Informe de laboratorio de analisis quimico 2

IDENTIFICACIÓN

PRACTICA

Medición de pH valoraciones potenciométricas

FECHA DE REALIZACIÓN

26 de abril del 2023

PROGRAMA ACADÉMICO

Biología

GRUPO

1

PROFESOR

Said Márquez Oñate. Mag.

INTEGRANTES

Yhuliana  Lucia Vergara Arcia (calculador)

Código: 101-1103948870

Luz Elena Vergara Román (representante)

Código: 101-1102812496

Keiner José Villadiego Barreto (ejecutor)

Código: 101-1129184347

TABLA DE CONTENIDO

                                                                                                                                                                      Pág.                       

Resumen …………………………………………………………………………………………………………… 1

Introducción …………………………………………………………………………………………………………. 2

Objetivo General………………………………………………………………………………………………………2

Objetivos Específicos…………………………………………………………………………………………………2

Marco teórico…………………………………………………………………………………………………………3

Materiales………………………………………………………………………………………………………………5

Procedimiento…………………………………………………………………………………………………………6

Resultados……………………………………………………………………………………………………………8

Análisis de resultados………………………………………………………………………………………………12

Aplicación en su campo………………………………………………………………………………………………13

Conclusiones…………………………………………………………………………………………………………13

Referencias……………………………………………………………………………………………………………14

Anexos………………………………………………………………………………………………………………14

RESUMEN

Para todo proceso analítico en laboratorios de investigación y análisis en cualquier campo de la química es importante conocer las unidades físicas y químicas de concentración, ya que relaciona la cantidad de solutos en un determinado volumen de solución.

El presente informe tiene como objetivo recordar y poner en práctica cómo se realizan los cálculos teóricos para la preparación de soluciones de igual concentración, la finalidad de estos cálculos es hallar la cantidad exacta de cada reactivo para preparar su respectiva solución en la cantidad requerida, una vez realizados dichos cálculos y el procedimiento práctico de las soluciones, esto nos permitió preparar diluciones en base a algunas de estas soluciones.

En un proceso analítico en laboratorio es muy importante conocer el pH ya que es una medida utilizada por la química para evaluar la acidez o alcalinidad de una sustancia por lo general en su estado líquido (también se puede utilizar para gases). Se entiende por acidez la capacidad de una sustancia para aportar a una disolución acuosa iones de hidrógeno, hidrogeniones (H*) al medio. La alcalinidad o base aporta hidroxilo OH- al medio. Por lo tanto, el pH mide la concentración de iones de hidrógeno de una sustancia, con esta información, fue posible realizar los cálculos de los compuestos realizados a partir de los datos obtenidos sobre su pH, gracias al uso del PH metro el cual también permite que se pueda conocer la alcalinidad o acidez de las soluciones e identificar y comparar los diferentes resultados.

INTRODUCCIÓN

La práctica anteriormente realizada, nos permite conocer que los cálculos teóricos y el procedimiento practico es una actividad común en química analítica y otras ciencias que involucran la manipulación de sustancias químicas. Estos cálculos teóricos implican el uso de fórmulas y ecuaciones químicas para determinar la cantidad exacta de reactivos en la preparación de una solución y dilución de una concentración especifica.

Por otro lado, en este procedimiento es importante tener en cuenta las precauciones y las normas de seguridad adecuadas que se deben llevar acabo, además, es esencial conocer las propiedades químicas de los reactivos utilizados.

esta práctica también nos permite conocer que el pH es una de las características más importantes para la observación de fenómenos químicos, esta indica el grado de acidez o alcalinidad que puede tener una sustancia y por lo tanto en cada medición nos limita y ofrece una respuesta especifica dentro de su escala. Podemos observar que el pH proporciona información exacta y nos muestra que en sustancias altamente básicas o altamente ácidas que también quiere decir que hay mucha o poca presencia de hidrógeno.

el concepto de pH en el laboratorio es esencial, ya que es una de las mediciones más comunes en este, porque muchos procesos químicos dependen del pH, además que, con frecuencia, la velocidad o el ritmo de las reacciones químicas pueden ser alterados significativamente por el pH de la solución.

