Informe Quimica Analitica Alcalinidad [PDF]

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DETERMINACION DE ALCALINIDAD, POR VOLUMETRIA DE NEUTRALIZACION

Laboratorio de Química Analítica, Universidad de Córdoba – Sede Berastegui - Córdoba RESUMEN En la práctica de laboratorio de volumetría de neutralización sobre alcalinidad se realizaron diferentes titulaciones con las siguientes soluciones y titulante: NaH CO 3, N a 2 C O3, N a2 C O3+ NaH CO3, NaOH + N a2 C O 3 , HCl 0.1 N , para la valoración se emplearon indicadores como lo fueron la Fenolftaleína Y Anaranjado de Metilo, la cual se le agrego dos gotas de cada una a las diferentes soluciones, previamente se comenzó a verter el titulante hasta alcanzar el punto del color deseado, también se logró identificar los elementos e instrumentos que se utilizan en el análisis cuantitativo volumétrico, se manejó correctamente los equipos y materiales requeridos en la práctica como lo fueron la Bureta, Pipetas graduadas, Erlenmeyer, soporte universal. Esto nos permito observar la valoración y establecer el comportamiento de los reactivos e indicadores utilizados en el análisis químico cuantitativo volumétrico por el cual se determinó la alcalinidad de las diferentes soluciones estudiadas en la práctica, en la que comparamos los resultados volumétricos de los diferentes grupos del laboratorio.

Palabras claves Titulación, soluciones, reactivos, especies.

UNIVERSIDAD DE CORDOBA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERIA DE ALIMENTOS

1. INTRODUCCIÓN La volumetría de neutralización nos permite conocer el grado de conversión de una reacción cerca al punto de equivalencia así como el pH en el punto de equivalencia, los ácidos y bases varían en su extensión de ionización con que un protón puede ser cedido por un ácido y aceptado por una base, lo que determina el pH en el punto de equivalencia. Las valoraciones ácido – base tienen como fundamento las reacciones que se conocen con el nombre de “neutralizaciones”, es necesario conocer los principios que rigen los equilibrios ácido base, con el objeto de comprender, sí las valoraciones son realizables y el porqué de la variación del pH a lo largo de la valora ión. Es necesario tener un conocimiento claro del pH en el punto estequiométrico para elegir el indicador adecuado. Un análisis volumétrico es cualquier procedimiento basado en la medida del volumen de reactivo necesario para que reaccione con el analito. En una valoración al analito se le añaden incrementos de la disolución del reactivo (el valorante) hasta que la reacción se completa. A partir de la cantidad de valorante gastada, se puede gastar la cantidad de analito que debía haber en la muestra.

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2. MATERIALES Y REACTIVOS 2 Pipetas Graduadas 5 mL 1 Pipeta Graduada de 1mL 1 Beaker frasco lavador Solución de HCl 0.1 N. Peras de succión Erlenmeyer Fenolftaleína Anaranjado de Metilo soporte universal Bureta

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NaH CO 3,

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N a2 C O3,



N a2 C O3+ NaH CO3,



NaOH + N a2 C O3

3. Resultados ALCALINIDAD:Se tituló con una HCl 0.1 N cuatro soluciones llamadas solución problema, adicionando a cada una de ellas naranja de metilo y fenolftaleína.Primero, se procede a titular la solución A indicada como NaOH3, se le adiciono 2 gotas de fenolftaleína, después se tituló con HCl 0.1 (hasta un cambio de color). A esta misma solución se le agrego 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con HCl 0.1 N (hasta un cambio de color).Segundo, se procedió a titular la solución B indicada como Na2CO3, después se le adiciono 2gotas de fenolftaleína, luego se tituló con HCl 0.1 N (hasta un cambio de color). A esta misma solución se le agregó 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con HCl 0.1 N (hasta un cambio de color).Tercero, se tituló la solución C qué era Na2CO3 + NaHCO3, después se le adiciono 2 gotas de fenolftaleína, luego se procedió a titular con HCl 0.1 N (hasta un cambio de color). A esta misma solución se le agrego 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con HCl 0.1 N (hasta un cambio de color). Por último, se tituló la solución D qué era NaOH + Na2CO3, después se le adiciono 2 gotas de fenolftaleína, luego se procedió a titular con HCl 0.1 N (hasta un cambio de color). A esta misma solución se le agregó 2 gotas de naranja de metilo, se tituló con HCl 0.1 N (hasta un cambio de color). Soluciones problema: Solución A: NaHCO3 Solución B: Na2CO3 Solución C: Na2CO3 + NaHCO3 Solución D: NaOH + Na2CO3 Tabla 1. Volúmenes gastados de HCl 0.1N para la titulación de 4 soluciones en presencia de dos tipos de reactivos. Reactivos solución fenolftaleína Naranja de metilo A 1.7 ml 3.4 ml B 3.1 ml 3.5 ml C 2.1 ml 4.6 ml D 3.5 ml 2.6 ml Tabla 2. Resultados Grupo1 Reactivos solución fenolftaleína A 1.5 ml B 3.5 ml C 3.5 ml

