Alcalimetria

Determinación de Hidrógeno Sustituible en un Ácido, (Acidez Total) con Disolución Patrón de NaOH

Erika olivero Z., Julieth Santander O., Estefania Torrez .

Informe de Laboratorio de Química Analítica

Presentado al Profesor: Jackeline Muñoz

RESUMEN

Los ácidos orgánicos presentes en los alimentos influyen en el sabor, color y la estabilidad de los mismos. los valores de acidez son muy variables en diferentes alimentos, por ejemplo en el caso de las frutas como el limón (al ácido cítrico puede constituir hasta 60 % de los sólidos solubles totales de la porción comestible). Los ácidos predominantes en frutas son: el cítrico (en la mayoría de las frutas tropicales), el málico (Ej. manzana), el tartárico (Ej. uvas y tamarindo). En esta práctica de laboratorio determinamos la acidez total del limón, mandarina, vinagre y vino.

INTRODUCCIÓN

A lo largo de la historia han surgido varias teorías para definir las características de las sustancias ácidas y básicas. Dichas teorías han sido propuestas por Arrhenius, Bronsted-Lowry y Lewis.

Las reacciones ácido-base son reacciones de equilibrio homogéneo o de neutralización entre los iones (H+ y OH-), que se producen al estar en contacto un ácido y con una base obteniendo una sal más agua. La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en solución.

La acidez y la basicidad constituyen el conjunto de propiedades características de dos importantes grupos de sustancias químicas: los ácidos y las bases. Las ideas actuales sobre tales conceptos químicos consideran los ácidos como dadores de protones y las bases como aceptadoras. Los procesos en que interviene un ácido también participan su base conjugada, que es la sustancia que recibe el protón cedido por el ácido. Tales procesos se denominan reacciones ácido-base.

Durante las operaciones rutinarias en el laboratorio así como en la de los análisis volumétricos son prácticamente mayor los problemas relacionados con la estequiometria, una de ellas es la normalidad que se define como el número de equivalentes de soluto por litro de solución o la molaridad que define el número de moles de soluto por litro de solución..

La normalidad o molaridad es útil porque el equivalente o las moles se obtienen de manera, que un equivalente o moles de un agente oxidante reaccionen con un equivalente o moles de un agente reductor, un mol de electrones adquiridos y un mol de electrones perdidos.

De manera semejante; un equivalente de un ácido neutraliza completamente con precisamente un equivalente o mol de una base, puesto que un mol H+ reaccionará con un mol de OH-.

Esto significa que al mezclar los volúmenes de las soluciones que tienen la misma normalidad llevara a una reacción completa entre sus solutos. Esta reacción se utiliza para averiguar la cantidad de ácido que posee una disolución a partir de una cantidad de base conocida, o viceversa.

Dicha técnica recibe el nombre de titilación o reacción de neutralización; este método se realiza en el laboratorio con una bureta que contiene una disolución básica y un erlenmeyer con la disolución acida, se vierte cuidadosamente el contenido de la bureta en el erlenmeyer hasta la neutralización de dicha solución.

El final de la titilación se nos advierte con un indicador suele cambiar de color, según exista un exceso de ácido o de base. Cabe resaltar que en esta práctica se utilizará fenolftaleína (C20H14O4) como indicador.

Por lo cual los químicos hacen uso de este método para así dentro de la experiencia lograr determinar el punto de equivalencia en una reacción por medio de un indicador, observando el cambio de color, y con esto saber el pH de la solución antes y después de la reacción, utilizando distintas sustancias como muestras problemas, con este método se puede determinar las concentraciones desconocidas de sustancias que participan en la neutralización, Observando así como varia el pH dependiendo que clases de ácido o bases se utilice, acido fuerte con base fuerte y viceversa.

MARCO TEORICO

Acidez total por volumetría:

El método se basa en determinar el volumen de NaOH estándar necesario para neutralizar el ácido contenido en la alícuota que se titula, determinando el punto final por medio del cambio de color que se produce por la presencia del indicador ácido-base empleado.

Existen muchos sistemas químicos y biológicos en los que aparecen ácidos débiles o bases débiles, cuya concentración es necesario determinar en muchas ocasiones. Para ello se recurre a realizar una valoración ácido-base, utilizando un agente valorante, que es una disolución de concentración bien conocida, que se hace reaccionar con una muestra problema, hasta alcanzar el punto de equivalencia, que puede determinarse mediante un indicador ácido-base o por una técnica instrumental.

