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CAPITULO IV

VALORACIONES DENEUTRALIZACIN:APLICACIONES


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FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS U.N.C.Ctedra de Qumica AnalticaAsignatura: QUMICA ANALTICA

Captulo IV Valoraciones de Neutralizacin: Aplicaciones 2 |

APLICACIONES DE LAS VALORACIONES DE NEUTRALIZACIN

Las valoraciones de neutralizacin se utilizan para la determinacin de gran nmero deespecies inorgnicas, orgnicas y bioqumicas que posean propiedades cidas o bsicas. Sonigualmente importantes, sin embargo, muchas aplicaciones indirectas en las cuales se da un pasointermedio por el que el analito se transforma en un cido o en una base para ser posteriormentevalorado.

En el laboratorio se acostumbra preparar y estandarizar soluciones valoradas de cidos y debases. Estas soluciones son las que se utilizan en los anlisis de acidimetra y alcalimetra.

Se deben considerar los siguientes factores al elegir un cido para una solucin estndar: (1)ser fuerte, esto es, altamente disociado, (2) No voltil, (3) estable, (4) Sus sales solubles y (5)No ser un agente oxidante fuerte para que no destruya los compuestos orgnicos que se utilizancomo indicadores.

El cido clorhdrico y el sulfrico son los que ms se emplean para preparar soluciones

estndar, aunque ninguno de los dos satisface todos los requisitos anteriores. Las sales de clorurode plata, de plomo y de mercurio (I) son insolubles, as como los sulfatos de los metalesalcalinotrreos y de plomo. Sin embargo, en la mayora de las aplicaciones de las titulacionescido-base, esto no representa un problema. El cloruro de hidrgeno es un gas, pero no sevolatiliza en forma apreciable a partir de las soluciones que se preparan en el rango deconcentraciones que normalmente se utiliza, debido a que en solucin acuosa est muy disociado.

Rara vez se utiliza el cido ntrico porque es un agente oxidante fuerte y porque sussoluciones se descomponen cuando se calientan o exponen a la luz.

Entre las bases que ms se utilizan mencionamos el hidrxido de sodio. El hidrxido depotasio no ofrece ninguna ventaja sobre el de sodio y es ms caro.

Las soluciones cido-base que se emplean en el laboratorio por lo general estn en un rangode concentracin cerca de 0,05 a 0,5 N; la mayora son 0,1 N. Con las soluciones de estas

concentraciones se gastan volmenes razonables (menores a 50 mL) al titular muestras quetienen un tamao conveniente al pesarlas en una balanza analtica.

1. Anlisis Elemental: Los elementos susceptibles de este tipo de anlisis son en su mayora nometales; entre los principales estn: carbono, nitrgeno, fsforo, flor, cloro, bromo, azufre. Elanlisis de cada uno de estos elementos implica una etapa (o etapas) preliminar que comprendela transformacin a un cido o una base inorgnicos que puedan ser valorados.

Nitrgeno: El nitrgeno se encuentra formando parte de muchos materiales de inters, comoprotenas, medicamentos obtenidos por sntesis, fertilizantes, explosivos y aguas potables deabastecimiento. El anlisis del nitrgeno es as de gran importancia tanto en la industria como enla investigacin.

El nitrgenoorgnicose puede determinar por dos mtodos: el de Dumas y de Kjeldahl. Esteltimo es el ms utilizado en el anlisis qumico y es el mtodo patrn para determinar la protenacontenida en cereales, carnes y otros materiales biolgicos.En el mtodo de Kjeldahl la muestra se descompone con cido sulfrico concentrado en caliente,transformndose el nitrgeno orgnico (de la mayora de los grupos orgnicos funcionales), ensulfato de amonio, nitrgeno inorgnico.

El proceso se llama digestin y es la etapa que necesita ms tiempo en un anlisis por Kjeldahl(una hora o ms). Para mejorar la cintica del proceso, la modificacin ms satisfactoria consisteen aadir una sal neutra, como el sulfato de potasio, para incrementar el punto de ebullicin delcido sulfrico y por lo tanto la temperatura de digestin de la muestra.Cuando la descomposicin es completa (finaliza la digestin), el matraz y su contenido se enfra,se diluye y se alcaliniza con hidrxido de sodio concentrado para transformar el amonio en


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amonaco. El amonaco liberado se lleva a erlenmeyers receptor por destilacin y finalmente sevalora. Para ello, se utilizan dos mtodos:

1- El amonaco destilado se recoge en una solucin que contenga un exceso conocido de uncido patrn. El exceso se valora con una base patrn. Puede usarse un indicador con un

intervalo de transicin cido, debido a la acidez que el ion amonio presenta en el punto deequivalencia.2- Recoger el amonaco destilado sobre un exceso no medido de cido brico que retiene el

amonaco formando NH4H2BO3 que puede valorarse con una solucin patrn de cido y unindicador con un intervalo de transicin cido.

2. Sustancias InorgnicasNumerosas especies inorgnicas se pueden determinar valorndolas con cidos o bases fuertes.Entre ellas el ion amonio, nitratos y nitritos, y derivados del cido carbnico.

