Volumetría de Neutralización Profesor: J. Fernando Ovalles D. Tema III.2 – Volumetría de Neutralización Profesor: J. Fernando Ovalles D. 2014 - 2017

Tema III.2 – Volumetría de Neutralización Preparación de soluciones patrón: Preparación de soluciones patrón ácidas y su estandarización Patrones primarios para ácidos Preparación de soluciones patrón básicas y su estandarización Patrones primarios para bases Aplicaciones: Determinación de ácido acético en vinagres Determinación de la acidez de vinos Determinación de nitrógeno y proteínas (Método de Kjeldhal) Determinación de carbonatos y mezclas alcalinas Determinación del índice de saponificación. Determinación del Peso molecular de un ácido o base

a otra disolución de concentración desconocida (analito). I.1.- Método Volumétrico (o titulométrico) Se fundamenta en la medida del volumen de una disolución de concentración conocida que se agrega a otra disolución de concentración desconocida (analito). La titulación se completa cuando ocurre un cambio físico (cambio de color de un indicador susceptible a los cambios de pH) HCl NaOH HCl + NaOH  NaCl + HOH

Seleccionar el INDICADOR adecuado NOMBRE COLOR ACIDO COLOR BÁSICO INTERVALO PH Azul de timol Rojo Amarillo 1,2 - 2,8 Anaranjado de metilo 3,1 - 4,4 Verde de bromocresol 3,8 - 5,4 Rojo de metilo 4,2 – 6,3 Azul de bromotimol Azul 6,2 – 7,6 Rojo fenol 6,8 – 8,4 Fenolftaleina 8,3 – 10 Alizarina 10 – 12 Criterios para seleccionar el indicador químico apropiado para una titulación en particular:

Por ejemplo, la fenolftaleína:                                                                                                                Un indicador àcido-base es una especie química orgánica con propiedades de ácido débil o base dèbil. La forma no disociada posee un color diferente al de su forma conjugada. Por ejemplo, la fenolftaleína: En medio ácido no se disocia y es incolora En medio alcalino pierde dos protones y se torna de color rosa (base conjugada del ácido). La adición de más álcali ocasiona cambios en la estructura interna del indicador, perdiendo nuevamente el color. a) Incoloro b) Rosado c) Incoloro

Fenolftaleína Ka = 6,3 x 10-10 ; pKa = 9,2 El incoloro predomina a un pH equivalente a: pKa – 1  8,2 El color rosa predomina a un pH equivalente a: pKa +1  10,2

HIn + H2O ⇆ In- + H3O+ Despejando [H3O+]: La concentración de [H3O+] determina la relación del indicador no disociado [HIn] y disociado [In-]. Por tanto, el pH de la solución determina el color que predomina en la solución.

Aplicando logaritmo negativo a toda la expresión: Substituyendo: El valor del pH del medio y la constante de disociación (Ka) del Indicador son conocidos. El ojo humano percibe en promedio un color cuando la relación resulta 10 o 0,1:

Así, para que predomine el “incoloro” el pH de la solución debe ser: Substituyendo: Para que predomine el color rosado el pH de la solución debe ser: El color del indicador suele ser intermedio para cualquier relación entre estos dos valores:

Fenolftaleína Ka = 6,3 x 10-10 ; pKa = 9,2 El color incoloro predomina a: pH = pKa – 1  8,2 El color rosa predomina a: pH = pKa + 1  10,2

PROPIEDADES DE ALGUNOS INDICADORES NOMBRE COLOR ACIDO COLOR BÁSICO INTERVALO PH Azul de timol Rojo Amarillo 1,2 - 2,8 Anaranjado de metilo 3,1 - 4,4 Verde de bromocresol 3,8 - 5,4 Rojo de metilo 4,2 – 6,3 Azul de bromotimol Azul 6,2 – 7,6 Rojo fenol 6,8 – 8,4 Fenolftaleina 8,2 – 10 Alizarina 10 – 12 Por tanto, para seleccionar un indicador el intervalo de pH suele ser por lo general: pH = pKa (Ind)  1

Más preguntas Jovenzuelos … ¿Cuál color tendrá la fenolftaleína en agua? Incoloro Rosado tenue Rosado intenso Más preguntas Jovenzuelos …

NOMBRE COLOR ACIDO COLOR BÁSICO INTERVALO PH Azul de timol Rojo Una solución es examinada con varios indicadores, mostrando en cada caso varios colores: ¿Cuál de los siguientes podría ser el pH de la solución?: Azul de timol = amarillo Verde de bromocresol = azul Azul de bromotimol = azul Fenolftaleina = rosado Alizarina = incoloro 1,0 3,2 7,0 8,4 11,6 NOMBRE COLOR ACIDO COLOR BÁSICO INTERVALO PH Azul de timol Rojo Amarillo 1,2 - 2,8 Anaranjado de metilo 3,1 - 4,4 Verde de bromocresol 3,8 - 5,4 Rojo de metilo 4,2 – 6,3 Azul de bromotimol Azul 6,2 – 7,6 Rojo fenol 6,8 – 8,4 Fenolftaleina 8,3 – 10 Alizarina 10 – 12

A continuación se presenta la curva de titulación de un ácido fuerte con una base fuerte, indicando el viraje del indicador en cada caso. ¿Cuál de las figuras muestra el indicador apropiado de acuerdo al comportamiento de la curva de titulación? Rojo de metilo Verde de bromocresol Fenolftaleína Azul de timol Más de uno ¿Cuáles?_______________________

Rojo de metilo Verde de bromocresol Fenolftaleína Azul de timol ¿Cuál de las figuras muestra el indicador apropiado de acuerdo al comportamiento de la curva de titulación?