Valoraciones ácido-base.

Los estudios cuantitativos de las reacciones de estequiometría conocida se llevan a cabo de modo conveniente por medio de un procedimiento llamado valoración. En el experimento de valoración, una disolución de concentración conocida exactamente (reactivo valorante) se agrega de forma gradual a otra disolución de concentración desconocida (reactivo a valorar) hasta que la reacción química entre las dos disoluciones sea completa. Si se conocen los volúmenes de las dos disoluciones y la concentración de una de ellas, se puede calcular la concentración de la otra disolución. También puede valorarse una disolución de composición de concentración desconocida midiendo el volumen necesario para reaccionar por completo con una cantidad conocida de reactivo valorante (que puede estar en estado sólido) en el matraz y midiendo el volumen de disolución de composición desconocida necesario para producir la reacción completa entre ambos.

Los métodos volumétricos se basan en el hecho de que la concentración del reactivo valorante es conocida dentro del grado de precisión requerido. En este sentido, hay reactivos con los cuales es posible preparar disoluciones de concentración conocida y estable con el tiempo. Estos reactivos se llaman patrones primarios. Típicamente, un patrón primario es una especie de elevada pureza, químicamente estable, no higroscópica, de peso equivalente alto, y que tras ser disuelto, da lugar a especies en disolución químicamente estables, es decir, que no sufren cambios químicos por el contacto con la luz, el aire, etc., con lo cual, tras su disolución y enrase a un volumen conocido es posible determinar su concentración con precisión. Por el contrario, un reactivo sólido como el hidróxido sódico no es un patrón primario porque, además de su difícil manipulación, es higroscópico y tiende a carbonatarse en contacto con el CO2 del aire; todo ello origina un error en la pesada que impide la obtención de datos fiables de concentración, por ello es necesario factorar esta disolución previamente con un patrón primario como el oftalato ácido de potasio.

El punto de equivalencia (p.d.e.) de una valoración es aquel en el cual los reactivos valorando y valorante han reaccionado completamente y con arreglo a la estequiometría de la reacción que ocurre en la valoración. El punto final de una valoración es aquél en el que se produce el cambio de alguna propiedad en el medio que indica que ha alcanzado el punto de equivalencia.

Aunque existen varios tipos de valoraciones dependiendo del tipo de reacción (ver prácticas 14, 17 y 18) en este caso estudiaremos una de las más habituales como es la valoración ácido base.

De acuerdo con la teoría de Brönsted, un ácido es un donador de protones y una base un aceptor de protones. Cuando se habla de reacciones ácido-base, se refiere a reacciones de neutralización que involucran la transferencia de un protón del ácido hacia la base. En todas las neutralizaciones que se van a estudiar experimentalmente, ocurrirá la neutralización de un protón, que en disolución se encuentra en forma de catión hidronio H3O+

En la mayoría de las valoraciones ácido-base, la mezcla de reacción no experimenta ningún cambio visible al llegar al punto de equivalencia. Por este motivo, es necesario disponer de algún indicador que determine el punto final y que éste coincida lo más exactamente posible con el punto de equivalencia. Puesto que el pH evoluciona durante la valoración y, en particular, en torno al p.d.e., se puede utilizar: a) una disolución de una especie con actividad ácido-base que tenga la particularidad de cambiar de color dentro de un intervalo de pH que contenga el valor del p.d.e.; b) directamente un aparato que mida el pH a lo largo de la valoración, o bien cómo vamos a hacer en este caso utilizar un conductímetro aprovechando que la conductividad específica de la disolución es función de los iones presentes. .

Para la primera parte usaremos los llamados indicadores ácido-base. Suelen ser compuestos orgánicos que se comportan como ácidos o bases débiles, con la particularidad de que las formas conjugadas presentan diferente color. El pH al que se produce el cambio de color depende de la naturaleza del indicador. Su valor queda determinado por la posición del equilibrio entre la forma ácida del indicador, simbolizada por HIn, y su base conjugada, simbolizada por In-: HIn + H2O  In– + H3O

De acuerdo con el principio de Le Châtelier, cuando varía la concentración de H+ 3O+ el equilibrio

...