Sales de amonio:las sales de amonio se pueden determinar por transformaciones en amonacocon una base fuerte y posterior destilacin. El amonaco liberado se recoge y se valora como en el

mtodo de Kjeldahl.Nitratos y nitritos: en la determinacin de nitratos y nitritos inorgnicos, estas especies sereducen a ion amonio por la aleacin de Devarda (Cu - Al - Zn) en solucin fuertemente alcalina yuna vez completada la reaccin se destila el amonaco, este se recoge y se valora como en elmtodo de Kjeldahl.

cidos: La acidez titulable se determina casi siempre con hidrxido de sodio 0,1 N 0,5 N yfenolftalena o azul de bromotimol como indicador. Hay distintas formas de expresarla:

En trminos del cido que predomina entre los existentes, por ejemplo, en la leche como cidolctico, en la mayor parte de las frutas como cido ctrico, en las manzanas como cido mlico yen el vinagre como cido actico.

En trminos de equivalencia de peso de un lcali determinado. Por ejemplo, los fosfatos cidosutilizados en la levadura en polvo se expresan normalmente en trminos de bicarbonato de sodio.Prcticamente, en todos los anlisis bromatolgicos y agronmicos la determinacin de acidez esuna tcnica de rutina. Es de utilidad para determinar la madurez de una fruta, la evolucin de unafermentacin, la calidad de los alimentos y su grado de conservacin.En los alimentos, suele presentar dificultades la determinacin exacta del punto final a causa de

la presencia de tampones o de sustancias de color oscuro. En tales casos se puede obtener unpunto final muy aproximado usando grandes cantidades de indicador y diluyendo con agua, oefectuando valoraciones potenciomtricas. ste mtodo se puede aplicar tambin en casos paralos que no hay indicadores coloreados apropiados o cuando los mtodos visuales fallan o sonpoco exactos.El cido sulfrico es uno de los productos ms importantes de la industria qumica, de

aplicaciones mltiples: frmacos, curtido de cuero, acumuladores, papel, tintas, refinacin deceras, fertilizantes, pigmentos en pinturas, mercerizacin del algodn, galvanizados, etc.El cido fosfrico es un ingrediente usual en muchas bebidas refrescantes: acta proporcionando

la acidez adecuada, potenciando el sabor de los componentes azucarados y como conservante.

MEZCLAS ALCALINAS:

Mezclas de carbonatos - Mezclas alcalinas : Mtodo de Warder

Diversas muestras de inters general, tales como soda castica, cal o aguas naturales deben sualcalinidad a una o como mximo a dos de las siguientes especies: hidrxidos, carbonatos y/obicarbonatos.


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De estas tres especies que confieren alcalinidad slo son compatibles las mezclas binariasde OH- / CO3

-2y CO3-2/ HCO3

-. No pueden coexistir HCO3- y OH -al menos en cantidades

mensurables, debido a que reaccionan entre s: HCO3-+ OH- CO3

-2+ H2O.

Carbonatos e Hidrxidos: Este tipo de mezclas se halla frecuentemente en muchosproductos comerciales. Ejemplos: Soda Solvay (Na2CO3anhidro), Soda cristal (Na2CO3.10H2O), donde el NaOH resulta ser una impureza.Otro ejemplo: el de la soda o potasa castica (NaOH o KOH) donde los carbonatos sonuna impureza infaltable. Hay que recordar que los hidrxidos alcalinos slidos o ensolucin reaccionan con el CO2del aire y producen la mezcla de hidrxido y carbonato.

El Na2CO3 formado se agrega al NaOH que no llega a carbonatarse y surge as lamezcla.Estos productos custicos son usados en fabricacin de jabn en polvo, en industria delvidrio, lavado de lanas, fibras textiles artificiales (rayn), industria del papel, cartn, pastade celulosa, etc.

Carbonatos y Bicarbonatos: Este tipo de mezclas es comn en diversos productoscomerciales, productos qumicos y en las aguas naturales y residuales. El CO 2 acta sobrelos carbonatos que circulan en el agua produciendo una conversin parcial del carbonato enbicarbonato, originndose as la mezcla.

Existen dos mtodos muy difundidos para resolver este tipo de mezclas que son conocidosbajo los nombres de Mtodo de Warder (ste es el ms utilizado) y Mtodo de Winkler.Ambos estn basados en la realizacin de titulaciones utilizando indicadores que poseendistintos rangos de viraje: uno de intervalo alcalino ( fenolftalena) y otro de intervalo cido(heliantina)

