REPORTE DE LABORATORIO DE INTRUMENTAL II. VALORACION POTENCIOMETRICA.

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR

VALORACION POTENCIOMETRICA ACIDO POLIPROTICO-BASE FUERTE.Hilda Iveth Otero Moreno, Alexia Stephanie Payés MartínezDepartamento de Química Analitica, Escuela de Química, Facultad de Ciencias Naturales y Matemática, San Salvador

I N F. D E L R E P O R T E R E S U M E N

Historial del reporteIniciado: 19/09/2015Finalizado: 20/09/2015Entregado: 21/09/2015

La experiencia se basa en la realización de valoraciones potenciométricas de un ácido poliprotico con base fuerte para la identificación del el punto de equivalencia mediante medidas de pH con volumen agregado de base representadas en la gráfica de la primera y segunda derivada

Esto se llevó a cabo realizando cada valoración con un pHmetro que era el indicador de pH. Este proceso nos permite conocer la concentración real del ácido oxálico y ácido fosfórico en una disolución por medio de la cantidad de volumen agregado.

Palabras clave:Ácido poliproticoBase fuertepH

1. INTRODUCCIÓN

Las valoraciones ácido-base se emplean en todos los campos del análisis químico. Aunque lo más común es que nos interese solamente conocer la concentración total de ácido o base en la muestra bajo análisis, la obtención de las curvas de valoración nos permite deducir los componentes que hay en la disolución de valoración en cada momento, así como sus valores de pK.

Los ácidos polipróticos (ácidos poliácidos o ácidos poliprotónicos) son ácidos que tienen más de un hidrógeno ionizable. Estos ácidos disocian en más de una etapa y cada etapa presenta su propia constante de equilibrio.

Los ácidos polipróticos no ceden de una vez y con la misma facilidad todos los protones, sino que lo hacen de forma escalonada, y cada vez con mayor dificultad. Las correspondientes constantes de disociación, disminuyen mucho (aproximadamente un factor de 10 -

5) para cada una de las sucesivas ionizaciones.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO.

Los ácidos polipróticos son aquellos que presentan más de un hidrógeno ionizable. La ionización ocurre por etapas, o sea, el ácido cede un protón (H+) cada vez.

El primer protón se extrae con más facilidad que el segundo, pues este es retirado de un ión negativo, por tanto es necesario vencer la atracción eléctrica entre el protón y el anión. Podemos decir que el H3PO4 es un

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Instrumental II.

“TITULACIONES POTENCIOMETRICAS.”Instructores de laboratorio: - Lic. Ana Thelma de Gonsalez

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ácido más fuerte que H2PO4- y, por tanto, la primera

constante de acidez será mayor que la segunda y esta, a su vez, mayor que la tercera.

En el caso de la valoración de un ácido triprótico encontraremos en la representación gráfica tres saltos de pH. Vamos a estudiar el caso de una acidimetría del ácido fosfórico con hidróxido sódico. Los equilibrios a considerar son:

H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+ ka1

H2PO4- + H2O HPO4

2- + H3O+ ka2

HPO42- + H2O PO4

2- + H3O+ ka3

A medida que añadamos hidróxido sódico los equilibrios se desplazarán hacia la derecha.

Los saltos de pH que se producen en las proximidades de los puntos de equivalencia serán mucho más pequeños que en la valoración del ácido fuerte con base fuerte.

Para obtener la concentración real del ácido oxálico En el punto de equivalencia, según la estequiometría de la reacción, se tiene que cumplir:

nº de moles de NaOH = nº de moles de ácido oxálico

La relación entre Ka1 y Ka2 para el ácido oxálico dihidratado es aproximadamente 1000. La curva de titulación muestra una inflexión correspondiente al primer punto de equivalencia. Sin embargo, la magnitud del cambio de pH es muy pequeña para permitir una determinación precisa del punto final. Por lo tanto la segunda es perfectamente adecuada para la cuantificación del ácido.

Los equilibrios que se consideran son:

H2C2O4 + H2O HC2O4- + H3O+ ka1

HC2O4- + H2O C2O4

2- + H3O+ ka2

DETECCIÓN DEL PUNTO FINAL EN VALORACIONES ÁCIDO-BASE.

Son dos los tipos principales de puntos finales más empleados en las volumetrías de neutralización. El primero es el punto final visual basado en el uso de indicadores químicos. El segundo es el punto final potenciométrico, en el que se determina el potencial de un electrodo de vidrio/calomelanos haciendo uso de un voltímetro.

CON ELECTRODO DE pH.

