Titulaciones ácido–base y determinación de la acidez de un producto comercial

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES[pic 1]

LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL II

Estudiante 1: _______________________________________________________  Código: ___________

Estudiante 2: ________________________________________________________ Código: ___________

Práctica 6: Titulaciones ácido–base y determinación de la acidez                           de un producto comercial

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1. INTRODUCCIÓN

Los ácidos y bases son importantes en numerosos procesos químicos que se llevan a cabo a nuestro alrededor, desde procesos industriales hasta biológicos, desde reacciones en el laboratorio hasta las de nuestro ambiente. El tiempo necesario para que un objeto inmerso en agua se corroa, la capacidad de un ambiente acuático para la supervivencia de peces y vida vegetal, el destino de los contaminantes arrastrados del aire por la lluvia, e incluso la velocidad de las reacciones que conservan nuestra vida dependen en grado crítico de la acidez o basicidad de las disoluciones. De hecho, una enorme porción de la química se comprende en términos de reacciones ácido-base. Así por ejemplo, el ácido clorhídrico, HCl que recibe el nombre clásico de “ácido del estómago”, es el ácido más importante (0.10 M) del jugo gástrico, la aspirina cuyo nombre químico es el ácido acetilsalicílico es empleada en la fabricación de medicamentos y el hidróxido de magnesio, es uno de los componentes principales de la leche de magnesia.  

 La población de consumo actual se encuentra altamente sensibilizada de la necesidad de un control riguroso de los productos de consumo, con la finalidad de garantizar la calidad de los mismos. Para ello se llevan a cabo diferentes análisis cuyos resultados permiten definir si el producto cumple o no con las especificaciones de calidad establecidas.

En el laboratorio de química es frecuente la necesidad de emplear disoluciones de concentración conocida con seguridad. Un ejemplo de aplicación de estas disoluciones son las valoraciones, en las que se utiliza una disolución de concentración conocida para determinar la concentración de otra disolución desconocida.

1. CONSULTAS PRELIMINARES

1. En la titulación de 36,7 mL de una disolución de HCl se consumieron 43,2 mL de disolución valorada de hidróxido de sodio, NaOH 0,236 N para neutralizarlo completamente. ¿Cuál es la normalidad del HCl? ¿Cuál es la masa de HCl empleada en la reacción?
2. En la titulación de 36,7 mL de una disolución de ácido sulfúrico, H2SO4 se consumieron 43,2 mL de disolución valorada de NaOH 0,236 N para neutralizarlo completamente. ¿Cuál es la normalidad del H2SO4? ¿Cuál es la masa de H2SO4 empleada en la reacción?
3. ¿Qué volumen de disolución de CH3COOH 0,145 M neutralizaría por completo 21,58 mL de disolución de hidróxido de bario, Ba(OH)2 0,105 M?
4. Calcule la molaridad de una disolución de ácido nítrico, HNO3 si 15,72 mL de la disolución neutralizan 0,2040 g de carbonato de sodio, Na2CO3.
5. ¿Cuál es la molaridad de una disolución de NaOH, si se necesitan 41,4 mL de esta disolución para reaccionar con 37,5 mL de disolución de HNO3 0,0342 M según la siguiente reacción?
6. Estudie el capítulo 15: ácidos y bases, del libro Química de CHANG, Raymond
7. Lleve a la práctica de laboratorio la ficha de seguridad de los reactivos que se usarán durante el desarrollo de la práctica.
8. Estudie la presente guía antes del desarrollo de la práctica.
9. Elabore tablas de resultados en su cuaderno de laboratorio de acuerdo, al procedimiento experimental.

1. FUNDAMENTO TEÓRICO 

1. PROPIEDADES GENERALES DE ÁCIDOS Y BASES

Los ácidos son compuestos que se ionizan en agua para formar iones H+ y las bases son compuestos que se ionizan en agua para formar iones OH-. En la Tabla 1 se presentan algunas propiedades de los ácidos y las bases.

Tabla 1. Propiedades de ácidos y bases.

1. ÁCIDOS Y BASES DE BRONSTED

El químico danés Johanes Bronsted (1932) propuso una definición más amplia de ácidos y bases que no requiere que estén en disolución acuosa. De esta manera, un ácido de Bronsted se define como un donador de protones, y una base de Bronsted como un aceptor de protones.

El HCl es un ácido de Bronsted puesto que dona un protón al agua:  

     (1)[pic 3]

Considerando que el protón en el agua existe en forma hidratada, la ionización del HCl se debe expresar como:  

     (2)[pic 4]

Donde, el protón hidratado    se denomina ion hidronio. Esta ecuación indica una reacción en la cual un ácido de Bronsted (HCl) dona un protón a una base de Bronsted (H2O). [pic 5]

Un ácido monoprótico es aquel que libera un ion hidrógeno en la ionización; un ácido diprótico es el que produce dos iones H+ durante la ionización, en diferentes etapas, y un ácido triprótico, el que genera tres iones H+.

 El NaOH es una base fuerte, por lo cual en disolución acuosa está completamente ionizado:

     (3)[pic 6]

 El ion OH- puede aceptar un protón de la siguiente forma:

     (4)[pic 7]

Por lo tanto, el ion OH- es una base Bronsted.

3.3         NEUTRALIZACIÓN ÁCIDO-BASE

Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Generalmente, en las reacciones acuosas ácido-base se forma agua y una sal, que es un compuesto iónico formado por un catión distinto del H+ y un anión distinto del OH- u O2-, de la siguiente manera:

    (5)[pic 8]

Uno de los ejemplos más conocidos de reacciones ácido-base, es la obtención de NaCl mediante la reacción:

     (6)[pic 9]

Si en esta reacción se inicia con cantidades molares iguales del ácido y de la base, al final de la reacción se tendría únicamente una sal y no habría ácido o base remanente, lo cual es una característica de las reacciones de neutralización ácido-base.

3.4         CÁLCULOS EN REACCIONES ÁCIDO-BASE EN MEDIO ACUOSO

La proporción de reacción es el número relativo de moles de reactivos y productos que se indican en una ecuación balanceada, de tal forma, que en muchos casos, una mol de ácido reacciona con una mol de base para neutralizarse.

     (7)[pic 10]

     (8)[pic 11]

En las dos ecuaciones anteriores se observa que los ácidos sólo tienen un hidrógeno ácido por unidad formular y las bases solamente tienen un ion hidróxido por unidad formular, de tal modo que una unidad formular de base reacciona con una unidad formular de ácido, es decir que una mol de cada ácido reacciona con una mol de cada base.

Sin embargo, en otros casos se necesita más de una mol de base o de ácido para la neutralización, como se indica en las siguientes ecuaciones balanceadas:

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