.El mtodo de Warder consiste en titular una mezcla alcalinacon cido clorhdrico valoradousando sucesivamente dos indicadores de pH: fenolftalena y heliantina. Puede llevarse a cabosobre una porcin nica de muestra (esto es lo habitualmente usado) o sobre dos iguales de ella.Cualquiera sea el caso, permite decidir qu componentes se encuentran presentes y laconcentracin de cada uno de ellos. La composicin de la solucin se calcular a partir de losvolmenes relativos de cido patrn, necesarios para valorar la muestra. Una vez establecida lacomposicin, los datos del volumen se pueden utilizar para hallar la cantidad de cada componenteen la muestra.Recordar que el H2CO3 es un cido dbil diprtico que ioniza en dos fases, por lo tanto tiene K1yK2. El primer Kade cido carbnico es Ka1= 4,6 x 10

-7(su pKa1es de 6,34) y el segundo Ka2= 4,4 x10-11 (su pKa2es de 10,36) por lo que existe una diferencia de 4,02 unidades podemos esperar una

clara inflexin en la curva de titulacin. Las reacciones que ocurren son las siguientes:H2CO3 HCO3- + H + Ka1= 4,6 . 10

-7

HCO3- CO3

-2 + H+ Ka2= 4,4 . 10-11

Lo que se acostumbra es titular el in carbonato como una base, con un cido fuerte comotitulante. En este caso se obtienen dos inflexiones claras; como se muestra en la figura 1, ycorresponden a las reacciones inicas vistas anteriormente. Observando la curva de titulacinpara carbonatos y la disponibilidad de indicadores adecuados podemos evidenciar los distintospuntos finales. En el primer punto final, el pH de la solucin de NaHCO 3 es igual a 8,35 y lafenolftalena, cuyo rango de pH es de 8,2 a 9,6; es un indicador adecuado. La heliantina tiene unrango de pH de 3,1 a 4,4 y es el indicador apropiado para el segundo punto final. Una solucinsaturada de CO2tiene un pH cercano a 3,9.

Recordar:


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Indicador Rango deviraje

Colorcido bsico

Fenolftalena 8,2 a 9,6 incoloro rojo fucsiaHeliantina 3,1 a 4,4 rojo amarillo

Figura 1. Curva de t itulacin del Na2CO3; 2,5 mmol de Na2CO3titulados con HCl 0,1M(tomado de Qumica Analtica Cuantitativa. Day - Underwood)

En las titulaciones de las mezclas de carbonatos y bicarbonatoso carbonatos e hidrxidos, sepueden titular con HCl estndar hasta los dos puntos finales que se mencionaron antes.

Como se puede ver en la figura 2, en el punto final de la fenolftalena el NaOH est

completamente neutralizado, la mitad del Na2CO3 est neutralizada y el HCO3 no hareaccionado.

El bicarbonato se neutraliza en el punto final de la heliantina. El NaOH requiere slo unascuantas gotas de titulante para ir de un pH de 8 hasta un pH de 4 y esto se puede corregircorriendo una prueba en blanco con el indicador.

Figura 2. Curvas de titulacin de NaOH y Na2CO3;50 mL de solucin 0,1M titulados con HCl 0,1M.(tomado de Qumica Analtica Cuantitativa. Day - Underwood)

Las reacciones correspondientes de carbonatos y bicarbonatos y de carbonatos e hidrxidos son:

VF es el volumen en mililitros del cido que se utiliz desde el inicio de la titulacin hastael punto final de la fenolftalena (incolora).


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VT (VTH) es el volumen gastado desde el inicio hasta el punto final con heliantina.(sin recargar la bureta)VH es el volumen gastado a partir del punto final de la fenolftalena hasta el de la heliantina, sin recargarla bureta.

CO32-y HCO3- OH-y CO32-

VF

Na2CO3 + HCl HCO3- + NaCl

HCO3- + HCl

Valoro slo de CO32-

VFNaOH + HCl NaCl + H2ONa2CO3+ HCl NaCl + NaHCO3Valoro todos los OH-y de CO3

2-

VHHCO3

-+ HCl CO2+ H2OHCO3

-+ HCl CO2+ H2OValoro de CO3

2-y todos los HCO3-

VH HCO3-+ HCl CO2+ H2O

Valoro de CO32-

Recordar que el NaOH reacciona por completo en la primera etapa,(de pH=13 pasa a pH=7) que elNaHCO3 reacciona slo en la segunda etapa (pasa de pH=8,3 a pH=3,9) y que el Na 2CO3 (pH=12)reacciona en las dos etapas utilizando igual volumen de titulante en cada una de ellas. La mezcla de NaOH

y de NaHCO3no se considera, ya que estos dos compuestos reaccionan entre s: HCO3- + OH- CO3=+ H2O

El producto resultante es una mezcla, ya sea de CO3= y OH-, de HCO3

- y CO3= o bien slo CO3

=uOH-segn las cantidades relativas de estos dos compuestos presentes en la muestra.

Ejemplo. Una solucin que se quiere analizar contiene NaHCO3, Na2CO3, NaOH solos o en cualquier combinacinposible de estos solutos. En la valoracin de una alcuota de 50 mL al virar la fenolftalena se gastaron 12,6 mL de HCl

0,100 N hasta su viraje. Sin recargar la bureta se agrega heliantina y se necesitaron para su valoracin total 48,6 mL.

