica denominada pH. El pH de una disolucin se define como:

As se establecen nmeros convenientes para trabajar con ellos, proporcionando una valor positivo para . Adems el trmino en la ecuacin anterior slo corresponde a la parte numrica de la expresin para la concentracin del ion hidrgeno, ya que no se puede tomar el logaritmo de las unidades. Entonces el pH de una disolucin es una cantidad adimensional.

Los conceptos de base y cido son contrapuestos. Para medir la basicidad de un medio acuoso se utiliza el concepto de pOH, que se complementa con el de pH, de forma tal que pH + pOH = pKwComo nuestra base de clculo es el agua, se cumple que [H+]=[OH-]=1,0x10-7. Por tanto se tiene pH = pOH =7; por consiguiente pKw = 14. Por este motivo, est generalizado el uso de pH tanto para cidos como para bases.

La potenciometra no es ms que la medicin de la diferencia de potencial de una celda electroqumica. El potencimetro se conforma por un electrodo de referencia, un electrodo indicador y un dispositivo para medir esa diferencia de potencial. Como lo que se mide es una diferencia de potencial entre dos electrodos es deseable que el potencial de uno de los electrodos sea conocido, constante en el tiempo e independiente de la composicin de la solucin que se estudia. A este tipo de electrodos se les conoce como electrodos de referencia.

El electrodo de referencia debe retornar a su potencial original despus de haber estado sometido a corrientes pequeas, y que sus propiedades varen poco con la temperatura. El electrodo de referencia estndar es el de hidrgeno. Los electrodos de referencia ms comnmente utilizados en la prctica son el electrodo de calomel y el de plata/cloruro de plata.

Un electrodo indicador ideal responde de forma rpida y reproducible a los cambios de actividad del ion analito. Aunque ningn electrodo indicador es absolutamente especfico en su respuesta, actualmente se dispone de unos pocos que son marcadamente selectivos.

Hay dos tipos de electrodos indicadores: metlicos y de membrana. El electrodo de vidrio es un electrodo indicador de membrana selectivo a iones hidrgeno y constituye la pieza fundamental en la medicin potenciomtrica del pH. Su uso se encuentra ampliamente difundido ya que hasta el momento no se conoce otra tcnica tan precisa como esta.

Como los electrodos de vidrio de pH miden la concentracin de H+ relativa a sus referencias deben ser calibrados peridicamente para asegurar la precisin. Para esto se usan buffers de calibracin. Los buffers estndar que se utilicen deben escogerse con valores de pH en el entorno de los que se quieren determinar; comnmente en la industria se utilizan buffers de pH 4, pH 7 y pH 10.

IV.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

V.RESULTADOS

P (mmHg)756

T (C)23

% Humedad Relativa96

TABLA 5.1 CONDICIONES DEL LABORATORIO

TABLA 5.1 ESTANDARIZACIONESVALORANTEANALITO[ ]

1W BiftalatoV NaOHN NaOH (#Eq-g/L)

0,1480 g6.9 ml0,1035 N

2V NaOHV HClN HCl (#Eq-g/L)

2.9 ml 3 ml0,1001 N

3V HClV NH4OHN NH4OH (#Eq-g/L)

2.6 ml3 ml0,0868 N

4V NaOHV CH3COOHN CH3COOH (#Eq-g/L)

2.7 ml3 ml0,0932 N

TABLA 5.2 RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE PH DE LAS SOLUCIONES[ ] pH tericopH experimental % ERROR

NaOH0,1035 N0,9996 1,3838.05%

HCl0,1001 N13,014913,030,12%

NH4OH0,0868 N11,094510,971,12%

CH3COOH0,0932 N2,89312,890,11%

TABLA 5.3 RESULTADOS DE LAS MEDICIONES DE PH DE LAS SOLUCIONES BUFFERSBufferpH tericopH experimental% ERROR

CH3COOH/CH3COONa4,744,407,17 %

NH4OH/NH4Cl9,269,361,08%

VI. CLCULOSUNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOSFacultad de Qumica e Ingeniera QumicaLaboratorio de Fisicoqumica II

6 MEDIDAS DE pH Y TITULACIONES POTENCIOMTRICAS

De la tabla 5.11. Determinacin de la concentracin normalizada de NaOH Indicador: FenolftalenaPatrn: Biftalato de Potasio