Seleccionar el indicador adecuado

Indicador adicionado Rojo de metilo Intervalo de pH Cambio de color pH = 6,3 pH = 4,2 Indicador adicionado Rojo de metilo

Indicador adicionado Fenolftaleína Intervalo de pH pH = 10 Cambio de color pH = 8,3 Indicador adicionado Fenolftaleína

Indicador adicionado Azul de bromotimol Intervalo de pH pH = 7,6 Cambio de color pH = 6,2 Indicador adicionado Azul de bromotimol

Resumen

Titulación de 50,00 ml de HCl con NaOH 0,1000 M Titulación de un AF con una BF NaOH Titulación de 50,00 ml de HCl con NaOH 0,1000 M HCl

Seleccionar el indicador adecuado Punto de equivalencia Seleccionar el indicador adecuado

Fenolftaleína Azul de BT Verde de BC Intervalo de pH pH = 10 pH = 8,3 Punto de equivalencia Azul de BT pH = 6,2 pH = 5,4 Verde de BC pH = 3,8 Intervalo de pH

estandarización de soluciones patrón ácidas. Preparación y estandarización de soluciones patrón ácidas. Continuación … Preparación de soluciones ácidas: HCl: es el más empleado porque sus soluciones son estables y no suelen ocasionar precipitación de otras especies químicas. H2SO4: sus soluciones son estables y se emplean en titulaciones en las cuáles el ion cloruro interfiere formando precipitados. Se emplea menos que el HCl porque usualmente los cloruros son más solubles que los sulfatos. HClO4: sus soluciones son estables pero se utiliza menos que los anteriores porque sus sales amónicas y potásicas no son muy solubles. HNO3: sus soluciones son estables pero puede causar oxidación de otras especies químicas, sobre todo en caliente.

estandarización de soluciones patrón ácidas. Preparación y estandarización de soluciones patrón ácidas. Continuación … Preparación de soluciones ácidas: Las disoluciones de ácido se suelen preparar por dilución del ácido concentrado y posterior normalización frente a un patrón primario. Patrones primarios: Na2CO3 (HOCH2)3C-NH2 (TRIS o THAM) Na2B4O7.10H2O

Preparación de soluciones ácidas: Patrones primarios: Na2CO3 + HCl → (HOCH2)3C-NH2 + HCl → Na2B4O7.10H2O + HCl → Preparación de soluciones ácidas: Preparar 100 mL de una solución de HCl aproximadamente 0,1 N a partir de HCl concentrado: 36-38%; 1,18 Kg/L; PM = 36,45. ¿Explique el procedimiento práctico?

Estandarización de soluciones ácidas: Patrones primarios: Na2CO3 + HCl → (HOCH2)3C-NH2 + HCl → Na2B4O7.10H2O + HCl → Estandarización de soluciones ácidas: Calcule los gramos de cada patrón primario estequiométricamente necesarios para reaccionar con al menos 20 mL de HCl preparado aproximadamente 0,1 N.

Titulación de 50,00 ml de ácido acético 0,1000 M con NaOH 0,1000 M Región para seleccionar el Indicador Punto de equivalencia Escala: 1 cm = 4 mL Seleccionar el indicador adecuado

Seleccionar el INDICADOR adecuado NOMBRE COLOR ACIDO COLOR BÁSICO INTERVALO PH Anaranjado de metilo Rojo Amarillo 3,1 - 4,4 Rojo fenol 6,8 – 8,4 Fenolftaleina Incoloro Rosado 8,3 – 10

Titulación de 50,00 ml de ácido acético 0,1000 M con NaOH 0,1000 M pH = 8,73 Punto de equivalencia pH = 10 Fenolftaleína pH = 8,3 pH = 7,6 Azul de B-timol pH = 6,2 pH = 4,4 Anaranjado de Metilo pH = 3,1 Escala: 1 cm = 4 mL

Titulación de 50,00 ml de ácido acético 0,1000 M con NaOH 0,1000 M VNaOH = ½ VNaOH en el punto de equivalencia Punto de equivalencia pKa = pH Determinar el pKa del ácido débil Escala: 1 cm = 4 mL

Titulación de 50,00 ml de ácido acético 0,1000 M con NaOH 0,1000 M Región para seleccionar el Indicador Punto de equivalencia Escala: 1 cm = 4 mL Seleccionar el indicador adecuado

Seleccionar el INDICADOR adecuado NOMBRE COLOR ACIDO COLOR BÁSICO INTERVALO PH Anaranjado de metilo Rojo Amarillo 3,1 - 4,4 Rojo fenol 6,8 – 8,4 Fenolftaleina Incoloro Rosado 8,3 – 10