Sexto Informe de Analisis Instrumental conductimetría

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGAFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y METALURGIA ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERÍA EN INDUSTRIAS ALIMENTARIAS PRÁCTICA Nº 06 “TITULACION CONDUCTOMETRICA DE UNA MEZCLA DE ACIDOS” CURSO : ANÁLISIS INSTRUMENTAL PROFESOR : Ing. TREJO ESPINOZA, Abraham F. GRUPO DE PRÁCTICA : Miércoles 3:00 – 6:00 pm ALUMNOS : AYACUCHO - PERÚ 2014 los cationes se mueven en dirección al electrodo cargado negativamente. La conductividad eléctrica es un fenómeno de transporte en el cual la carga eléctrica (en forma de electrones o iones) se mueve a través de un sistema. calibrado provisto de electrodos calibrados y un conductímetro marca Metrohm calibrado con su correspondiente celda calibrada. OBJETIVOS:  Determinar por conductimetría el porcentaje de acido acético y acido clorhídrico en una mezcla de estos. El estudio de las conductancias de las disoluciones iónicas (capacidad para conducir la electricidad). Cuando se aplica una diferencia de potencial a través de dos electrodos sumergidos en una disolución iónica. ya que hay una variación del orden del 2 % por cada grado de diferencia. de esta forma se produce un movimiento neto de los iones hacia uno de los electrodos. existiendo una conducción de corriente eléctrica a través de la disolución. . Todas las lecturas se corrigen e informan a una temperatura de 20 ºC.I. tiene lugar un transporte iónico. de gran movilidad entre dos puntos de diferente potencial. REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA: CONDUCTIMETRÍA La conductimetría es un método analítico basado en la conducción eléctrica de los iones en solución. El equipo empleado también está calibrado electrónica y químicamente. En este caso. es decir. o salina. mientras que los aniones lo hacen hacia el electrodo cargado positivamente. Para la calibración química se emplean materiales de referencia certificados y se emplea junto con la celda conductimétrica un sensor de temperatura. que se utiliza para medir la molaridad de una disolución. es muy importante el factor térmico. La conductimetría permite determinar la conductividad de las muestras líquidas ambientales. se puede utilizar para la determinación de las constantes de equilibrio y para estudiar las velocidades de las reacciones que implican iones. lo que permite efectuar la corrección de las lecturas obtenidas. determinada por su carga iónica. Los equipos utilizados en el laboratorio son: un pHmetro marca Hach. II. El punto final de la valoración se corresponde con el punto de corte o intersección de dichos segmentos rectilíneos. Pero la velocidad con que migra es limitada por las fuerzas de fricción generadas por un movimiento. no obstante. La forma de esta representación depende del sistema químico que se investigue. El punto final es determinando a partir de la representación de la conductividad en función del volumen de valorante añadido. Como un conductor metálico. Es posible relacionarla. con la concentración. Una de las ventajas de esta técnica reside en que se puede valorarse disoluciones muy diluidas y ácidas o bases muy débiles que no pueden ser determinados con indicadores químicos. por lo tanto. está determinada por la naturaleza y la concentración de electrolitos presentes. los hidrogeniones (H3O) o el ácido (AH) sin disociar.CONDUCTIVIDAD: La conductividad (resistencia que opone una disolución al paso de corriente) para una temperatura. Otra ventaja es que permite la valoración de disoluciones coloreadas. la ley de Ohm es obedecida así por las soluciones electrolíticas.) para dar agua. Esto provoca una variación en la conductividad de la disolución a medida que la neutralización avanza. En una valoración ácido-base. están caracterizadas por segmentos rectilíneos con pendientes