Hallar la composicin y las concentraciones de los solutos en la solucin original en g%mL

Una solucin que contenga slo hidrxido de sodio utilizar un volumen cualquiera de cido con fenolftalena,

distinto de cero (VF 0). Al agregar heliantina el indicador virar sin necesidad del agregado de cido, por lo que VH= 0.

Si la solucin slo contiene carbonato de sodio, el volumen de cido necesario para valorar con heliantina ser

igual al necesario para hacerlo con fenolftalena.Ninguna de estas dos situaciones se ajusta a los datos experimentales, por lo que debemos realizar

transformaciones. Debido a que VH2 x VF (en el ejemplo: 36 mL > 2 x 12,6 mL) la solucin, adems de Na2CO3(2 x VF=

25,2 mL) debe contener NaHCO3 (VH - VF =36 12,6= 23,4 mL). Con estos volmenes obtenidos pedemos calcular la

concentracin de cada componente.

Teniendo en cuenta la relacin fundamental entre titulante y analitos:

1000 mL HCl 0,1N neutralizan 40 g. NaOH 0,1N 106/2g Na2CO30,1 N 84g NaHCO30,1N

Datos: Muestra 50 mL

VF= 12,6 mL HCl 0,1 N

VTH= 48,6 mL HCl 0,1 N

VH= 36 mL HCl 0,1 N

Vol. de HCl correspondiente a CO3-2

= 2 x VF= 2 x 12,6= 25,2 mL

Vol. de HCl correspondiente a HCO3-= VH - VF= 36 - 12,6= 23,4 mL

1000 mL HCl 0,1N 5,3 g Na2CO3 1000 mL HCl 0,1N 8,4 g NaHCO325,2 mL HCl 0,1N x= 0,1335 23,4 mL HCl 0,1N x= 0,1965

50 mL Muestra 0,1335 50 mL Muestra 0,1965

100 mL x= 0,267 g%mL Na2CO3 100 mL x= 0,393 g%mL NaHCO3


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GUA TERICA

APLICACIONES - VOLUMETRA DE NEUTRALIZACIN

1. Qu factores se deben considerar al elegir un cido para ser utilizado como solucinestndar? Cules son los cidos y las bases ms utilizados para preparar solucionespatrn?

2. Una aplicacin importante de las titulaciones cido - base es la determinacin de

nitrgeno. Explique por medio de un esquema el procedimiento para nitrgeno orgnico einorgnico.

3. Explique brevemente de qu manera se determina la acidez total de un analito y cmo sepuede expresar.

4. Cules son las mezclas binarias que confieren alcalinidad compatible? Cules nopueden coexistir y porque?

5. Indique el fundamento del Mtodo de Warder para mezclas alcalinas.


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6. Complete el siguiente cuadro con las reacciones qumicas involucradas en mezclasalcalinas

CO3-2

y HCO3-

OH-

y CO3-2

VF VF

VH VH

7. Complete el cuadroRelaciones de volmenes en las titulaciones (mL) de HCl

ComponentesRelacin para una

identificacin cualitativa

Clculo de mililitros de

componente presenteNaOH

Na2CO3

NaHCO3

NaOH + Na2CO3

NaHCO3+ Na2CO3

8. Explique los siguientes trminos:

VF:

VT (VTH):

VH:


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TRABAJO PRCTICO N 4APLICACIONES DE VOLUMETRA DE NEUTRALIZACIN

MEZCLAS ALCALINAS - ACIDEZ

DETERMINACIN DE MEZCLAS DE CARBONATOS

Diversas muestras de inters general, tales como soda castica, cal o aguas naturales

deben su alcalinidad a una o como mximo a dos de las siguientes especies: hidrxidos,

carbonatos y/o bicarbonatos.

De estas tres especies que confieren alcalinidad slo son compatibles las mezclas binarias

de OH- / CO3-2y CO3

-2/ HCO3-. No pueden coexistir HCO3

- y OH -al menos en cantidades

mensurables, debido a que reaccionan entre s: HCO3-+ OH- CO3

-2+ H2O.

Existen dos mtodos muy difundidos para resolver este tipo de mezclas que son conocidos

bajo los nombres de Mtodo de Warder y Mtodo de Winkler. Ambos estn basados en la

realizacin de dos titulaciones utilizando indicadores que poseen distintos rangos de viraje.

El mtodo de Warder(es el ms utilizado) puede llevarse a cabo sobre una porcin nica

de muestra o sobre dos iguales de ella. Cualquiera sea el caso, permite decidir qu componentes

se encuentran presentes y la concentracin de cada uno de ellos mediante una titulacin con un

cido estndar y utilizando sucesivamente fenolftalena y heliantina.

Se llamar VF al volumen de cido normalizado necesario para producir la decoloracin de la

fenolftalena y VHal volumen de cido, contando a partir de VF, necesario para producir el cambio

de color del indicador heliantina;(del amarillo al anaranjado rojizo) y VTHal volumen total de cido

contado desde el enrase hasta el viraje de la heliantina.

