Preparación de Soluciones y Determinación Volumétrica de su Concentración.

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada Nacional

Núcleo Carabobo- Extensión Isabelica

Preparación de Soluciones y Determinación Volumétrica de su Concentración

Profesor: Integrante:

Pedro Peña Viloria Yhonnattan

C.I 24.786.334

Valencia, Octubre 2014

Objetivo General

• Aprender a realizar diferentes soluciones y la determinación volumétrica de su concentración

Objetivo Especifico

• Determinación del volumen de una solución en peso

• Cambio de color al reaccionar dos sustancias

• Determinación de la normalidad de soluciones

• Determinar la titulación de sustancias

Marco Teórico

Valoración o titulación

Es un método de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también como análisis volumétrico.

Un reactivo llamado “valorante” o “titulador”, de volumen y concentración conocida (una solución estándar o solución patrón) se utiliza para que reaccione con una solución del analito, de concentración desconocida. Utilizando una bureta calibrada para añadir el valorante es posible determinar la cantidad exacta que se ha consumido cuando se alcanza el punto final.

Punto Equivalencia

Es el punto en una titulación en el que la cantidad de titulación patrón añadido equivale a la del analito. También se puede decir que es un valor teórico que no se puede determinar experimentalmente. Solo se puede estimar su posición observando algún cambio físico asociado a la condición de equivalencia. Este cambio se llama punto final de la titulación.

Curvas de valoración

Las curvas de valoración son la representación gráfica de la variación de una propiedad (pH, potencial, conductividad...) a lo largo de la valoración, ya sea en función del volumen añadido, del porcentaje de muestra valorada, etc. Además, las curvas de valoración suministran información valiosa acerca de la precisión con la que se puede localizar el punto de equivalencia y procuran información para seleccionar el método más adecuado de determinación del punto final. La información derivada de la curva de valoración será útil para:

• Conocer la concentración del valorante o valorado en el punto de equivalencia.

• Determinar la velocidad de cambio de esa concentración cerca del punto de equivalencia, y por ende la precisión con que se puede localizar dicho punto.

• Decidir el intervalo de concentraciones en que será factible la valoración.

La comprensión de las curvas de valoración supone un profundo conocimiento de los equilibrios que gobiernan el comportamiento de un sistema químico.

Una curva de valoración puede presentar tramos rectos (curva de valoración lineal) o bien presentar un aspecto sigmoideo (curvas logarítmicas).

Alícuota

Es una parte que mide exactamente a un todo. Parte proporcional. En pocas palabras es una muestra, que representa las características del resto. Por ejemplo en una solución tomas una alícuota de 10 mL que representan 100 mL de la solución que preparaste, en cuanto a sus características como la concentración.

Molaridad

La molaridad se refiere al número de moles de soluto que están presentes por litro de solución. Por ejemplo, si una solución tiene una concentración molar de 2.5M, sabemos que hay 2.5 moles de soluto por cada litro de solución. Es importante notar que el volumen de solvente no es tomado en cuenta sino el volumen final de la solución.

Molalidad

Otra unidad de concentración comúnmente utilizada es la molalidad, la cual expresa el número de moles de soluto por kilogramos de solvente utilizados en la preparación de la solución. Si una solución tiene una concentración de 1.5 m, sabemos que contiene 1.5 moles de soluto por cada kilogramo de solvente. En esta unidad, no es importante la cantidad final de solución que se

Disolución

Es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias, que no reaccionan entre sí, cuyos componentes se encuentran en proporción que varía entre ciertos límites. También se puede definir como una mezcla homogénea formada por un disolvente y por uno o varios solutos.

Un ejemplo común podría ser un sólido disuelto en un líquido, como la sal o el azúcar disueltos en agua; o incluso el oro en mercurio, formando una amalgama.

Estándar o Patrón Primario

Un patrón primario también llamado estándar primario es una sustancia utilizada en química como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con las siguientes características:

• Tienen composición conocida. Es decir, se ha de conocer la estructura y elementos que lo componen, lo cual servirá para hacer los cálculos estequiométricos respectivos.

• Deben tener elevada pureza. Para una correcta estandarización se debe utilizar un patrón que tenga la mínima cantidad de impurezas que puedan interferir con la titulación.