desiguales a ambos lados del punto de equivalencia. reacciona con los hidroxilos (OH . Por tanto durante la valoración se produce la desaparición de protones (H3O +) y la aparción del ión A – procedente del ácido. la velocidad de las partículas se relaciona linealmente con el campo aplicado. el más habitual es el de las valoraciones ácido – base. Esta variación es más o menos acusada según se trata de un ácido fuerte o débil. CONDUCTANCIA ELECTROLITICA Bajo la influencia de un potencial aplicado los iones de una solución son acelerados instantáneamente hacia el electrodo de carga opuesta. . Una valoración conductométricas implica la medida de la conductividad de la muestra después de sucesivas adiciones de reactivo. Su inconveniente es el número de sistemas químicos a los que puede aplicar la técnica. entre otros. La aplicación de mediciones de conductancia directas al análisis es limitada a causa de la naturaleza no selectiva de esta propiedad. Por el contrario. En particular. Esto puede dar por resultado una simplificación considerable del equipo. cualquier cantidad proporcional a ella será satisfactoria. no puede usarse el método. . las titulaciones conductométricas. que es una medida de la corriente que resulta de la aplicación de una fuerza eléctrica dada. y las lecturas de conductancia correspondientes a varios incrementos del titulante. en las que se usan mediciones de conductancia para detección del punto final. La FIGURA N°1 ilustra la titulación conductométricas del acido clorhídrico con hidróxido de sodio. depende directamente del número de partículas cargadas existentes en la solución. en estas circunstancias. La rama ascendente representa la conductancia del exceso de base presente después de la neutralización. TITULACIONES CONDUCTOMETRICAS En este método se sigue la variación de la conductibilidad eléctrica de una solución durante el curso de una titulación. Todos los iones contribuyen al proceso de conducción. se grafican en contra del último. En realidad. No es necesario conocer la conductancia específica real de la solución.METODOS CONDUCTOMETRICOS La conducción de una corriente eléctrica a través de la solución de un electrolito supone la migración de especies cargadas positivamente hacia el cátodo y cargadas negativamente hacia el ánodo. Esta última medición es particularmente útil como un criterio de pureza para el agua destilada. el cambio de conductancia debido a la adición del titulante puede ser enmascarado considerablemente por altas concentraciones de sal en la solución que se titula. El titulante se introduce por medio de una bureta. Los principales usos de las mediciones directas se han reducido al análisis de mezclas binarias agua-electrolito y la determinación de concentración total del electrolito. pero la fracción de corriente transportada por una especie dada esta determinada por su concentración relativa y su movilidad intrínseca en el medio. es menos precisa y menos satisfactoria a medida que aumenta la concentración total del electrolito. junto con la del cloruro de sodio ya formado. La conductancia. La técnica tiene sus limitaciones. pueden aplicarse a la determinación de numerosas substancias. En el ejemplo la rama descendente representa la conductancia del acido clorhídrico todavía presente en la solución. A una distancia suficiente en ambos lados. harán surgir este tipo de curvatura. y las curvas serán líneas rectas. la rama descendente tuvo una gran inclinación por que involucraba el reemplazamiento del ion hidrogeno (+ = 350) por iones de sodio (. hay suficientes iones comunes presentes para reprimir este efecto. Extrapolando estas porciones de las líneas. desde 0 a 50% y entre 150 y 200% del volumen equivalente del titulante. porque la conductancia del ion hidroxilo (. FIGURA N°1 Si la reacción no es cuantitativa. será una función de las conductancias iónicas individuales de los reactantes. y dibujar dos líneas rectas a través de ellos. puede determinarse la posición del punto final. disociación del producto de reacción. es suficiente obtener seis u ocho lecturas. . es relativamente. y existe una gran diferencia entre estas dos conductancias. cubriendo el margen anterior y posterior del punto final. o una solubilidad apreciable en el caso de las reacciones de precipitación.