DETERMINACION DE PH

OBJETIVO:

IDENTIFICAR TEORICO Y EXPERIMENTALMENTE, EL PH DE SOLUCIONES ACUOSAS CON CARÁCTER ACIDO-BASE.

OBJETIVOS PARTICULARES:-COMPARAR LAS DIFERENTES FORMAS DE OBTENER PH EN SOLUCIONES ACIDAS O BASICAS.

-APLICAR LA TECNICA DE TITULACION POR VOLUMETRIA Y RELACIONAR EL RESULTADO CON EL PH DE UNA SOLUCION ACIDA O BASICA..

PROFESORA:I.Q.I. MARYCARMEN AVILA CALDERON

TEORIA:

1. Concepto de PH como una medida relativa del carácter acido o básica de una solución.

1.a) Teorías sobre ácido -base1.b)Definición de PH.1.c) Cálculo de PH.1.d) Equipo de medición de PH.

2. Titulación volumétrica para la determinación de la concentración de una solución acida o básica.2.a) conceptos titulación acido-base (volumetría)2.b) Materiales de laboratorio para titulación.2.c) Cálculos para preparación de soluciones

3. Determinación de pH Teórico de soluciones problema.

EXPERIMENTAL

1. Preparación de soluciones.2. Determinación de PH experimental por el método de titulación.3.-Determinación de pH experimental con el equipo medidor de PH.4.- Discusión de resultados y conclusiones por parte de los participantes.

ACTIVIDADES

1. CONCEPTO DE PH COMO UNA MEDIDA RELATIVA DEL CARÁCTER ACIDO O BÁSICA DE UNA SOLUCIÓN.

• TEORIA ARRHENIUS

CLASIFICA A LAS SUSTANCIAS EN SOLUCION ( DISUELTAS EN AGUA) COMO:

ACIDOS : PRODUCEN IONES [H+].

BASES : PRODUCEN IONES

[OH-].

• TEORIA BRONSTED AND LAWRY

APLICADO A CUALQUIER SOLVENTE INCLUYENDO AGUA.

ACIDO. ESPECIE QUIMICA QUE PUEDE DONAR UN PROTON.

BASE. ESPECIE QUÍMICA CAPAZ DE ACEPTAR UN PROTÓN

1. a.- TEORÍAS SOBRE ÁCIDO -BASE

DISOCIACION DE UN ACIDO SEGÚN ARRHENIUS

HCl acuoso H+ + Cl-

Na OH Acuoso Na+ + OH-

Teoria Bronsted-Lowry

NH3 + HCl NH4+ + Cl-

AMONIACO AMONIO

Donde el amoniaco recibe un protón del cloruro de hidrógeno y se comporta como una base de Brönsted-Lowry, mientras que el cloruro de hidrógeno al donar un protón se comporta como un ácido de Brönsted-Lowry

1.B .- CONCEPTO DE PH DE UNA SOLUCIÓN.

PH:

1) MEDIDA UTILIZADA PARA EVALUAR LA ACIDEZ O ALCALINIDAD DE UNA SUSTANCIA.

2) MEDIDA QUE EXPRESA EL GRADO DE ACIDEZ O BASICIDAD DE UNA SOLUCION EN UN ESCALA QUE VARIA ENTRE 0 Y 14.

MENOR A PH 7.

ACIDEZ AUMENTA.

PH DISMINUYE.

PH 7

NEUTRA

MAYOR A PH 7

BASICIDAD AUMENTA.

AUMENTA PH.

1.c.- DEFINICION DEL PH EN EXPRESION MATEMATICA.

• HISTORIA.

EL QUIMICO SORENSEN DEFINIO EL POTENCIAL DE HIDROGENO (PH) COMO EL LOGARITMO NEGATIVO DE LA CONCENTRACION MOLAR DE IONES DE H+

DATOS IMPORTANTES:

KC= KW = CONSTANTE DE IONIZACION DEL AGUA.

HA SIDO DETERMINADA POR VARIOS METODOS QUE OBTIENEN EL VALOR UNO POR DIEZ A LA MENOS CATORCE

DONDE:

[H+] [OH-] = 1 X 10 -14

[H+] [OH-] = 1 X 10 -7 + 1 X 10 -7

[H+] = 1 X 10 -7

[OH-] = 1 X 10 -7

DE LO QUE SE DEDUCE QUE EL AGUA TIENE IGUAL NUMERO DE CARGAS POSITIVAS Y NEGATIVAS, POR LO QUE ELECTRICAMENTE ES NEUTRA.

