Complejometria

Química Inorgánica: LAB

Experimento #6:

Determinación de Ácido Acético en Vinagre1

◙ Introducción

La palabra vinagre se deriva del francés "Vin" que significa vino y la palabra "aigre" que significa agrio. El vinagre fue hecho primero de vino, tal como lo indica su nombre desde épocas remotas. Se conoce que el vinagre fue usado en Babilonia 5,000 años antes de Cristo, las escrituras bíblicas lo mencionan e Hipócrates lo usó como medicina. En Francia, en el siglo XVI, el vinagre se hacía de uvas para el consumo hogareño y para la exportación. En Inglaterra, el vinagre fue hecho primeramente de malta, por método que disponía de la cerveza agria. Por esta razón fue conocido como "alegar". Aunque el nombra del vinagre ha sido desde entonces el aceptado, el vinagre de malta es aún el corriente en las Islas Británicas. No se sabe con certeza cuándo comenzó a producirse en América, en verdad debió aparecer desde muy temprano como un producto del hogar. En los Estados Unidos, el jugo de manzana se usa ampliamente para este fin. Sin embargo, puede obtenerse de igual calidad de muchas frutas y vegetales. El vinagre concentrado que se produce ahora en gran cantidad se usa extensamente para encurtidos. Hay pocos hogares en los cuales el vinagre no sea usado en alguna forma para dar sabor, preservar o para encurtidos.

El vinagre es esencialmente una solución diluida de ácido acético hecho por fermentación, a la que se le agregan sales y extractos de otras materias. Estas sustancias adicionales, cuya naturaleza y cantidad exacta dependen sobre todo del ingrediente utilizado, dan al producto su cualidad distintiva. El azúcar es la base en la producción del vinagre. Cualquier solución diluida de un azúcar fermentable puede transformarse en vinagre en condiciones favorables. Muchos jugos de frutas se prestan para este fin si contienen en proporción apropiada azúcar y otras sustancias necesarias o deseables.

Todo vinagre se hace por dos procedimientos bioquímicos distintos y ambos son el resultado de la acción de microorganismos. El primer proceso es llevado a cabo por la acción de fermentos que transforman el azúcar en alcohol y en el gas bióxido de carbono. Esta es la fermentación alcohólica. El segundo proceso resulta de la acción de un grupo amplio de aceto-bacterias que tienen el poder de combinar el oxígeno con el alcohol, para así formar ácido acético. Esta es la fermentación acética o acetificación.

El porcentaje de ácido acético en vinagre varía entre 3% y 6% por volumen, dependiendo de la marca. En este experimento usaremos el proceso de titulación para determinar el porcentaje de ácido acético en una muestra dada de vinagre comercial.

La titulación en una técnica de laboratorio mediante la cual podemos determinar la concentración desconocida de un reactivo utilizando otro reactivo de concentración conocida que reacciona químicamente con el reactivo al cual se quiere determinar la concentración. Para esto necesitamos tener la reacción química balanceada que ocurre en el matraz. También necesitamos un medio para saber cuando la reacción se ha completado; esto se conoce como el punto final o el punto de equivalencia. En este punto todo el desconocido ha reaccionado con el otro compuesto (el agente titulante).

Para determinar el punto final de la titulación, se utiliza una sustancia que cambien de color cuando se consuma todo el reactivo que estamos analizando. Por ejemplo, si se está reaccionando un ácido (en nuestro caso, vinagre) con una base, cuando todo el ácido se consuma, tendremos un exceso de base. El indicador apropiado a este caso debe cambiar de color en ambos medios, ácido y básico.

Luego que tenemos el punto final de la reacción, nuestra reacción química nos dice en que proporción reaccionan ambos compuestos. Si el desconocido reacciona en proporción uno a uno, por ejemplo, con el otro reactivo de concentración conocida, simplemente con calcular cuantos moles reaccionaron del conocido con el desconocido, podemos saber cuantos moles teníamos del desconocido originalmente.

Ácido acético tiene la fórmula CH3COOH. A veces se abrevia HOAc. Como todo ácido, acético reaccionan con una base para producir sal y agua. Por ejemplo, al tratar ácido acético con la base hidróxido de potasio, ocurre la siguiente reacción:

CH3COOH + KOH ⇄ CH3COO-K+ + H2O

La reacción nos dice que un mol de ácido acético reacciona con un mol de hidróxido de potasio para producir un mol de acetato de potasio y un mol de agua. Vemos en esta reacción que el ácido reacciona con la base en proporción de 1 a 1 lo cual es excelente para nuestro experimento. Por lo tanto, el agente titulante que utilizaremos para determinar la concentración desconocida del ácido acético será KOH. Se puede usar NaOH también, pero esta base absorbe CO2 de la atmósfera y CO2 reacciona con agua produciendo ácido carbónico lo cual puede afectar un poco nuestros resultados.

Por ejemplo, digamos que tenemos 100 mL de vinagre y queremos saber cuánto ácido acético contiene. Montamos un aparato de titulación (como se muestra más adelante) y vamos añadiendo pequeñas muestras de KOH 0.1 M. Añadiremos KOH hasta llegar al punto final de la titulación; es decir, cuando el indicador cambie de color.

EJEMPLO

Digamos que usted añade KOH a su muestra de vinagre, y el cambio de color ocurre cuando se han añadido 25 mL de KOH 0.5 M.

Moles de NaOH que han reaccionado:

Si usamos volumen en litros:

Moles = VolumenL X Molaridad

Moles = 0.0125 moles

Si usamos volumen en mililitros (mL)

Milimoles = VolumenmL X Molaridad

Reaccionaron, entonces, 0.0125 moles de KOH. Debido a que la base reacciona con el ácido en proporción de 1:1, tenemos entonces 0.0125 = 12.5 x 10-3 moles del ácido acético en nuestra muestra de vinagre.

El porcentaje de acético se calcula con la siguiente fórmula:

¿Cómo calculamos los gramos de ácido acético? Para eso cambiemos los 0.0125 moles de acético a gramos con la fórmula siguiente:

Sustituyendo en la fórmula dada anteriormente,

Porcentaje de Ácido Acético = 2.88% = 3%

Otro modo de calcular el porcentaje de ácido acético en una muestra de vinagre, es basándose en la molaridad de la muestra.

Para calcular la molaridad de ácido acético en el vinagre, tenemos la fórmula:

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