Naranja de metilo 3.4 ml 3.5 ml 4.1 ml

D

4.0 ml

2.5 ml

Tabla 3. Resultados grupo2 Reactivos solución fenolftaleína A 1.3 ml B 5.1 ml C 4.3 ml D 3.8 ml

Naranja de metilo 5.1 ml 3.2 ml 7.1 ml 3.5 ml

Tabla 4. Resultados grupo 3 Reactivos solución fenolftaleína A 1.1 ml B 5 ml C 2.5 ml D 5 ml

Naranja de metilo 2 ml 4.5 ml 4.5 ml 3.1 ml

Tabla 5. Resultados grupo 4 Reactivos solución fenolftaleína A 1.1 ml B 3.6 ml C 1.9 ml D 2.6 ml

Naranja de metilo 3.3 ml 3.2 ml 5.4 ml 2.4 ml

Tabla 6. Promedio de todos los resultados Promedio todos los grupos A B C D 4. Calculos CÁLCULOS

VF 1.34 4.22 2.86 3.78

VNM 3.04 3.58 5.14 2.82

( HCl)(Volumen Gastado) (volumen muestra)

[especie]= Naranja de metilo [NaHC O3]=

[Na2 C O3 ]=

(0.1 N )(3.04 mL) =0,15 2 N 2 mL

(0.1 N )(3,58 mL) =0,179 N 2 mL

[NaHC O3+ Na2 C O 3 ]=

[NaOH + Na 2 C O3 ]=

(0.1 N )(5,14 mL) =0,257 N 2 mL

(0.1 N )(2.82 mL) =0,141 N 2 mL

Fenolftaleína [NaHC O3]=

[Na2 C O3 ]=

(0.1 N )(1.34 mL) =0,067 N 2 mL

(0.1 N )(4.22 mL) =0,211 N 2 mL

[NaHC O3+ Na2 C O3 ]=

[NaOH + Na2 C O3 ]=

(0.1 N )(2.86 mL) =0,143 N 2 mL

(0.1 N )(3,78 mL) =0,189 N 2 mL

5. Discusión de resultados. Se considera poca alcalinidad por debajo de 100 mg/l de CaCO3. En las aguas analizadas se han obtenido valores de alcalinidad comprendidos entre 89 y 178 mg/L de CaCO3. El valor medio es de 139 mg/L de CaCO3. Un valor superior a 100 mg/L de CaCO3 es adecuado, porque si

hubiese acidificación del agua por algún tipo de contaminación, la alcalinidad que posee lograría estabilizar el pH. Como era de esperar, al analizar la relación entre el pH y la alcalinidad se observa que los valores más altos de pH (más básicos) se corresponden con valores elevados de alcalinidad. Mientras que los pH más ácidos se corresponden con valores bajos de alcalinidad. Por otro lado, también existe una relación entre la conductividad y la alcalinidad ya que los valores más bajos de conductividad van acompañados de valores bajos de alcalinidad. Al titular la solución B de carbonato se puede convertir a una de bicarbonato con solo titularla con HCl el producto de este reactivo se convierte en la siguiente reacción N a2 C O3+ HCl−→ NaHC O3+ NaCl . (Fenolftaleína) PH. 8,31 pH: 3,0 N a2 C O3+ 2 HCl−→ H 2 C O 3+ 2 NaCl . (Naranja de metilo.) Volumen final de la fenolftaleína 1.7 Volumen final de naranja de metilo 3.4 Para convertir el carbonato en bicarbonato, se necesitará un volumen de HCl en presencia de fenolftaleína igual a la mitad del volumen total en presencia de naranjado de metilo para titular. Al titular una solución A que contiene bicarbonato se produce de la Siguiente reacción: NaHC O3 + HCl−→ H 2 C O3 + NaCl . PH. 8,31 pH: 3,0. Volumen final de la fenolftaleína 3.1 Volumen final de naranja de metilo 3.5 −¿ → NaCl+ H 2 O NaOH + HCL¿ −¿ → NaHCO3 + NaCl Na 2 CO 3 + HC l ¿ −¿ → H 2 CO 3 + NaCl Na2 CO 3 + HCl ¿ El NaOH se neutraliza primero, mientras que el Na2CO3 solamente la mitad (en presencia de fenolftaleína). Se denominan mezclas alcalinas a las formadas por combinaciones compatibles de sosa (hidróxido sódico), carbonato y carbonato ácido (bicarbonato ó hidrogeno carbonato). Se efectúa la valoración con un ácido tipo, como HCl, y el análisis se lleva a