• Debe ser estable a temperatura ambiente. No se pueden utilizar sustancias que cambien su composición o estructura por efectos de temperaturas que difieran ligeramente con la temperatura ambiente ya que ese hecho aumentaría el error en las mediciones.

• Debe ser posible su secado en estufa. Además de los cambios a temperatura ambiente, también debe soportar temperaturas mayores para que sea posible su secado. Normalmente debe ser estable a temperaturas mayores que la del punto de ebullición del agua.

• No debe absorber gases. Ya que este hecho generaría posibles errores por interferentes así como también degeneración del patrón.

• Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. De esta manera se puede visualizar con mayor exactitud el punto final de las titulaciones por volumetría y además se puede realizar los cálculos respectivos también de manera más exacta.

• Debe tener un peso equivalente grande. Ya que este hecho reduce considerablemente el error de la pesada del patrón.

Punto Final

El punto final es el punto en el que finaliza la valoración, y se determina mediante el uso de un indicador. Idealmente es el mismo volumen que en el punto de equivalencia—el número de moles de valorante añadido es igual al número de moles de analito, algún múltiplo del mismo (como en los ácidos polipróticos).

Debido a la naturaleza logarítmica de la curva de pH, las transiciones en el punto final son muy rápidas; y entonces, una simple gota puede cambiar el pH de modo muy significativo y provocar un cambio de color en el indicador. Hay una ligera diferencia entre el cambio de color del indicador y el punto de equivalencia de la titulación o valoración. Este error se denomina error del indicador. Por este motivo es aconsejable efectuar determinaciones en blanco con el indicador y restarle el resultado al volumen gastado en la valoración.

Neutralización

La neutralización es la combinación de cationes hidrogeno y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua. Se le conoce también como la reacción química formada de un ácido con una base.

Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.

En una reacción química los cuerpos o sustancias experimentan transformaciones que alteran su composición dando origen a:

• Sustancias nuevas

• Cambios en sus propiedades

Las que experimentan cambios se denominan reactivos y los que se forman, productos. De la reacción química formado por un ácido base se obtienen compuestos llamados sales.

Rango de viraje de un indicador

Un indicador cambia de color según el pH (si es un indicador acido- base). Cambia de color porque la especie coloreada cambia. Para que el color se vea tiene que estar esta especie 10 veces más concentrada que la otra, por esto; en un indicador acido-base hay un rango, que indica a partir de qué valor se ve un color sobre el otro y el intervalo del medio es en donde no se puede ver un color por sobre el otro.

Rango de viraje son los valores entre los cuales un indicado empieza a virar o cambiar el color, por ejemplo el rango de viraje de los indicadores naranja de metilo y la fenoftaleina son (3.1 – 4.4) y (8 – 9.8) respectivamente.

Dilución

Es la reducción de la concentración de una sustancia química en una disolución. La dilución consiste en rebajar la cantidad de soluto por unidad de volumen de disolución. Se logra adicionando más diluyente a la misma cantidad de soluto: se toma una poca porción de una solución alícuota y después esta misma se introduce en más disolvente. Esto se deduce al pensar que tanto la disolución en un principio como al final contará con la misma cantidad de moles.

Materiales

1 balón aforado de 250 ml

3 fiolas de 250 ml o 125 ml

1 pipeta volumétrica de 10 ml y 20 ml

1 cilindro graduado de 10 ml

3 beakers de 100 ml

1 soporte para buretas

1 bureta de 50 ml

1 piseta

1 embudo tallo corto

Reactivos

Solución 0,1M de HCL

Solución de NaOH al 32% P/P (d= 1,32 g/ml)

Solución de NH3

Fenolftaleína

Rojo de metilo

Solución diluida de vinagre comercial (100 ml de vinagre por cada litro de solución).