De acuerdo a la composicin cualitativa de la muestra, se presentan las siguientes situaciones:

La muestra no contiene ninguna de las especies alcalinas, entonces VF= 0 y VH= 0.a) La muestra contiene slo OH-, entonces VF tendr un valor positivo, que ser funcin del

volumen de la muestra, de la concentracin de OH- en la misma y de la concentracin del

titulante. Adems VH = 0. En definitiva cuando VF 0 y VH = 0 la muestra contiene slo OH-.

b) La muestra contiene slo CO3-2. Se titular un equivalente de CO3

-2en cada valoracin por lo

tanto, cuando exista CO3-2se cumplir que VF CO3

-2 y VH = CO3-2.

c) La muestra contiene slo HCO3-. Una solucin de HCO3

-(no extremadamente diluida) posee

un valor de pH 8,3 que, prcticamente coincide con el lmite inferior de la zona de viraje de la


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fenolftalena. Por ello en una solucin de bicarbonato, la fenolftalena se muestra incolora y VF

= 0. Por otro lado VH 0 y corresponder a la valoracin de HCO3-(VH HCO3

-).

d) La muestra contiene CO3-2 y OH-. Cuando haya adicionado suficiente cido como para

producir la decoloracin de la fenolftalena (VF) se habrn valorado los OH-y un equivalente de

CO3-2 (CO3

-2 + H+ = HCO3- ); mientras que VH corresponder a la valoracin del otro

equivalente de CO3-2 ( HCO3

-+ H+= H2CO3).

Observe cuando VF es mayor que VH existen ms equivalentes valorables por encima de pH =

8 que por debajo de este valor y en consecuencia la muestra contendr necesariamente OH-y

CO3-2. Una porcin igual a VH del volumen VF se consume para neutralizar el primer

equivalente de CO3-2 (CO3

-2+ H+HCO3-); correspondiendo a la neutralizacin de los OH-la

diferencia (VF - VH), como ya se vio.

e) La muestra contiene CO3-2y HCO3

-. Cuando se haya adicionado suficiente cido como para

producir la decoloracin de la fenolftalena (VF) se habr valorado un equivalente de CO3-2, VH

corresponder a la valoracin de HCO3-y el otro equivalente de CO3

-2

f)

Relaciones de volmenes en las titulaciones (mL)Componentes Relacin para una

identificacin cualitativaClculo de mililitros

de componente presente

NaOH VF 0 VH = 0 VF

Na2CO3 VF = VH= CO3-

2VF, o bien : 2VH,o bien: (VH+ VF)NaHCO3 VF = 0 VH 0 VH

NaOH + Na2CO3VF 0 y VH0

VF > VH

NaOH = (VFVH)

Na2CO3 = 2VH

NaHCO3+ Na2CO3VF 0 y VH0

VF < VH

Na2CO3 = 2VF

NaHCO3 = (VHVF)

VF es el volumen en mililitros del cido que se utiliz desde el inicio de la titulacin hastael punto final de la fenolftalena (incolora).

VT (VTH) es el volumen gastado desde el inicio hasta el punto final con heliantina.(sin recargar la bureta)

VH es el volumen gastado a partir del punto final de la fenolftalena hasta el de la heliantina, sinrecargar la bureta.Recordar que el NaOH reacciona por completo en la primera etapa,(de pH=13 pasa a pH=7) que el

NaHCO3 reacciona slo en la segunda etapa (pasa de pH=8,3 a pH=3,9) y que el Na2CO3 (pH=12)reacciona en las dos etapas utilizando igual volumen de titulante en cada una de ellas. La mezcla deNaOH y de NaHCO3no se considera, ya que estos dos compuestos reaccionan entre s: HCO3

- + OH

-

CO3= + H2O

El producto resultante es una mezcla, ya sea de CO3= y OH-, de HCO3

- y CO3= o bien slo CO3

=uOH-segn las cantidades relativas de estos dos compuestos presentes en la muestra.


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1- CARBONATOS Y BICARBONATOS

A) Fundamento:

Titular con cido clorhdrico valorado la muestra, usando sucesivamente dos indicadoresde pH, fenolftalena y heliantina.

Los carbonatos alcalinos en solucin, presentan franca reaccin alcalina (pH=12) debido areacciones de hidrlisis.

En cambio los bicarbonatos alcalinos en solucin dan reaccin ligeramente alcalina(pH=8,3) es decir que apenas colorean de rosado a la fenolftalena.

B) Procedimiento:

Medir en el erlenmeyer una alcuota de muestra a analizar. Se aade una porcin de aguadestilada y unas gotas del indicador fenolftalena. Agregar desde la bureta la solucin valorada deHCl, gota a gota, agitando por rotacin hasta decoloracin de la fenolftalena. Leer y anotar elgasto. Sin recargar la bureta, incorporar unas gotas del indicador heliantina. Continuar elagregado de HCl hasta color anaranjado rojizo. Leer y anotar.