2. Determinacin de la concentracin normalizada de HCl aprox. 0,10NIndicador: FenolftalenaPatrn: NaOH 0,1035 N

3. Determinacin de la concentracin normalizada de NH4OH aprox. 0,10NIndicador: Rojo de MetiloPatrn: HCl 0,1001 N

4. Determinacin de la concentracin normalizada de CH3COOH aprox. 0,1NIndicador: FenolftalenaPatrn: NaOH 0,1035 N

5. Preparacin de las sales de CH3COONa 0,10 M y NH4Cl 0,10 MW CH3COONa = 0, 820 g en 100 mlW NH4Cl = 0, 535 g en 100 ml6. Preparacin de Buffers cido y bsicoSe tomaron volmenes iguales:Buffer 1: 25 ml de CH3COONa 0,1 M + 25 ml de CH3COOH 0,0932 MBuffer 2: 25 ml de NH4Cl 0,1 M + 25 ml de NH4OH 0,0868 M7. Clculo de pH terico en los buffersSabemos que en solucin, las sales se disocian segn la siguiente forma:

Luego la disociacin del cido viene determinada por el equilibrio:Volumen= V Ka=1,78x10-5

I0,0932 mol0,1 mol---

C-x------

G---+x+x

F0,0932 - x0,1 + x+x

Por teora de equilibrio se tiene que:

Aplicando log a ambos miembros tenemos

Por tanto despreciamos la cantidad que disocia del cido teniendo que:pH terico del Buffer 1 =

De manera similar para el caso del Buffer bsico, solo que esta vez trabajamos con una disociacin en donde, los iones que se liberan son OH-, por tanto tenemos su constante de disociacin bsica Kb = 1,78 x 10-5 y la siguiente relacin:

pOH terico del Buffer 2 = se tiene entonces que: pH =14 pOH =9,26

VII.DISCUSIN DE RESULTADOSAl comparar los datos tericos con nuestros resultados experimentales (ver Tabla 5.2), observamos un % Error que no supera al 2 %, con excepcin del HCl cuyo pHEXP=1,38 frente a su pHTEO=0,9996, nos muestra un error de 38.05 %, esto puede ser debido a que: Para medir el pH de esta muestra se calibr el equipo con una solucin de pH 4, el cual nos da un rango de viraje aprox de + 2 en el mejor de los casos, siendo as vemos que el pHteorico del HCl sale de este rango. Esta una tentativa razn al valor tan alejado de pH que nos mostr el equipo.Luego todos los dems valores de pH nos muestran porcentajes de error (Ver tablas 5.2 y 5.3) que se encuentran en el rango permisible (menores al 10%).Para poder obtener una mejor aproximacin del pH del HCl, se debi calibrar con una solucin de pH ms bajo, pero por no contar con el material necesario se decidi calibrar con una solucin pH 4.Las muestras de CH3COOH y HCl, se midieron con el equipo calibrado a pH 4.Las Muestras de NaOH y NH4OH se midieron con el equipo calibrado a pH 10.

VIII.CONCLUSIN

Se concluye que: El mtodo potenciomtrico para la determinacin del pH tiene una precisin mucho mayor que las cintas convencionales para la medicin del Ph (las cintas tienen una precisin de dcimas, mientras que el equipo utilizado nos mostr una precisin de centsimas). No debe medirse un pH de una solucin con un equipo calibrado aun pH que no va a cubrir el rango deseado ya que los valores, si no son muy discordantes, no mostrarn la verdadera tendencia del valor.Por lo dems, la experiencia basada en los resultados obtenidos tuvo muy buena ejecucin, por tanto podran utilizarse los valores mostrados para alguna otra experiencia.