[H+] = 1 X 10-7

-log 1 X 10-7 = pH= log 1

1𝑥10−7= 7

Si [OH+] = 1 X 10-7

-log 1 X 10-7 = pOH= log 1

1𝑥10−7= 7

Entonces:

[H+] [OH+] = log 1

1𝑥10−14= 14

Cuando el agua no se encuentra pura se mantiene constante.

APLICANDO LO ANTERIOR

PARA LOS IONES [H+] :

PH= - Log [H+]

PH= - Log [M]

Donde :M= mol/ L

PARA EL ION [OH-] LA EXPRESION

QUEDA :

POH = - Log [OH-]

POH = - Log [M]

PH= 14 - POH

Entonces:

• PH + POH = Pkw= 14

ejercicioOrdene las siguientes soluciones de las mas básica a la mas acida

a) POH = 5

b) [H+] = 0.02 M

c) [OH-] = 0.02 M

d) PH = 9

e) POH = 9

f) PH = 7.78

1.d.- EQUIPO DE MEDICION DE PH

• El valor de pH se puededeterminar midiendo la cantidadde corriente que circula en unsolucion medida con ungalvanómetro, el aparato seconoce como POTENCIOMETRO.

EL POTENCIOMETRO ES UN SENSOR UTILIZADO EN EL METODO

ELECTROQUIMICO PARA MEDIR PH DE UNA DISOLUCION.

PRINCIPIO DEL EQUIPOMÉTODO POTENCIOMÉTRICO Celda galvánica Está formada por dos electrodos separados físicamente y para cerrar el circuito se usa un puente salino. Entre los dos electrodos se coloca un voltímetro para medir la diferencia de potencial entre ambos

electrodos.

Diferencia de potencial entre dos electrodos

Electrodo de referencia (potencial

conocido y constante durante la

medida)

Electrodo indicador (el potencial depende de la

concentración del analito que queremos medir)

Calomel

Ag°/AgCl

Metálicos Membrana

selectiva a iones

¿Con que sustancias se calibran los equipos de

PH.?

SOLUCION BUFFER. Son aquellas soluciones capaces de mantener su pH en valores aproximadamente constantes, aún cuando se agreguen pequeñas cantidades de ácido o base, o se diluya la solución.

INSTRUCTIVO PARA UTILIZAR UN POTENCIOMETRO.I.- CALIBRACION. Verificar siempre con las soluciones buffer para comprobar la respuesta del electrodo en diferentes valores de pH.

Procedimiento.

I.- Preparar electrodos• Encender el instrumento.• Enjuagar electrodos con agua

destilada.• Secar suavemente con papel

absorbente limpio.• Seleccionar dos soluciones buffer de

acuerdo al pH anticipado.• Seleccione el rango a la posición

adecuada hasta que la lectura corresponda al pH conocido de la solución buffer.

• Retirar el electrodo de la solución estándar y lavar el electrodo con agua destilada.

• El electrodo debe sumergirse en agua destilada entre las medidas.

• Retirar el electrodo y enjuagarlo nuevamente.• Secar suavemente con papel absorbente limpio.• Colocar el electrodo con la segunda solución buffer,

para ajustar el instrumento al nuevo punto de equilibrio.• Leer el pH. No cambiar la configuración de la perilla

asimétrica de potencial.

Desechar las soluciones buffer de pH utilizados.

II.- PROCEDIMIENTO DE MEDICIÓN DE PH.

Llenar un recipiente con una porción de la solución de prueba. Agitar vigorosamente ya que las mediciones sencillas sin agitación

están sujetos a errores apreciables debido a la insuficiencia de lavado de los electrodos, la solubilidad del vidrio y la absorción de dióxido de carbono durante la medición.

Obtener un valor preliminar de pH. Determinar de una a tres porciones de la solución de prueba,

valores reproducibles de pH en 1 o 2 min. Determinar pH de las tres porciones de la solución de prueba.

2. Titulación volumétrica para la determinación de la concentración de una

solución acida o básica.

2.A.- CONCEPTOS TITULACION ACIDO BASE

ANALISIS CUANTITAVO

El análisis cuantitativo determina la cantidad de una determinada sustancia (analito) que hay en una

muestra.

El análisis cuantitativo precisa de dos medidas: determinar la masa o volumen de la

muestra analizada y determinar la cantidad de analitoen la muestra

analito es un componente (elemento, compuesto o ion) de interés analítico de una muestra . Es una especie

química cuya presencia o contenido se desea conocer, identificable y cuantificable, mediante un

proceso de medición química.

METODOS VOLUMETRICOS

se determina el volumen de una disolución que contiene un reactivo capaz de reaccionar con el

analito.

Esta reacción debe ser completa y debe disponerse de algún método que nos indique en que momento

se ha completado.

En las valoraciones ácido-base se utiliza un indicador pra determinar el final del procedimiento.