C) Interpretacin:

Al verter el HCl sobre la mezcla, ste acta primero sobre los carbonatos (por ser msalcalinos) de acuerdo a la siguiente reaccin:

HClCONa32

3

NaHCONaCl (VF)2

32/1

COVF

HClNaHCO3

Cuando todos los carbonatos han pasado a bicarbonatos (pH=8,3), la fenolftalena, vira alincoloro. Se necesita un equivalente de HCl para transformar los carbonatos en carbonatoscidos, por eso se usa primero fenolftalena (F).

Luego se agrega heliantina (H) y se contina, sin recargar la bureta, la titulacin de acuerdoa las siguientes ecuaciones:

OHCONaClHClNaHCO

OHCONaClHClNaHCO

223

223

(VH)2

32/1

COVH

+ HCO3-

Se necesita otro equivalente de HCl para transformar todos los carbonatos cidos (mitad delos carbonatos y los carbonatos cidos que haba originalmente) en anhdrido carbnico yagua.

Con los gastos obtenidos calcular los volmenes correspondientes a cada componente y conellos la concentracin segn lo pedido, teniendo en cuenta la relacin fundamental entretitulante y analito:


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2- CARBONATOS E HIDRXIDOS

A) Fundamento:

Titular una mezcla alcalina con cido clorhdrico valorado usando sucesivamente dos

indicadores de punto final, fenolftalena y heliantina.Los carbonatos alcalinos en solucin, presentan franca reaccin alcalina (pH=12) debido areacciones de hidrlisis.

Por otra parte, los hidrxidos como el NaOH en solucin dan reaccin fuertemente alcalina(pH=14) es decir que ambos colorean de rosado a la fenolftalena.

B) Procedimiento:

Medir en el erlenmeyer una alcuota de muestra a analizar. Se aade una porcin de aguadestilada y unas gotas del indicador fenolftalena. Agregar desde la bureta la solucin valorada deHCl, gota a gota, agitando por rotacin hasta decoloracin de la fenolftalena. Leer y anotar elgasto. Sin recargar la bureta, incorporar unas gotas del indicador heliantina. Continuar el agregado

de HCl hasta color anaranjado rojizo. Leer y anotar.C) Interpretacin:- Una mezcla de hidrxidos y carbonatos tiene un pH superior a 12. Si la dosamos con un cido

fuerte (HCl), utilizando como indicador fenolftalena, cuando vira hemos titulado todos loshidrxidos ms la mitad de los carbonatos de acuerdo a las siguientes ecuaciones:

332

2

NaHCONaClHClCONa

OHNaClHClNaOH

(VF)2

32/1

COVF

+Todos losOH-

- Queda ahora por valorar la mitad de los carbonatos (carbonatos cidos), agregando heliantina

y continuando la titulacin hasta color anaranjado rojizo, producindose la siguiente ecuacin:

D) Ejemplo:

Se titulan 25 mL de muestra alcalina con HCl 0,1 N, gastando con fenolftalena 8 mL. Sin recargar la bureta se agrega

heliantina y el gasto total fue de 20 mL.Calcular los ml consumidos por cada componente y expresar el resultado en g % mL Na2CO3 y g % mL de NaHCO3

Datos: Muestra: 25 mLVF = 8 mL HCl 0,1 NVTH= 20 mL HCl 0,1 NVH = 20 - 8 = 12 mL HCl 0,1 N

Volumen correspondiente a CO3-2

= 2 x VF = 16 mL de HCl 0,1 NVolumen correspondiente a HCO3

-= VH - VF = 12 - 8 = 4 mL de HCl 0,1 N

1000 mL de HCl 0,1 N ---- 5,3 g Na2CO3 1000 mL de HCl 0,1 N ---- 8,4 g NaHCO3

16 mL de HCl 0,1 N ---- x = 0,0848 g 4 mL de HCl 0,1 N ---- x = 0,0336 g

25 mL de Muestra ----- 0,0848 g 25 mL de Muestra ------ 0,0336 g100 mL " ----- x = 100 mL " ------ x =

0,339 g % mL Na2CO3 0,1344 g % mL NaHCO3


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OHCONaClHClNaHCO223

(VH)2

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COVH

- Conociendo los mL gastados para titular la mitad de los carbonatos, determinamos losmL que corresponden al total de los mismos. Por diferencia, obtenemos los mL quecorresponden a los hidrxidos, teniendo en cuenta la relacin fundamental entre titulante yanalito

DETERMINACIN DE ACIDEZ:

En el caso del vinagre, el principal cido presente es el actico y las regulaciones federalesespecifican 4 g de cido actico por 100 gramos de vinagre.

La acidez titulable se determina casi siempre con hidrxido de sodio 0,1 N 0,5 N yfenolftalena o azul de bromotimol como indicador.

Relacin fundamental:

1000 mL NaOH 0,1 N _____________ 6 g CH3COOH 0,1 N

D) Ejemplo:Se titulan 25 mL de muestra alcalina con HCl 0,1 N, gastando con fenolftalena 13 mL. Sin recargar la bureta se agrega

heliantina y el gasto total fue de 16 mL.