IX.CUESTIONARIO

1.-Explique el Fundamento y Aplicacin de las Titulaciones Potencio mtricas.Una de las aplicaciones ms interesantes de los potenciales de electrodo es la titulacin potenciomtrica o titulacin electromtrica, esto es, la determinacin del punto final de una titulacin en anlisis cuantitativo por mediciones del potencial de un electrodo. Supongamos que se est titulando una solucin normal de nitrato de plata por medio de una solucin de cloruro de sodio; a mediad que la titulacin avanza, el cloruro de plata precipita, y al concentracin de los iones de plata que quedan en la solucin disminuye constantemente. El potencial de un electrodo de plata, que en este caso acta como electrodo indicador, vara en forma correspondiente. Al principio la variacin de potencial es muy pequea, puesto que una disminucin de la concentracin a la centsima parte altera el potencial solo en 0.118 voltio. No obstante, cuando se aproxima el punto de equivalencia de la titulacin, la variacin relativa de la concentracin de los iones plata para una cantidad dada de cloruro de sodio agregada aumenta rpidamente; que se traduce en una variacin rpida de potencial del electrodo de plata. El punto de equivalencia puede encontrarse, pues determinado la cantidad de solucin agregada hasta la aparicin del mximo en la variacin del potencial del electrodo. En consecuencia se puede usar un electrodo de plata como indicador para el anlisis cuantitativo para las soluciones de cloruros o de soluciones de cualquier anin que forme una sal de plata insoluble, por ejemplo, bromuro, ioduro, cianuro, tiocianato y fosfato. Pueden adaptarse otros electrodos de metal para el anlisis de soluciones de otros aniones.El mtodo general consiste en encontrar un electrodo indicador en la solucin a titular y combinarlo con un electrodo de referencia de potencial constante, por ejemplo un electrodo de calomel, formado as una pila completa.

2.-Indique las Caractersticas Resaltantes de los Electrodos de Vidrio y de Combinacin.Se ha encontrado experimentalmente que la diferencia de potencial que existe en la interfase de vidrio y una solucin en la cual est en contacto depende del pH de la solucin. El electrodo de vidrio est formado por u tubo que termina en una ampolla de paredes delgadas, con este objeto se emplea un vidrio especial de punto de fusin relativamente bajo y elevada conductancia elctrica. La ampolla contiene una solucin de concentracin de iones hidrogeno constante y un electrodo de potencial definido; generalmente se emplea un electrodo de AgCl (s) en cido clorhdrico 0.1 molar, o un alambre de platino en una solucin reguladora a pH 4.00 que contiene una pequea cantidad de hidroquinona. La ampolla se introduce en la solucin experimental B y el electrodo de vidrio resultante se combina con un electrodo de referencia, electrodo de calomel C, para formar la pila. A causa de la elevada resistencia del vidrio, que es de 10 a 100 millones de ohm, se emplean con este fin, potencimetros especiales con vlvulas electrnicas. Existen en el comercio varios modelos de aparatos que permiten la determinacin del potencial del electrodo de vidrio con una exactitud aproximada de 0.0005 voltios de 0.01 unidad de pH.El electrodo de vidrio se puede emplear en soluciones acuosas de cualquier tipo, siempre que el pH este comprendido en el intervalo de 1 a 9; para los valores de pH superiores que llegan hasta 12, hay que recurrir a vidrios especiales. Muchos electrodos tienen la referencia adaptada al mismo cuerpo del electrodo, a este tipo de electrodo se le denomina electrodo de combinacin. Los electrodos de combinacin brindan la, misma selectividad y respuesta que un sistema de semicelda, en muchos casos el electrodo de combinacin proporciona un sistema optimizado para una aplicacin, debido a que el sistema est diseado especficamente para un solo sensor. 3.-Explique las Ecuaciones para Calcular el pH de Soluciones Buffer, Indicando las limitaciones para su Uso.La solucin reguladora es aquella que resiste al cambio de pH por la adicin de cido o lcali. Usualmente estas soluciones consisten en una mezcla de un cido dbil y su sal (base conjugada), o en una base dbil y su sal (cido conjugado).Las soluciones reguladoras de pH conocido son muy tiles en muchos aspectos de la qumica, y el problema de su preparacin es interesante. La concentracin de iones hidrogeno de una solucin reguladora formada por un cido dbil y su sal, esta dada con buena aproximacin en el intervalo de pH desde 4 a 10 por la ecuacin:

En realidad en sentido estricto, debera tomarse Ka en lugar de K pero como no se espera una gran exactitud, es preferible el uso de una constante tabulada. Tomando logaritmos y cambiando el signo a toda la expresin, se obtiene:

Por medio de la ecuacin anterior conocida como ecuacin de Henderson-Hasselbach es posible calcular el pH de una solucin reguladora de concentracin conocida; inversamente, se puede emplear esta expresin para preparar una solucin de pH definido.