Distintas miradas sobre una titulación ácido-base. S. Pastorino, R Distintas miradas sobre una titulación ácido-base. S. Pastorino, R.Iasi y S. Juanto. Química para Ingeniería en Sistemas, Facultad Regional La Plata, Universidad Tecnológica Nacional, 60 y 124, La Plata (1900), Argentina e-mail sujuanto@yahoo.com.ar Introducción Enfrentados a la problemática de desarrollar experiencias de laboratorio para los no-químicos (1) , alumnos de 1er año de Ingeniería en Sistemas de Información , implementamos y evaluamos dos enfoques diferentes para una titulación ácido-base: Uno centrado en la motivación de los alumnos, interesados en la adquisición y análisis de datos, utilizando equipamiento más moderno. otro centrado en la visualización de los procesos a nivel molecular, realizando una titulación tradicional acompañada de representaciones gráficas del proceso de neutralización.

Parte experimental: Se prefirió realizar una titulación ácido fuerte-base fuerte para simplificar el sistema, descartando fenómenos de hidrólisis (2). Los alumnos trabajaron en forma paralela, en dos grupos de trabajo, con los mismos reactivos pero utilizando dos métodos diferentes. Se neutralizaron 10 ml de solución de HCl (aprox. 0,15 M ) con solución de Na(OH) 0,148 M.(previamente valorada con ftalato ácido de sodio).

Un grupo realizó la titulación de la solución de ácido clorhídrico, con la solución de hidróxido de sodio, utilizando fenolftaleína como indicador (la fenolftaleína vira de incoloro a rosa a partir de pH 8). Al mismo tiempo, se observa la representación del proceso de neutralización de protones (+) y oxhidrilos(-), partiendo de una solución inicialmente ácida (fig.1), a medida que ingresa la solución alcalina no se observa coloración (fig.2),al progresar se observa momentánea coloración de una porción de la solución (concentración local alta de (OH-))que desaparece al agitar (fig.3) . Al continuar agregando solución alcalina, se alcanza el punto de equivalencia (cuando se completó la neutralización) (fig.4), y aparece el cambio de color de toda la solución (punto final) con un ligero exceso de álcali (fig.5), debido al indicador utilizado. En este esquema experimental, se refuerza la visualización de los procesos a nivel molecular, aunque no hay evidencia del progresivo cambio de pH hasta que se alcanza el punto final, ni de la diferencia entre punto de equivalencia y punto final.

_ _ + + + + + + + + + + + +_ + +_ + + + + _ _ _ _+ _+ _+ +_ +_ +_ se agrega solución alcalina a la solución ácida que contiene fenolftaleína. ( Los signos - representan los (OH-) y los + a los H+) + + + + + + + + + FIG.1 FIG.2 + + +_ + +_ + + + + _ _ Coloración local Que desaparece Al agitar _ _+ _+ _+ +_ +_ +_ _+ _+ _+ Punto final _ _ _ _ _ _ + _+ _+ _ _+ _+ _+ _+ _+ +_ _ _+ _ + _ _+ + + _+ _ + + + FIG.3 FIG.4 Punto de equivalencia FIG.5

Es posible discutir la diferencia entre punto de equivalencia y punto final al realizar el gráfico de pH vs volumen de álcali agregado, al realizar la medida con el otro esquema experimental: Consiste en un electrodo de pH , conectado a una PC a través de una interfase, con un programa que adquiere y grafica los datos (equipamiento marca Vernier). Este equipamiento adquiere el valor de pH del electrodo, y manualmente se ingresa el volumen de solución agregada. El programa va graficando pH vs volumen agregado a medida que se realiza la medida, lo cual permite disminuir la alicuota agregada a medida que nos acercamos al punto de equivalencia, debido a la rápida variación de pH en esa zona. También permite observar la influencia de otras variables, como la agitación.

Los valores de pH se adquieren de la señal del electrodo (3), a través de la interfase conectada a un puerto USB de la PC, mientras que los mililitros de solución alcalina se registran manualmente, una vez que la lectura de pH se estabiliza. El programa permite observar la construcción de la curva pH vs ml solución alcalina a medida que se adquieren los datos, con la ventaja de monitorear la experiencia en tiempo real. El gráfico de la variación de pH con el volumen de álcali (d1=d(pH)/dVol), nos muestra cuando el cambio de pH es más grande ( el máximo corresponde al punto de equivalencia) y la derivada de ese gráfico muestra claramente al punto de equivalencia como la intersección con el eje x .

Con este esquema experimental, es posible apreciar el punto de equivalencia de la titulación al graficar la derivada segunda del pH con respecto al volumen de álcali utilizado, esto es d2 pH/(d vol)2.

El empleo de equipamiento más moderno permite realizar la adquisición y el análisis de los datos obtenidos al mismo tiempo que se realiza la experiencia. Este método permite plantear interesantes discusiones sobre la influencia de las variables como agitación, intervalo entre toma de datos, etc. , realizando inclusive experiencias para enfatizar su influencia, dado que el tratamiento de datos es notablemente más rápido que en forma convencional. Sin embargo, la titulación empleando un indicador muestra más evidencia de los procesos moleculares, y es interesante desarrollarla como introducción a la experiencia, y también en paralelo, como ilustración de la diferencia entre punto de equivalencia y punto final. Al discutir la experiencia, los alumnos amplían la información con una búsqueda orientada en Internet(4). Agradecimientos: la compra del equipamiento Vernier fue posible mediante el aporte del PROMEI.

Referencias (1) “Re-elaboración de una práctica de laboratorio”. S.Pastorino,G.Machado, S.Juanto. R.Iasi VIIJEUQ (Jornadas de Enseñanza Universitaria de la Química, organizadas por la Asociación Química Argentina, 9 al 12 de abril del 2006, Comodoro Rivadavia. (http://www.unp.edu.ar/jorna_qca/resumenes) (2) Química, 6ta ed. R.Chang.Ed.McGraw Hill, Mexico,1999. (3) Advanced Chemistry with Vernier, J.Randall. Ed,Vernier, EEUU, 2006. (4)“El rol de la página web como auxiliar docente.” M.Arbeletche, G.Machado, S.Juanto y J.L.Rípoli. (IV Seminario Internacional y II Encuentro Nacional de Educación a Distancia , organizado por RUEDA, Red Universitaria de Educación a Distancia, - 22, 23 y 24 de Mayo de 2006 - Universidad Nacional de Córdoba, Argentina.). (http://www.rueda.edu.ar)