“REACCION QUIMICA DE NEUTRALIZACION: ACIDO BASE”

1.-OBJETIVOS GENERALES:

1. El alumno conocerá como preparar soluciones molares de un componente acido (HCl- Ácido clorhídrico) y un componente alcalino (NaOH-Hidróxido de Sodio) para llevar a cabo una reacción de neutralización

1. El Alumno llevara a cabo una reacción de neutralización usando indicadores de color para saber cuándo la reacción se ha llevado a cabo y calculara las cantidades de moles involucradas en la misma.

2.-INTRODUCCION:

Como ya hemos estudiado los compuestos puros se pueden mezclar en soluciones homogéneas, en una proporción en la que exista solubilidad completa del componente solido en el líquido al punto de no distinguirlos a uno de otro en la mezcla.

El análisis químico es la determinación de la identificación de la identidad y de la cantidad de cada uno de los componentes de un compuesto o de una mezcla.

Análisis químico volumétrico.- Es la determinación de conocer la cantidad de una sustancia mediante el volumen de un reactivo de concentración conocida, en este caso el resultado se obtiene del volumen, de donde se pueden calcular los gramos.

El modo de expresar las concentraciones volumétricas en unidades químicas es: NORMALIDAD Y MOLARIDAD, siendo las más utilizadas según  la aplicación de la reacción química a valorar.

NORMALIDAD.- Es el número de equivalente-gramos del soluto contenido en un litro de solución. Equivalente gramo o peso equivalente; es igual al peso molecular entre el número de hidrógenos, hidroxilos o valencias sustituibles.

MOLARIDAD (M): es el número de moles en un litro de solución. Esto calculado a partir de los gramos mol de componente agregados a la solución:

M=n/V (litros) ; n= Moles soluto; V =Volumen (litros) de la solución   (1)

n=W/PM ; W=peso (gr) PM= Peso Molecular del compuesto (gr/mol) (2)

M= W / (PM x V)                                                                                        (3)

En esta práctica usaremos el concepto de MOLARIDAD en las soluciones de  valoración por Análisis Volumétrico.

Aquí veremos la VOLUMETRÍA POR NEUTRALIZACIÓN ó VALORACIÓN ÁCIDO-BASE (acidimetría o alcalimetría), que trata de la medición del volumen de la solución valorada (ESTÁNDAR) ácida o alcalina, que neutralice la solución problema.

En la valoración ÁCIDO-BASE, las reacciones de neutralización están basadas en la práctica de la reacción de los moles de los compuestos Ácidos (H+) , con los moles de los compuestos alcalinos (OH-), para dar lugar a la formación de Sal y Agua, según la siguiente ecuación química:

NaOH (l) + HCl (l)              NaCl (S)+ H2O (l)                     (4)[pic 1]

De acuerdo con la cual, cuando una solución alcalina (NaOH) de concentración desconocida, M2, y de Volumen 2, V2, ha sido neutralizada por una solución ácida (HCl) de Volumen 1, V1, y de Concentración conocida, M1 (cantidad de ácido empleada en la reacción), es fácil calcular la concentración M2 o cantidad de solución alcalina neutralizada (o Viceversa) , si se tienen en cuenta los volúmenes utilizados y la relación de concentración molar  de uno y de otro, en la siguiente formula General:

M1V1 = M2V2    (5)

Ejemplo 1: Supongamos que 25ml (V1) de una solución a neutralizar, requieren para su neutralización completa, de un volumen x de una solución neutralizante; en tres titulaciones sucesivas, se han usado, 24.5, 25, y 24.5 ml de una solución de Molaridad conocida de 1 mol/lto (M1), y el promedio de éstas es 24.7 ml (V1), entonces aplicando la fórmula general (1):

Donde la M1 conocida es igual a 1 mol/litro, y V1= 24.7 ml, luego entonces y sustituyendo datos en la fórmula:

          M2 =  ((1 mol/lto) x 0.0247 lto)/(0.025 lto)= 0.988 mol/lto

Y, entonces los moles usados para neutralizar y neutralizados en este caso serían

Moles usados para neutralizar = 1 mol/lto x .0247 lto = 0.0247 moles

Moles neutralizados                 = 0.988 mol/lto x 0.025 ltos = 0.0247 moles

3.-MARCO TEORICO: Datos de los componentes a usar:

a) El Ácido Clorhídrico ( HCl ) tiene un Peso molecular (PM) de 36.5 g/mol.

H     =   1.01 g/mol

Cl    = 35.45 g/mol

PM  l= 36.46 g/mol = 36.5 g/mol

b) El Hidróxido de Sodio (NaOH)tiene un peso molecular(PM)de 40.0 g/mol.

Na   =   22.99 g/mol

O     =  15.99 g/mol

H     =    1.01

PM   =   39.99 g/mol = 40.0 g/mol

c) Soluciones Molares: Ejemplo de procedimiento de preparación

1.- ¿Cuantos gramos de NaOH son necesarios para preparar una solución de 200 ml de NaOH 0.1 Molar? Usando la formula (3), antes mencionada

M= W / (PM x V)  ;  donde M= Molaridad de la Solución                        (3)

V =Volumen (litros) de la solución; W= peso del soluto (gramos)

PM= Peso Molecular del compuesto (gramos/mol)

W= M x (PM x V), W= 0.1 mol/lto x (40 gr/mol x 0.2lto) = 0.8 gramos

NaOH: Disuelva 0.8 gr de Hidróxido de Sodio en 200 ml de agua, para preparar una solución 0.1 Molar de NaOH (0.1 mol por litro).

2.- ¿Cuantos gramos de HCL puros y netos, son necesarios para preparar una solución de 500 ml de HCL 0.1 Molar a partir de una solución liquida de HCL al 36% en peso

W= M x (PM x V), W= 0.1 mol/lto x (36.5 gr/mol x 0.5lto) = 1.825 gr Puros

Si tomamos estos de una solución al 36 % entonces decimos:

                            36 %    =   1.825 gr puros

                           100 %  =     X       gr netos,                           entonces

gr netos = gr. puros x 100 /36 =  1.825 gr purosx100/0.36= 5.07 gr netos

HCL:   En un litro de agua disuelva 5.07 gr netos gramos de una solución de ácido clorhídrico al 36%, para preparar una solución 0.1 Molar de HCL(1 mol por litro).

Nota1: Al usar reactivos, asegúrese usarlos en pureza 100 de laboratorio o ajustar cantidades en base al % de pureza, según el ejemplo del ácido clorhídrico.

d) Punto final de la reacción de neutralización

En la siguiente ecuación:

NaOH (l) +HCl (l)              NaCl (S)+ H2O (l)[pic 2]

La reacción termina cuando la solución ácida de HCl, ha sido neutralizada por una solución alcalina (NaOH) y dejada a un PH de 7 o neutra. Teniendo el Ácido Clorhídrico un PH ácido inferior a 7, el PH inicial de la solución de HCl, va a ir subiendo hasta llegar al PH neutro que será detectado por el cambio de color del indicador de color fenolftaleína (Incoloro al primer Rosa pálido)

Los indicadores de color son sustancias orgánicas de carácter ácido o básico muy débil y que tienen la propiedad de cambiar de coloración cuando el medio pasa de un pH determinado a otro.

    Tabla 1.- Ejemplos de Indicadores de color ácido-base

Una vez neutralizada la solución usaremos la formula explicada para calcular la concentración Molar desconocida y sus moles correspondientes:

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