Tabla de datos

Tabla n°1: Titulación de la sustancia de ácido clorhídrico

Volumen medido de ácido clorhídrico

Normalidad del ácido clorhídrico

Indicador seleccionado

Color de la solución al añadir indicador

Color de la solución en el punto final

Tabla n°2: Volumen obtenido de la sustancia de NaOH

Volumen de NaOH (ml) Normalidad del NaOH

Normalidad promedio del NaOH

Tabla n°3: Color que tome la sustancia al añadirle la fenolftaina

Indicador seleccionado

Color de la solución al añadir indicador

Color de la solución en el punto final

Tabla n°4: Análisis del vinagre comercial

Volumen de NaOH (ml) Normalidad de la solución diluida de vinagre comercial

Tabla n°5: Datos de la dilución del vinagre comercial

Volumen de solución diluida de vinagre

Normalidad del NaOH

Normalidad promedio de la solución diluida

%p/v de ácido acético en la solución diluida

%p/v de ácido acético en el vinagre comercial

%p/p de ácido acético en el vinagre comercial

Tabla n°6: Medición del ácido clorhídrico

Volumen medido en el ácido clorhídrico

Normalidad del ácido clorhídrico

Indicador seleccionado

Color de la solución al añadir indicador

Color de la solución en el punto final

Tabla n°7: Promedio de la sustancia NH3

Volumen del NH3 (ml) Normalidad del NH3

Normalidad promedio del NH3

Cálculos típicos

Molalidad = moles de soluto / kilogramos de solvente

m = mol soluto / kg solvente

Molaridad = moles de soluto / litros de solución

M = mol soluto / L solución

Porcentaje peso – volumen (% p/v)

59% p/v = (g de soluto / mL de solución) x 100 (6)

Porcentaje peso – peso (% p/p)

% p/p = (g de soluto / g de solución) x 100 (5)

Porcentaje volumen – volumen (% v/v)

% v/pv = (mL de soluto / mL de solución) x 100 (7)

Densidad ¬= masa / volumen

P= m/v

Reacciones

NaOH (s) + H2O (l) <===> Na+ + (OH)- (aq) + (calor)

HCl + NaOH --> NaCl + H2O

Toxicología

• NaOH

Manejo y precauciones

Tener mucha precaución al manejar soluciones concentradas, ya que es muy corrosivo (tanto en solución como en sólido). Siempre que se preparen soluciones patrón de álcalis como NaOH o KOH se debe proteger la cara, así como usar guantes y ropa adecuada. Si el reactivo entra en contacto con la piel, inmediatamente lave el área con abundantes cantidades de agua. En caso de ingestión acuda lo más pronto posible a un centro de salud.

Se contamina fácilmente con CO2 de la atmósfera originando carbonato y disminuyendo su concentración efectiva. En solución guárdese en un recipiente preferiblemente plástico de sello hermético, lo cual garantiza una estabilidad por dos semanas máximo.

• Amoniaco

Ingestión: Es peligroso. Síntomas incluyen náusea y vómitos; daño a los labios, boca y esófago.

Inhalación: Los vapores son extremadamente irritantes y corrosivos.

Piel: Disoluciones concentradas pueden producir quemaduras severas y necrosis.

Ojos: Puede causar daños permanentes, incluso en cantidades pequeñas.

Inhalación:

En concentraciones elevadas irrita la garganta, inflama los pulmones, daña las vías respiratorias y los ojos. Según aumenta la concentración puede llegar a producir edema pulmonar (El edema pulmonar a menudo es causado por insuficiencia cardíaca congestiva. Cuando el corazón no es capaz de bombear sangre al cuerpo de manera eficiente, ésta se puede represar en las venas que llevan sangre a través de los pulmones hasta el lado izquierdo del corazón.

A medida que la presión en estos vasos sanguíneos se incrementa, el líquido es empujado hacia los espacios de aire (alvéolos) en los pulmones. Este líquido reduce el movimiento normal del oxígeno a través de los pulmones. Esto y el aumento de la presión pueden llevar a dificultad para respirar) o la muerte cuando supera las 5000 ppm. Si la persona inhaló el tóxico, trasládela inmediatamente a un sitio donde pueda tomar aire fresco, e inmediatamente después acudir rápidamente al médico.

Contacto con la piel

El amoníaco puede producir irritación de la piel, sobre todo si la piel se encuentra húmeda. Además, puede llegar a quemar y ampollar la piel al cabo de unos pocos segundos de exposición con concentraciones atmosféricas superiores a 300 ppm. Si el químico está en la piel o en los ojos, enjuague con agua abundante al menos por 15 minutos.