Recordemos que el potencial medido es directamente proporcional al pH. Las valoraciones pueden hacerse de forma automática con un autovalorador. El valorante se encuentra en una botella de plástico, vertiéndose en pequeños incrementos mediante una jeringa, a la vez que se va midiendo el pH con unos electrodos sumergidos en el vaso del analito, que se halla situado sobre un agitador magnético. El instrumento espera a que el pH se estabilice después de cada adición, para proceder a la siguiente, mostrándose el valor de pH en la pantalla del dispositivo de valoración. El punto final se calcula automáticamente, hallando el punto de máxima pendiente de la curva de valoración.

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3. MATERIALES Y METODOS

Valoración ácido fosfórico.

a) Pipetear 10 ml de la solución de ácido fosfórico 0.1 N colocarlo en un vaso de precipitado de 250 ml y diluir con 50 ml de agua destilada.

b) Introducir el magneto a la solución, cuidando que no tope con el electrodo.

c) Agregar con agitación constante la solución de NaOH 0.1 N y registrar los valores de pH de la solución después de agregar 0.5 ml cada vez. En cada agregado de la solución de NaOH no olvidarse de registrar el pH.

d) Registrar los pH en cada agregado el cual no debe pasar de pH =11.

Valoración ácido oxálico.

a) Valoración de una solución de hidróxido de sodio 0.1 N con una solución de ftalato acido de potasio 0.1M.

b) De la muestra liquida se toman 10 ml y se lleva a 50 ml.

c) Proceder a realizar la titulación.

4. RESULTADOS

Cálculos.

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Tabla de la primera derivada y segunda derivada del Acido Fosforico.

Tabla del método directo del Ácido Fosfórico.

Página 4

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.51

1.52

2.53

pH vr V

V ml NaOH

∆pH/∆V

0 2 4 6 8 10 12 14 16

-3-2-10123

pH vr V

V ml NaOH

(∆pH)2/(∆

V)2

Derivada de titulación: Ácido debil contra Base fuerte.

I II III IV V VI VII VIII IX X

Primera derivada. Segunda derivada.

V,mL pH Vprom1 ΔpH ΔV1 ΔpH/ΔV1 Vprom2 Δ(ΔpH/ΔV1) ΔV2 Δ2pH/ΔV2

0 2.15

1 2.26 0.5 0.11 1 0.11

2 2.4 1.5 0.14 1 0.14 1 0.03 1 0.03

3 2.55 2.5 0.15 1 0.15 2 0.01 1 0.01

4 2.8 3.5 0.25 1 0.25 3 0.1 1 0.1

5 3.2 4.5 0.4 1 0.4 4 0.15 1 0.15

6 6 5.5 2.8 1 2.8 5 2.4 1 2.4

7 6.48 6.5 0.48 1 0.48 6 -2.32 1 -2.32

8 6.84 7.5 0.36 1 0.36 7 -0.12 1 -0.12

9 7.14 8.5 0.3 1 0.3 8 -0.06 1 -0.06

10 7.7 9.5 0.56 1 0.56 9 0.26 1 0.26

11 8 10.5 0.3 1 0.3 10 -0.26 1 -0.26

12 10.3 11.5 2.3 1 2.3 11 2 1 2

13 10.8 12.5 0.5 1 0.5 12 -1.8 1 -1.8

14 11.09 13.5 0.29 1 0.29 13 -0.21 1 -0.21

15 11.27 14.5 0.18 1 0.18 14 -0.11 1 -0.11

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V,mL pH0 2.151 2.262 2.43 2.554 2.85 3.26 67 6.488 6.849 7.14

10 7.711 812 10.313 10.814 11.0915 11.27

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0 2 4 6 8 10 12 14 160

2

4

6

8

10

12

Grafica del metodo directo.

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I II III IV V VI VII VIII IX X

Primera derivada. Segunda derivada.