= 198) es considerablemente menor que el valor correspondiente para el ion hidrogeno. en esta curva. En la FIGURA N°1. La hidrólisis.= 50). habrá una curvatura en la vecindad del punto final. El punto de intersección de las dos ramas da el punto final. Similarmente. pero no como la rama descendente.junto con la del cloruro de sodio. La agudeza del ángulo en el punto de intersección de las dos ramas. Como la variación de la conductancia es lineal. la rama ascendente. lejos del punto final. es posible emplear todos los tipos de reacciones. Tras de haber corregido el cambio de volumen. las curvas de titulación conductométricas muestran invariablemente desviaciones con relación a la linealidad rigurosa en la región del punto de equivalencia. . deben estar ausentes grandes cantidades de electrolitos extraños. los datos de conductancia se representan gráficamente como una función del volumen de titulante. Las mediciones conductométricas ofrecen un medio cómodo para la localización de los puntos finales en las titulaciones. diez veces más concentrado que la solución que está siendo titulada con objeto de mantener reducido el cambio en el volumen. Por otro lado. Por esta razón. Luego. debido a la conductancia muy alta de los iones hidrogeno e hidroxilo. por regla general. El método puede conducirse con soluciones muy diluidas. En principio.0001M.El titulante debe ser. En presencia de tales electrolitos el cambio en la conductancia que acompaña a una reacción debe ser una parte muy pequeña de la conductancia total y será difícil de medir con exactitud. antes y después punto de equivalencia suficientes para definir la curva de titulación. extrapolan las dos porciones lineales y se toma el punto de intersección como punto de equivalencia. aproximadamente 0. Se necesitan 3 ó 4 medidas. comparada con la conductancia de los productos de la reacción. las reacciones de oxidación-reducción generalmente no pueden llevarse a cabo. están bien tamponadas o fuertemente acidas. como cada ion presente contribuye a la conductibilidad electrolítica. cuando menos. Como las reacciones prosiguen hasta su terminación absoluta. ya que las soluciones. TITULACIONES ACIDOS BASICAS Las titulaciones de neutralización están particularmente bien adaptadas al punto final conductométrico. Las regiones curvas se vuelven más pronunciadas cuando la reacción en cuestión se hace menos favorable y cuando la solución resulta más diluida. Esto es debido a la reducción de la constante dieléctrica del medio y a la consecuente reducción de la constante de disociación del acido acético.1 – 0. Con excepción de la región inmediata al punto de equivalencia. Se representa también las contribuciones calculadas de los iones individuales a la conductancia de la solución. Se produce una inversión de la pendiente más alta del punto final al elevarse las concentraciones de ion sodio e ion hidroxilo. pero la precisión está entre 1 – 2% y dentro de ciertas concentraciones. La precisión de la determinación del acido acético a una concentración 0. Pero resulta un aumento gradual de la conductancia. debido a la elevación de la concentración de iones sodio y borato.2 %. Titulación de ácidos o bases débiles. En la determinación simultánea de los dos ácidos causa dificultades la conductividad mínima y debe encontrarse las óptimas condiciones bajo las cuales esta interferencia es pequeña. Reduciendo la constante dieléctrica del medio.Titulación de ácidos o bases