Ingestión:

Este compuesto es gaseoso en condiciones atmosféricas normales siendo poco probable su ingestión. Sin embargo, en caso de producirse, puede destruir la mucosa gástrica, provocando severas patologías e incluso la muerte. Si la persona ingirió el químico, suminístrele agua o leche inmediatamente, a menos que el médico haya dado otras instrucciones. No suministre leche ni agua si el paciente presenta síntomas que dificulten la deglución (problemas al tragar), tales como vómitos, convulsiones o disminución de la lucidez mental.

• HCL

Ingestión:

Puede producir gastritis, quemaduras, gastritis hemorrágica, edema, necrosis. Se recomienda beber agua o leche y NO inducir el vómito.

Inhalación:

Puede producir irritación, edema y corrosión del tracto respiratorio, bronquitis crónica. Se recomienda llevar a la persona a un lugar con aire fresco, mantenerla caliente y quieta. Si se detiene la respiración practicar reanimación cardio pulmonar.

Piel:

Puede producir quemaduras, úlceras, irritación. Retirar de la zona afectada toda la vestimenta y calzados y lavar con agua abundante durante al menos 20 minutos.

Ojos:

Puede producir necrosis en la córnea, inflamación en el ojo, irritación ocular y nasal, úlcera nasal. Lavar el o los ojos expuestos con abundante agua durante al menos 15 minutos.

• Rojo de metilo

Contacto con la piel: Puede provocar irritaciones leves.

Contacto con los ojos: Puede provocar irritaciones moderadas.

Inhalación: Puede causar irritación de la nariz y el tracto respiratorio.

Ingestión: Puede provocar debilidad, pérdida de la conciencia, dolor de cabeza, mareos, vértigos, náuseas y vómitos.

Medidas de precaución en caso de:

Ingestión: Lavar la boca con abundante agua, dar a beber de 3 a 4 vasos con agua. Buscar atención médica. Inhalación: Trasladar a la persona afectada un lugar fuera de la exposición de la sustancia, si la respiración es dificultosa proporcionar respiración artificial. Buscar atención médica.

Contacto con los ojos: Lavar con abundante agua en un lavadero para ojos, durante 5 minutos abriendo y cerrando los parpados para asegurar la limpieza de los ojos. Si alguna irritación persiste buscar atención médica.

Contacto con la piel: Eliminar la ropa contaminada y lavar la zona afectada con abundante agua durante 5 minutos. Como medida general, utilizar una regadera de emergencia en caso de ser necesario.

• Fenolftaleína

Descripción de los primeros auxilios

Instrucciones generales: Quitarse de inmediato toda prenda contaminada con el producto.

En caso de inhalación del producto: Suministrar aire fresco. En caso de trastornos, consultar al médico.

En caso de contacto con la piel: Aclarar con abundante agua. En caso de irritaciones continuas de la piel, consultar un médico.

En caso de con los ojos: Limpiar los ojos abiertos durante varios minutos con agua corriente. En caso de trastornos persistentes consultar un médico.

En caso de ingestión: Hacer beber agua (máximo 2 vasos). Proporcionar asistencia médica a la persona afectada.

• Vinagre comercial

Aparato respiratorio: La inhalación puede producir disnea, pleuritis, edema en las vías respiratorias superiores, edema pulmonar, hipoxemia, broncoespasmos, neumonitis, traqueobronquitis y anormalidades persistentes en la función pulmonar. Se ha informado de hiperreactividad de las vías respiratorias. El inicio de los síntomas respiratorios puede retrasarse varias horas.

Sistema gastrointestinal: La ingestión de ácidos puede provocar quemaduras, hemorragias gastrointestinales, gastritis, perforación, dilatación, edema, necrosis, vómitos, estenosis, fístula y heridas duodenales.

Sistema cardiovascular: El colapso cardiovascular puede desarrollarse rápidamente después de envenenamientos graves. Sistema ocular La exposición en los ojos puede provocar dolor, hinchazón, erosión corneal y ceguera.

Sistema dérmico: Puede provocar enrojecimiento, dolor y graves quemaduras cutáneas

Bibliografía

Disolución. (2005). [Página web en línea]. Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Disoluci%C3%B3n

Neutralización. (2007). [Página web en línea]. Disponible en: http://quim80neutralozacion.blogspot.es/

Punto final. (2008). [Página web en línea]. Disponible en: https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090318171529AAfEbsJ

Patrón primario. (2006). [Página web en línea]. Disponible en: https://ar.answers.yahoo.com/question/index?qid=20070520155642AARpTKm

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