SOLUCION VALORADA

son aquellas en las que las medidas de concentración de sus componentes son conocidas y seguidas con

precisión. Las medidas de concentración están estandarizadas.

Un estándar Es una preparación que contiene una concentración conocida de un elemento o sustancia

especifica.

Tambien se conoce como patrón secundario en el caso de una titulación, y se le llama asi debido a que

en la mayoría de los casos se necesita del patrón primario para conocer su concentración exacta.

PATRON PRIMARIO

Un patrón primario es usualmente un sólido que cumplen con las siguientes

características:

Tienen composición conocida.

Deben tener elevada pureza.

Debe ser estable a temperatura ambiente.

Debe ser posible su secado en estufa. .

No debe absorber gases.

Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante.

Debe tener un peso equivalente grande..

PATRON PRIMARIO PARA ESTANDARIZAR BASES

FTALATO ACIDO DE POTASIO

KHC8H4O4

PM= 204.22 g/mol

PATRON PRIMARIO PARA ESTANDARIZAR ACIDOS

CARBONATO DE SODIO

Na2CO3

PM= 105.

ALICUOTA

La alícuota es una parte que se toma

de un volumen (alícuota líquida) o

de una masa (alícuota sólida) , para ser usada en

una prueba de laboratorio, cuyas

propiedades físicas y químicas, así como

su composición, representan las de la

sustancia original.

¿QUE ES UNA TITULACION ACIDO

BASE?

La titulación es un método para determinar la concentración de una disolución.

Esta consiste en agregar gradualmente una disolución de concentración conocida a otra de concentración desconocida hasta que la neutralización se completa. En ambos casos, puede ser acido o base.

la adición se detiene cuando se ha agregado la cantidad de reactivo determinada en función de un cambio de coloración en el caso de utilizar un indicador interno.

El punto en que ha reaccionado completamente el acido con la base o la base con el acido se llama punto de equivalencia de la titulación

Significa que el cambio de PH con respecto al volumen tiene un valor máximo.

El punto de equivalencia se especifica por la siguiente ecuación de la titulación.

eOH- = eH+

( NOH * VOH ) = ( NH * VH )

En términos generales la reacción entre cantidades equivalentes de ácidos y

bases se llama neutralización o reacción de neutralización.

Como la siguiente expresión:

Ácido + Base → Sal + Agua

Indicadores acido-base. Sustancias que cambian de color de acuerdo

al PH de la disolución.

2b.-Materiales de Laboratorio para titulacion

MATERIALES

- Bureta 50 mL

- Soporte universal

- Pinza mariposa

- Matraz Erlenmeyer

REACTIVOS

- Solución valorada (HCl y NaOH 0.05 N)

- Indicadores (Fenoftaleína y Anaranjado de

Metilo).

- Agua destilada

Nota. Para el llenado de la bureta debe estar inclinada a 45 ° aproximadamente, para ser llenada por medio

de un vaso de precipitados.

Para titular

La llave de la bureta se debe abrir y cerrar con la mano izquierda, colocando el dedo pulgar al frente, para evitar escurrimientos y con la mano derecha se sostiene y agita el matraz Erlenmeyer evitando que la boca del matraz pegue a la punta de la bureta.

LECTURA DEL VOLUMEN GASTADO EN LA BURETA

LOS OJOS DEBEN ESTAR A LA ALTURA DEL MENISCO DEL LIQUIDO, SI ESTE ES TRANSPARENTE SE DEBERA LEER EN LA PARTE INFERIOR DEL MENISCO, PERO SI EL LIQUIDO NO LO FUERA, LA LECTURA SE HARA EN LA PARTE SUPERIOR DEL MENISCO

LIQUIDO TRANSPARENTE

SOLUCION:DATOSN= 0.1PM ftalato = 204.22V= 20 mL = 0.02 L

DESPEJANDO:

SUSTITUYENDO

UNIDADES DE CONCENTRACION DE LA NORMALIDAD

N= geq/L

geq = PM Base/OH

N= 𝑊𝐹𝑇𝐴𝐿𝐴𝑇𝑂

𝑃𝐸𝑞𝐹𝑇𝐴𝐿𝐴𝑇𝑂

∗ 𝑉

Donde:

W= Peso del ftalato en gramos.N= Normalidad de la solución de NaOHPeq= Peso molecular del Ftalato =g/geqV= Volumen total consumido de la solución de NaOHen L.

EJEMPLO :

SE REQUIERE VALORAR UNA SOLUCION DE NAOH 0.1 N, QUE CONSUMA UN VOLUMEN GASTADO DE NAOH APROXIMADO DE 20 ML, CALCULE CUANTOS GRAMOS DEL FTALATO ACIDO DE POTASIO (PATRON PRIMARIO) DEBERAN PESARSE.