fuertes. los iones hidronio son sustituidos por un número equivalente de iones sodio menos móvil. las concentraciones de iones hidrogeno e hidroxilo se encuentran en un mínimo y la solución exhibe su conductancia más baja. Los dos ácidos pueden determinarse aun cuando estén ambos presentes. En la primeras etapas de la titulación se establece rápidamente un amortiguador que imparte a la solución una concentración de iones hidrogeno relativamente pequeña y casi constante los IONES hidroxilo agregados son consumidos por este amortiguado y no contribuyen directamente a la conductividad. como resultado. Las curvas de titulación de los ácidos fuertes y débiles pueden compararse cuando se titula el acido clorhídrico y el acido acético. Esta reacción es tan incompleta que un punto final potenciométrico con indicador sería muy insatisfactorio. en 50% de etanol. . La línea continua en la figura No 01 representa una curva corregida para el cambio de volumen obtenida cuando se titula acido clorhídrico con hidróxido de sodio. Durante la neutralización. solo se necesitan para un análisis dos o tres observaciones a cada lado del punto de equivalencia. y la conductancia cambia de valores inferiores como resultado de esta sustitución. hay una excelente linealidad entre conductancia y el volumen de base agregado. la determinación simultánea puede efectuarse con más precisión.1 N. puede alcanzar entre 0. Esta es la ventaja de realizar esta determinación utilizando como solvente una mezcla de etanol y agua. En el punto de equivalencia. Para el caso de soluciones de un ácido fuerte y otro medianamente fuerte (HCl y HCOOH) se exige recursos complementarios para determinar con exactitud gráficamente los saltos.. entre ellos de la presencia de iones y de la naturaleza de los mismos. Si a partir de ahí.FUNDAMENTO. parte de los iones hidróxido desaparecen al unirse con los H+ del ácido para formar agua y en consecuencia la conductividad disminuirá y se hará mínima cuando el número de iones presentes sea también mínimo. .£NaCL De los datos señalados anteriormente y basándose en: 0 = £/ £∞ y Kd = 0 2Xc/1. echamos más ácido resulta que ahora aumenta la concentración de iones H + y de nuevo aumenta la conductividad. Si se agrega sobre ella un ácido. Conductividad de la solución del ácido débil completamente disociado (£∞). lo cual ocurre en el punto de equivalencia. £HOAC = £NaOAc + £HCL . Concentración efectiva del ácido débil al comienzo de la titulación. Así. Por ejemplo: una solución de fenol y ácido mandílico se titula con piridina que no reacciona con el fenol. conociendo los siguientes datos: Concentración inicial del ácido débil.. dada por el resultado de la titulación.La constante disociación de un ácido débil por conductimetría se puede calcular. por ejemplo: soluciones de HCl y ácido acético (K = 1.0 Se puede calcular la constante de disociación. CONDICIONES GENERALES DE TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA EN SOLUCIONES DE DOS ÁCIDOS: Las condiciones generales de titulaciones conductimétricas en soluciones de dos ácidos son similares a las que ofrecen las soluciones de ácidos polibásicos.8 · 10-5) al ser neutralizadas con NaOH (curva I) o NH 4OH (curva II) permiten fijar gráficamente los respectivos punto equivalentes como se ve en la figura 3. En el caso de una solución de un ácido medianamente fuerte y otro muy débil se determina el ácido total por titulación con NaOH y el contenido del ácido medianamente fuerte. En una disolución básica de hidróxido de potasio existen aniones OH.La conductividad de una disolución depende de varios factores. PRINCIPIO. por titulación con una base débil que no es un ácido muy débil.y cationes K+ y presentará una cierta conductividad. - Determinar la cantidad de Ácido Clorhídrico y Acido Acético en una mezcla de 10ml cada uno.2N) y Acido Acético 0. Materiales: Soporte universal Equipos: Conductómetro Reactivo: Hidróxido de sodio Vasos precipitados Agitador magnético Acido clorhídrico Bureta Balanza analítica Fenolftaleína Piseta Ftalato acido de potasio Varilla Fiolas Matraz Pipeta B) MÉTODOS: - Preparar soluciones de Ácido Clorhídrico (HCl: 0. aprender su calibración.2N) - Utilizar el conductímetro . de Hidróxido de Sodio (NaOH: 0. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: ENSAYO I: Preparación de las soluciones.III. . MATERIALES Y MÉTODOS: A) MATERIALES: Muestras: Mezcla de acido clorhídrico y acido acético.1M) . - Elaborar su curva de titulación conductimétrica y determinar los puntos de equivalencia.1M - Valorar la solución Hidróxido de Sodio (NaOH: 0. IV. mgNaOH = 2 x 100% = 2. sol. así: M  n m / PM  v v Datos: PM = 40g/mol Vol. N = M mgNaOH = N NaOH x PM NaOH x V Reemplazando los datos en la formula anterior se tiene la masa: mgNaOH = 0.02 gr 99% B). en 250mL: Preparar 250 mL de solución de Ácido Clorihidrico (HCl: 0.2N).2N./Lx 40 g/mol x 0.. a partir de la siguiente fórmula se determinará los gramos de NaOH: 0.5 Vol.250L Ө=1 Donde N = MxӨ → como Ө = 1.= 0.250L PM= 36.= 0.Preparar soluciones de Ácido Clorihidrico (HCl: 0.1M).1M) a partir de la siguiente fórmula se determinará el volumen de Ácido Clorihidrico (HCl: 0.46/mol Ө=1 .250L mgNaOH = 2 gr.19 (densidad) m  p * v * % pureza %= 37.2 mol. sol..2N).Preparación de una disolución de hidróxido de sodio (NaOH: 0.1M) así: M  p n m / PM  v v m v Datos: ρ = 1.A). en 250mL: Preparar 250 mL de solución de hidróxido de sodio (NaOH: 0. 05/mol Ө=1 Donde N = M x Ө N pxvx% pureza PMXVol ( Sol.375 x 1 V = 2.1M) a partir de la siguiente fórmula se determinará el volumen de Ácido acetico (CH3COOH: 0.1 1.Donde N = M x Ө N pxvx% pureza PMXVol ( Sol.46 x 0.04 mL C).250 x 0.) xӨ V= PMxV ( sol)xN ρx Purezaxϴ Reemplazando los datos en la formula anterior se tiene el volumen: .Preparar soluciones de Ácido acetico (CH3COOH: 0.= 0.) xӨ V= PMxV ( sol)xN ρx Purezaxϴ Reemplazando los datos en la formula anterior se tiene el volumen: V= 36.. en 250mL: Preparar 250 mL de solución de Ácido acetico (CH3COOH: 0.06 % = 92 (densidad) Vol.19 x 0. sol.1M).250L m  p * v * % pureza PM= 60.1M)así: M  n m / PM  v v m p v Datos: ρ = 1. . FIGURA Nº 01: Titulación de la muestra de Hidróxido de Sodio. gota a gota y agitando contínuamente disolución de hidróxido de sodio 0.2 % (p/v) en etanol) en cada uno. El cambio de color se suele apreciar con mayor nitidez si debajo del matraz erlenmeyer se coloca un papel blanco.1 mg.250 x 0. se pesan en 3 vidrios de reloj.Finalmente. se deja caer desde la bureta.54 mL ENSAYO II: Valoración de la Solución de Hidróxido de sodio. .V= 60. . con aproximación de 0.1 y 0. Anotar el gasto de la solución de Hidróxido de Sodio: NaOH. Se añaden 3 gotas de fenolftaleína (disolución al 0.Para conocer la concentración exacta de la disolución preparada.92 x 1 V = 1. finalmente hacer los cálculos para determinar la concentración de Hidróxido de Sodio (Ver Cuadro Nº 01).2 N que se encuentra en la bureta (montar el equipo como muestra la Figura Nº 01). Se disuelven con agua destilada en un vaso de precipitados de 400 mL Se trasvasa el contenido de este vaso a un matraz aforado de 500 mL y se lleva a volumen con agua destilada.06 x 0. hasta viraje del incoloro al rosa.05 x 0.Se pesan en el granatario unos 10 g de NaOH. sobre un vidrio de reloj. (NaOH) . cantidades de entre 0.2g de KHF y se disuelven en matraces erlenmeyer con unos 20 mL de agua destilada.1 1. 