cabo en dos pasos: Fenolftaleína (pH de viraje 8-9,5): Tiene lugar la titulación del hidróxido de sodio y del carbonato qué se transforma en bicarbonato de sodio: +¿ → HCO3 −¿ CO 3+ H ¿ Las reacciones que pueden producirse serán, por tanto: −¿ → NaHCO3 + NaCl Na 2 CO3 + HCl¿ −¿ → NaCl+ H 2 O NaOH + HCl ¿ Naranja de metilo (pH de viraje 3-4,5). Si a la disolución anterior se le añade naranja de metilo y se sigue valorando hasta coloración rosada, se descompone el bicarbonato de la reacción anterior y el inicial que pueda existir en la muestra, según la reacción: +¿ →CO 2 ↑+ H 2 O HCO3 ∓H ¿ Las reacciones que pueden producirse serán, por tanto: −¿ → CO2 + NaCl+ H 2 O NaHCO 3 + HCl¿

En conclusión, a partir de los resultados de la práctica de volumetría de neutralización los componentes de una solución alcalina contienen NaOH, NaHCO3, Na2CO3, solos o combinados, pueden existir cantidades apreciables de dos o tres componentes. 6. Cuestionario ¿Por qué es importante el análisis de los componentes anteriores en el agua de consumo humano? 1-Es importante conocer la alcalinidad del agua para realizar procesos de ablandamiento por precipitación, para saber la cantidad de cal y sosa que se debe dosificar. ¿Qué ocurre cuando la alcalinidad es baja en el agua que va a ser sometida a tratamiento de potabilización? R. Internacionalmente es aceptada una alcalinidad mínima de 20mg de CaCO3/L para mantener la vida acuática. Cuando tiene alcalinidades

inferiores se vuelve sensible a la contaminación, ya que no posee la capacidad de oponerse a las modificaciones que generan disminuciones de pH. ¿Para qué se mide la alcalinidad en los lixiviados? Se mide la alcalinidad en los lixiviados Para ver su posible toxicidad o solubilidad. ¿Qué relación guarda la alcalinidad con el pH y la dureza del agua? El pH es el grado de acidez, o alcalinidad de una solución. Los hidróxidos, por ejemplo en NaOH que se conoce como sosa caustica, así como otras sales alcalinas diluida, tiene un pH mayor de 7, entre más se acerquen al 14 es más alcalina, y la relación con la dureza de agua es que a mayor concentración de sales minerales de calcio, magnesio, etc. Se dice que el agua tiene mayor dureza por el alto contenido de ellas. ¿Por qué son importantes los carbonatos y bicarbonatos en el organismo de los seres vivos? Los seres vivos son capaces de mantener su cuerpo siempre dentro de unas condiciones de pH, eso se consigue gracias a unas sustancias denominadas buffer o amortiguador, que no se trata más que de un sistema formado por un ácido y su correspondiente base conjugada, las principales funciones de las sustancias minerales en los organismos son: formas estructuras esqueléticas, mantener un grado de salinidad en el medio interno, etc.

7. CONCLUSION Realizada la práctica de laboratorio y posteriormente el informe sobre alcalinidad podemos concluir que se logró determinar la cantidad de sustancia en una muestra, por el método de volumetría de Neutralización aplicando los conocimientos adquiridos teóricamente comprobando la alcalinidad de diferentes soluciones y mezclas de hidróxido, carbonatos y bicarbonatos.

8. Referencia http://alcalinidaddelagua.blogspot.com/ Introducción a La Química Analítica. Douglas A. West. Química analítica cualitativa. S. fritz james Química cuantitativa. Glenn Halsted Brown. Eugene M. Sallee.