Calcular los mL consumidos por cada componente y expresar el resultado en g % mL Na 2CO3 y g % mL de NaOHDatos: Muestra: 25 mL

VF = 13 mL HCl 0,1 NVTH= 16 mL HCl 0,1 NVH = 16 - 13 = 3 mL HCl 0,1 N

Volumen HCl correspondiente a CO3-2

= 2 x VH = 6 mL de HCl 0,1 NVolumen HCl correspondiente a OH

- = VF -VH = 13 - 3 = 10 mL de HCl 0,1 N

1000 mL de HCl 0,1 N ----- 5,3 g Na2CO3 1000 mL de HCl 0,1 N -------- 4 g NaOH

6 mL de HCl 0,1 N ----- x = 0,0318 g 10 mL de HCl 0,1 N -------- x = 0,04 g

25 mL de Muestra ------- 0,0318 g 25 mL de Muestra -------- 0,040 g

100 mL " ------- x = 100 mL " --------- x =

0,1272 g % mL Na2CO3 0,160 g % mL NaOH


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EXPERIENCIAS A REALIZAROBJETIVOS Determinacin de alcalinidad: carbonato de sodio impuro

carbonatos y bicarbonatoscarbonatos e hidrxidos

Determinacin de acidez: contenido de cido actico en vinagre.

DETERMINACIN DE MEZCLAS ALCALINAS

1- CARBONATOS Y BICARBONATOS

1. Reactivos:Solucin valorada de HCl 0.1 NSolucin Muestra

Heliantina: rojo (3.14.4) amarilloFenolftalena: incoloro (8.39.5) fucsia

2. Materiales :pipeta aforada de 10 mlbureta de 25 ml con soporteerlenmeyer de 250 mlvaso de precipitacinembudo para bureta

3. Procedimiento:- Medir exactamente, con pipeta de doble aforo, una alcuota de muestra (10 mL), colocar en el

erlenmeyer.- Agregar 50 a 70 mL de agua, 3 a 5 gotas de fenolftalena y titular con solucin valorada deHCl 0.1 N agitando por rotacin, hasta muy ligera coloracin rosada. Hacer la lectura (gasto confenolftalena = vF) y anotar.- Agregar, sin recargar la bureta, 3 a 5 gotas de heliantina y continuar la titulacin hasta color

pardo rojizo, hacer la segunda lectura (gasto total con heliantina) y anotar.- Calcular los ml que corresponden a CO3

= y a HCO3-y con ellos las concentraciones.

- Expresar los resultados en g % ml de Na2CO3 y g % ml de NaHCO3 que contiene lamuestra.

5. Datos: Muestra N: _ _ _ _ _ Volumen Medido: _ _ _ _ _ Titulante: _ _ _ _ _ _ VF : _ _ _ _ VTH: _ _ _ _ _ _ VH : _ _ _ _ _ _

4. Relaciones fundamentales:

1000 mL de HCl 0,1 N ------------- 5,3 g Na2CO3

1000 mL de HCl 0,1 N ------------- 8,4 g NaHCO3


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6. Clculos:a) Volumen gastado de HCl equivalente a los CO3

= y a HCO3-

b) g % mL Na2CO3 (mM: 106) y g % mL NaHCO3 (mM: 84)

2- CARBONATOS E HIDRXIDOS

1. Reactivos:Solucin valorada de HClSolucin MuestraHeliantinaFenolftalena

2. Materiales:pipeta aforada de 10 mLbureta de 25 mL con soporteerlenmeyer de 250 mL

3. Procedimiento:- Medir exactamente, con pipeta de doble aforo, una alcuota de muestra (10 mL), colocarla en el

erlenmeyer.- Agregar 50 a 70 mL de agua, 3 a 5 gotas de fenolftalena y titular con solucin valorada de HCI

hasta muy ligera coloracin rosada. Hacer la lectura (VF).- Agregar, sin recargar la bureta, 3 a 5 gotas de heliantina y continuar la titulacin hasta color

pardo rojizo.- Leer el gasto (gasto total con heliantina GTH) y anotar.- Calcular los gastos de HCl correspondientes a CO3

= y a OH-- Expresar los resultados en g % mL de Na2CO3 y g % mL NaOH.

5. Datos:

Muestra N: _ _ _ _ _ Volumen Medido: _ _ _ _ _ Titulante: _ _ _ _ _ _ VF : _ _ _ _ _ VTH: _ _ _ _ _ VH : _ _ _ _ _

6. Clculos:a) Volumen gastado de HCl equivalente a los CO3

=y a los OH-

b) g % mL NaOH (mM: 40) y g % mL Na2CO3 (mM: 106)

neutralizan4. Relaciones fundamentales:

1000 mL de HCl 0,1 N ------------- 5,3 g Na2CO31000 mL de HCl 0,1 N ------------- 4 g NaOH


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DETERMINACIN DE ACIDEZ

1- CONTENIDO DE CIDO ACTICO EN VINAGRE

La acidez total del vinagre se determina fcilmente por titulacin con NaOH valorado, usandofenolftalena como indicador.El resultado del anlisis se expresa en cido actico, por ser ste el cido que predomina.Los vinagres contienen como mnimo un 4 % de cido actico, segn C.A.A. (art. 1334).