N= 𝑊𝐹𝑇𝐴𝐿𝐴𝑇𝑂

𝑃𝑒𝑞𝐹𝑇𝐴𝐿𝐴𝑇𝑂 ∗ 𝑉=

𝑔𝑔

𝑔𝑒𝑞∗ 𝐿

= g eq/L

W FTALATO = N* 𝑃𝑀𝐹𝑇𝐴𝐿𝐴𝑇𝑂 ∗ 𝑉

0.1𝑔𝑒𝑞

𝐿∗204.22

1

𝑔

𝑔𝑒𝑞𝑥0.02𝐿−

−0.4084𝑔

VALORACION DE UNA SOLUCION.

PREPARACION DE SOLUCIONES

EJERCICIO :

PREPARAR UN LITRO DE UNA SOLUCION DE HCl 0.1 N, CON UNA DENSIDAD DE 1.19 g/ml Y UNA PUREZA DEL 37% .

A) REALIZAR LOS CALCULOS CORRESPONDIENTES PARA DETERMINAR CUAL SERA LA CANTIDAD DE ACIDO CLORHIDRICO PARA OBTENER LA CONCENTRACION DESEADA.

B) EXPLICAR COMO PREPARAR LA SOLUCION Y MEDIDAS DE SEGURIDAD.

15 MINUTOS PARA SU RESOLUCION PARA EL INCISO A)

EL INCISO B) SERA ENTREGADO COMO TAREA.

EJERCICIO :

PREPARAR UN LITRO DE UNA SOLUCION DE NaOH 0.1 N, UNA PUREZA DEL 97% .A) REALIZAR LOS CALCULOS CORRESPONDIENTES PARA DETERMINAR CUAL SERA LA CANTIDAD DE

HIDROXIDO DE SODIO PARA OBTENER LA CONCENTRACION DESEADA.B) EXPLICAR COMO PREPARAR LA SOLUCION Y MEDIDAS DE SEGURIDAD.

15 MINUTOS PARA SU RESOLUCION PARA EL INCISO A)

EL INCISO B) SERA ENTREGADO COMO TAREA.

EJERCICIO PARA DETERMINAR PH DE SOLUCIONESDETERMINACION TEORICA DE PH DE SOLUCION BASICA

• Realice los cálculos correspondientes para Determinar el pH de una solucion de NaOH 0.1 N

pH = ?

DETERMINACION TEORICA DE PH DE SOLUCION ACIDA

• Realice los cálculos correspondientes para Determinar el pH de una solucion de HCl 0.1 N

pH = ?

1. Preparación de soluciones.

CADA EQUIPO DE TRABAJO PREPARARA UNA SOLUCION DE :

a) Acido Clorhídrico.

Realice los cálculos correspondientes para determinar la cantidad de HCl, que se necesitara para la preparación de 500 ml de de HCl 0.1N; densidad = 1.19 g/ml; pureza 37.2% y prepare la solución.

B) Hidróxido de sodio.

Realice los cálculos correspondientes para determinar la cantidad de NaOH, que se necesitara para la preparación de 250 ml de NaOH 0.1 N; pureza 97% y prepare la solución.

CADA EQUIPO DE TRABAJO REALIZARA LA TITULACION DE LAS SOLUCIONES PREPARADAS EN EL PUNTO 1.

A) Tomar una alícuota de 5 mL de la solución preparada de HCl y colocarla en un matraz Erlenmeyer y agregarle 3 a 5 gotas de fenolftaleína. (Realizar triplicados)

B) Tomar una alícuota de 5mL de la solución preparada de NaOHy colocarla en un matraz Erlenmeyer y agregarle de 3 a 5 gotas de anaranjado de metilo (Realizar triplicados)

C) Con los datos obtenidos de las titulaciones determine la concentración de la solución .

D) Con la concentración obtenida obtener el pH experimental de la solución de cada una de las soluciones.

2. Titulación de las soluciones problema

3. Determinación del pH con el potenciómetro.

CADA EQUIPO DE TRABAJO DETERMINARA EL PH DE CADA UNA DE LAS SOLUCIONES PREPARADAS CON EL POTENCIOMETRO.

(Realizar triplicado)

CADA EQUIPO DE TRABAJO RELIZARA Y EXPONDRA LOS DATOS OBTENIDOS DE PH OBTENIDO DE LAS TRES FORMAS.

1.-RESULTADO DEL PH TEORICO.

2.- RESULTADO DEL PH POR EL METODO DE TITULACION.

3.- RESULTADO DE PH POR EL METODO DEL POTENCIOMETRO.

4. Discusión de resultados.