0247 0. de KHF (Aftalato) VoL. Para determinar la normalidad original del NaOH se utilizará la siguiente fórmula.0230 0. NaOH = nmeq.0230 x 2 x 1000 204. obtenidos de la titulación (CUADRO Nº 01).3754 . Hallando la normalidad del NaOH con las diferentes masas y gastos de volumen. (mL.CUADRO Nº 01: Representa los gramos de KHF: Aftalato y el volumen de gasto de Nº Masa en g.6 M2 0.6 M3 0.L) x N NaOH (meq. KHF V NaOH (m.6 0.22 x 0.6 NaOH. nmeq. A.0270 0./mL) = m( g) g PMKHF ( )/ ϴKHFx 1000 meq Entonces del anterior se tiene: NaOH (meq/mL) mKHF(g) xϴKHFx 1000 g PMKHF xVNaOH (mL) meq ( ) Ahora reemplazando los datos del CUADRO Nº 01 a la fórmula anterior: N 1: N NaOH (meq/mL) 0.) de gasto de NaOH M1 0. el resultado del promedio de la normalidad real del Na2CO3 es: NaOH (meq/mL) 0.6 0.897 2.4032 Finalmente se sacará la normalidad promedio del NaOH.89 B) CÁLCULOS ENSAYO N°2: Determinación de los acido clorhídrico y acético Figura N°2: Grafica volumen de NaOH vs conductancia 3. mL de NaOH 0 1 2 Conductancia (micro siemens) 3.47 3.22 x 0.73 .64 3.77 2.54 4.0270 x 2 x 1000 204. RESULTADOS Y CÁLCULOS: A) RESULTADOS CUADRO N°2: Datos de la titulación por conductimetría.96 5.13 2.4407 N 3: N NaOH (meq/mL) 0.444 1.4064 V.6 0.518 16 17 18 19 7 8 9 10 11 1. N 2 y N 3) y dividir entre tres.N 2: N NaOH (meq/mL) 0.45 25 Conductancia (micro siemens) 2.33 3.0247 x 2 x 1000 204.36 5.638 1.8 3.22 x 0.486 1.764 1.06 3.95 4. que consiste en la sumatoria de las normalidades obtenidas (N 1.3 20 21 22 23 24 12 2.52 mL de NaOH 13 14 15 3 4 5 6 1.19 2.62 2.828 1.2 3. 0667 mHCl =0.0667 g ⁄ (20 mL de muestra ) .46 1∗1000 mHCl =0.7 6 5 4 Conductancia 3 2 1 0 0 5 10 15 20 25 30 Volumen de NaOH (mL) . Con los datos obtenidos de la práctica de laboratorio se grafica en Excel (como se muestra en la figura N°2) para obtener el volumen de gasto que para muestro caso resulto 10 mL.5mL V2=21mL Las reacciones que se aprecian en esta titulación son dos:  Primera reacción: NaOH + HCl→ NaCl+ H 2 O n ° meqNaOH =n ° meqHCl N base∗V base= 0. así: V1=4.5= m PM ¿ 1000 m 36. Luego realizamos los cálculos correspondientes.4064∗4. el método conductométrico si es ventajosa. estas a causa de que las reacciones no se llevan hasta su terminación absoluta) y esto genera muchas confusiones a la hora de hallar el volumen de gasto. puesto que la grafica con la cual se halla el volumen de gasto del hidróxido de sodio no describe precisamente la curva que se estudio en teoría (posee desviaciones. DISCUSIONES  El resultados obtenidos no son exactos. Segunda reacción: AcH + NaOH → AcNa+H 2 O n ° meqNaOH =+n ° meqAcH N base∗V base= 0.5125 g ⁄ (20 mL de muestra ) VI. . VII. También es ventajosa porque se nos permite analizar una mezcla de ácidos. la cual no se podría realizar con un método potenciométricos o una titulación que requiera de indicadores.4064∗21= m PM ¿ 1000 m 60.05 1∗1000 m AcH =0. CONCLUSIONES  Se determino por método instrumental (conductimetría) los gramos de acido clorhídrico y acético en 20 mililitros de muestra.  A comparación de otros métodos como potenciometría y titulaciones que requieren de observar el punto final.5125 m AcH =0.  WILLARD. = 21mL.  Hemos logrado determinar la concentración de los ácidos.  http://www.5m. & DEAN. John.M.  SKOOG D. Estados Unidos de Norteamérica.V. Lynne L. Segunda Edición. 1993 “Análisis Instrumental” editorial McGrawHill/interamericana de México.pdf UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO: Facultad de Ingeniería: Guía de Trabajos Prácticas de Laboratorio. Logramos observar la naturaleza de la curva de titulación conductimétrica de una mezcla de ácidos para poder determinar los volúmenes de equivalencia. VIII. S. México DF. . Hobart H. Paginas: 672-679. Paginas: 883 – 900.uncu.fing. y VAc.A.. S.A. Página: 248. MERRITT.A. 1991 “Métodos Instrumentales de Análisis” Cuarta Edición. de C.L. y hallando el de mayor concentración que es el del ácido acético.  Mediante las figura Nº 2 se pudo determinar los 2 volúmenes de equivalencia que fueron: VHCl=4.A.Ac.. & WEST D.edu.. Editorial CIA Editorial Continental. BIBLIOGRAFIA  HARRIS Daniel C.ar/catedras/fisicoquimica/archivos/Valoraciones. 1992 “Análisis Químico Cuantitativo” Grupo Editorial Iberoamericana. S.