V,mL pH Vprom1 ΔpH ΔV1 ΔpH/ΔV1 Vprom2 Δ(ΔpH/ΔV1) ΔV2 Δ2pH/ΔV2

0 1.66

1 1.79 0.5 0.13 1 0.13

2 1.83 1.5 0.04 1 0.04 1 -0.09 1 -0.09

3 1.83 2.5 0 1 0 2 -0.04 1 -0.04

4 1.85 3.5 0.02 1 0.02 3 0.02 1 0.02

5 1.86 4.5 0.01 1 0.01 4 -0.01 1 -0.01

6 1.89 5.5 0.03 1 0.03 5 0.02 1 0.02

7 1.9 6.5 0.01 1 0.01 6 -0.02 1 -0.02

8 1.91 7.5 0.01 1 0.01 7 0 1 0

9 1.93 8.5 0.02 1 0.02 8 0.01 1 0.01

10 1.95 9.5 0.02 1 0.02 9 0 1 0

11 1.97 10.5 0.02 1 0.02 10 0 1 0

12 2 11.5 0.03 1 0.03 11 0.01 1 0.01

13 2.05 12.5 0.05 1 0.05 12 0.02 1 0.02

14 2.08 13.5 0.03 1 0.03 13 -0.02 1 -0.02

15 2.1 14.5 0.02 1 0.02 14 -0.01 1 -0.01

16 2.11 15.5 0.01 1 0.01 15 -0.01 1 -0.01

17 2.16 16.5 0.05 1 0.05 16 0.04 1 0.04

18 2.21 17.5 0.05 1 0.05 17 -4.4409E-16 1 -4.4409E-16

19 2.26 18.5 0.05 1 0.05 18 0 1 0

20 2.3 19.5 0.04 1 0.04 19 -0.01 1 -0.01

21 2.35 20.5 0.05 1 0.05 20 0.01 1 0.01

22 2.42 21.5 0.07 1 0.07 21 0.02 1 0.02

23 2.5 22.5 0.08 1 0.08 22 0.01 1 0.01

24 2.56 23.5 0.06 1 0.06 23 -0.02 1 -0.02

25 2.65 24.5 0.09 1 0.09 24 0.03 1 0.03

26 2.76 25.5 0.11 1 0.11 25 0.02 1 0.02

27 2.87 26.5 0.11 1 0.11 26 4.4409E-16 1 4.4409E-16

28 2.98 27.5 0.11 1 0.11 27 -4.4409E-16 1 -4.4409E-16

29 3.08 28.5 0.1 1 0.1 28 -0.01 1 -0.01

30 3.18 29.5 0.1 1 0.1 29 0 1 0

31 3.27 30.5 0.09 1 0.09 30 -0.01 1 -0.01

32 3.35 31.5 0.08 1 0.08 31 -0.01 1 -0.01

33 3.42 32.5 0.07 1 0.07 32 -0.01 1 -0.01

34 3.49 33.5 0.07 1 0.07 33 4.4409E-16 1 4.4409E-16

35 3.56 34.5 0.07 1 0.07

36 3.63 35.5 0.07 1 0.07 35 0 1 0

37 3.7 36.5 0.07 1 0.07 36 4.4409E-16 1 4.4409E-16

38 3.77 37.5 0.07 1 0.07 37 -4.4409E-16 1 -4.4409E-16

39 3.84 38.5 0.07 1 0.07 38 0 1 0

40 3.91 39.5 0.07 1 0.07 39 4.4409E-16 1 4.4409E-16

41 3.98 40.5 0.07 1 0.07 40 -4.4409E-16 1 -4.4409E-16

42 4.05 41.5 0.07 1 0.07 41 0 1 0

43 4.12 42.5 0.07 1 0.07 42 4.4409E-16 1 4.4409E-16

44 4.21 43.5 0.09 1 0.09 43 0.02 1 0.02

45 4.3 44.5 0.09 1 0.09 44 0 1 0

46 4.42 45.5 0.12 1 0.12 45 0.03 1 0.03

47 4.56 46.5 0.14 1 0.14 46 0.02 1 0.02

48 4.75 47.5 0.19 1 0.19 47 0.05 1 0.05

REPORTE DE LABORATORIO DE INTRUMENTAL II. VALORACION POTENCIOMETRICA.

0 10 20 30 40 50 60 700

0.51

1.52

2.53

3.5

Grafica de la primera derivada.

0 10 20 30 40 50 60

-2-1.5

-1-0.5

00.5

11.5

2

Segunda derivada.

Método directo del ácido oxálico

V,mL pH0 1.661 1.792 1.833 1.834 1.855 1.866 1.897 1.98 1.919 1.93

10 1.9511 1.9712 213 2.0514 2.0815 2.116 2.1117 2.1618 2.2119 2.2620 2.321 2.3522 2.4223 2.524 2.5625 2.6526 2.7627 2.8728 2.9829 3.0830 3.1831 3.2732 3.3533 3.4234 3.4935 3.5636 3.6337 3.738 3.77

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39 3.8440 3.9141 3.9842 4.0543 4.1244 4.2145 4.346 4.4247 4.5648 4.7549 4.9850 5.59

51.5 8.8653 9.8554 10.3155 10.5856 10.8257 11.0358 11.18

5. DISCUSIÓN

6. CONCLUSIONES

7. REFERENCIAS

[1] http://media.axon.es/pdf/92090.pdf

[2]http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/lhh345a/Potenciometrias.pdf

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pH