Experiencia: ACIDEZ EN VINAGRE

1. Reactivos:Hidrxido de sodio 0,1 NSolucin Muestra de vinagreFenolftalena

2. Materiales:pipetas aforadas de 25 y 10 mLmatraz de 250 mLerlenmeyer de 250 mLbureta de 25 mL con soporte

3. Procedimiento:- Medir 25 mL de la muestra de vinagre con pipeta de doble aforo. Colocar en un matraz de 250mL. Llevar a volumen con agua destilada. Homogeneizar. (Dilucin)- Tomar 10 mL de la dilucin y colocarla en el erlenmeyer, agregar agua destilada hastaaproximadamente 50 mL y gotas de fenolftalena.

- Titular con NaOH 0,1 N hasta ligera coloracin rosada. Leer el gasto.- Expresar el resultado en g % mL de cido actico (CH3COOH mM: 60).

5. Datos:Muestra N -----------Alcuota: -------------- (dilucin 1:10)Titulante: -------------Gasto: ----------------

6. Calcular:g % mL cido actico

4. Relacin fundamental:

1000 mL NaOH 0,1 N _____________ 6 g CH3COOH 0,1 N


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Recordar

EJERCITACION

APLICACION VOLUMETRIA DE NEUTRALIZACIONRecordar

RELACIN FUNDAMENTAL:

Por ejemplo:

Ley de dilucin

Las reacciones correspondientes de carbonatos y bicarbonatos y de carbonatos e hidrxidos son:

CO3-y HCO3

- OH-y CO3-

VF

Na2CO3 + HCl HCO3- + NaCl

HCO3- + HCl

Valoro slo de CO32-

VF

NaOH + HCl NaCl + H2O

Na2CO3+ HCl NaCl + HNaCO3

Valoro todos los OH-y de CO32-

VH

HCO3- + HCl CO2+ H2O

HCO3- + HCl CO2+ H2O

Valoro de CO32-y todos los HCO3

-

VHHCO3- + HCl CO2+ H2O

Valoro de CO32-

Por neutralizacin


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EJERCICIOS A RESOLVER

1. El vinagre es una solucin diluida de cido actico (CH3COOH) (mM= 60 g). Durante latitulacin de 5 mL de vinagre, se gastaron 37,7 mL de solucin de NaOH 0,10 N fc=1,0505 para neutralizar hasta el punto final de la fenolftalena. Calcular:

a) g % mL CH3COOHb) g % g sabiendo que la de la solucin es 1,007 g/mL.

R= a) 4,75 g%mL b) 4,71 g%g

2. Una mezcla alcalina de 0,8642 g gast 16,5 mL de HCl 0,1N fc= 1,0650 para alcanzar elpunto final con la fenoftalena y 48,3 mL totales, sin recargar la bureta, para llegar al puntofinal del anaranjado de metilo. Identifique los componentes de la muestra y calcule el % decada uno. (NaOH mM= 40) (Na2CO3 mM= 106) (NaHCO3mM= 84)

R= 21,5 % 15,8 %

3. Suponga que una muestra que pesa 0,2 g contiene 50 % en peso de NaOH (mM= 40) y 50% en peso de NaCO3(mM = 106). Cuntos mL de HCl 0,1 N se requerirn para alcanzar:

a) el punto final con la fenoftalenab) el punto final con la heliantina

R= a) 34,4 mL b) 9,4 mL

4. Se valoran 15 mL de una muestra alcalina con HCl N/20. Si se gastan con fenoftalena 13,5mL y el gasto total con heliantina, sin recargar la bureta, fue de 20 mL, calcular:

a) mg/L y meq/L de Ca(OH)2 (mM= 74)

b) ppm y meq de CO3-2 (mM= 60)

R= a) 863 mg/L ; 23 meq/L b) 1300 ppm; 43,3 meq

5. Se tiene una muestra que pesa 1 g y se sabe que contiene lcalis. Para su valoracin segast 0 mL de cido clorhdrico 0,5 N al virar la fenolftalena y 4,5 mL de ese cido,utilizando anaranjado de metilo como indicador. Calcular los porcentajes de loscomponentes potsicos de la muestra. (mM KHCO3

-= 100) (mM K2CO3= 138)

R= 22,5 g%g KHCO3

6. Una muestra de 0,8 g se analiza por el mtodo de Warder y se gastan 19 mL de HCl 0,3 N alvirar la fenoftalena. Despus se agrega heliantina y se contina la titulacin hasta leer 31mL de gasto total, sin recargar la bureta. Expresar el contenido de lcalis en:

a) g % g de KOH (mM= 56)b) g % g de Na2CO3 (mM= 106)

R= a) 14,7 g%g b) 47,7 g%g

Documents

Cap 4 Vol. neutralizacion aplicaciones 2015.pdf