El objetivo principal de esta práctica es aprender como calcular la cantidad exacta de sustancias químicas necesarias para la preparación de soluciones y diluciones de concentración conocida y saber medir el pH de distintas soluciones y titularlas potenciometricamente.

OBJETIVO GENERAL

Adquirir habilidades prácticas en la preparación de soluciones químicas y en la medición de pH, así como en el uso de técnicas de valoración potenciométrica.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Aprender a identificar y seleccionar los reactivos y el equipo adecuado para la preparación de soluciones.
• Realizar correctamente los cálculos teóricos de acuerdo a los datos encontrados en los reactivos.
• Comprender las unidades físicas y químicas de concentración de los reactivos.
• Aprender el funcionamiento de peachimetro
• Determinar el pH teórico de una solución, utilizando las expresiones adecuadas para su realización
• Aprender a interpretar los resultados de las mediciones y valoraciones realizadas, y a calcular la concentración de las soluciones y de la sustancia desconocida.
• Comprender los conceptos teóricos detrás de las técnicas de preparación de soluciones, medición de pH y valoración potenciométrica, y su aplicación en la química analítica.

MARCO TEORÍCO (MAPA CONCEPTUAL)

Una solución se puede definir como una mezcla íntima y homogénea de dos o más sustancias. Las sustancias pueden hallarse en forma de átomos (como el cobre y el zinc en el latón), iones (como el cloruro de sodio disuelto en agua) o moléculas (como el azúcar común disuelto en agua). [1]

En la solución de una sustancia en otra, la sustancia disuelta recibe el nombre de soluto, y la sustancia en la cual se disuelve el soluto se llama solvente. [2]

La dilución es el proceso por el cual se reduce el nivel de concentración de una solución. Existen muchas razones por las que alguien querría llevar a cabo una dilución que van desde las serias hasta las casuales. Por ejemplo, los bioquímicos diluyen soluciones a partir de sus formas concentradas para crear soluciones nuevas que pueden utilizar en sus experimentos, mientras, en el otro extremo, los camareros a menudo diluyen licores fuertes con un refresco suave o jugo para hacer un coctel más agradable al paladar. La fórmula formal para calcular una dilución es C1V1 = C2V2, donde C1 y C2 representan las concentraciones de las soluciones iniciales y finales respectivamente y V1 y V2 representan sus volúmenes. Esta fórmula fue propuesta por el químico sueco Jöns Jacob Berzelius a principios del siglo XIX. Berzelius es conocido por sus contribuciones a la química analítica y es considerado uno de los fundadores de la química moderna. [3]

El pH es una medida de acidez o alcalinidad que indica la cantidad de iones de hidrógeno presentes en una solución o sustancia.

Las siglas pH significan potencial hidrógeno o potencial de hidrogeniones, del latín pondus: peso, potentia: potencia e hydrogenium: hidrógeno, es decir pondus hydrogenii o potentia hydrogenii.

El terminó fue designado por el químico danés Sørense al definirlo como el opuesto del logaritmo en base 10 o el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidrógeno, cuya ecuación es pH= -log10[aH+].

El pH se puede medir en una solución acuosa utilizando una escala de valor numérico que mide las soluciones ácidas (mayor concentración de iones de hidrógeno) y las alcalinas (base, de menor concentración) de las sustancias.

También se pueden calcular las medidas del pH utilizando un potenciómetro o pH Metro, que es un sensor que determina el pH de una sustancia a través de una membrana de vidrio que separa dos soluciones de diferente concentración de protones.

El pOH es el logaritmo negativo en base a 10 de la actividad de los aniones hidróxilo. Tiene las mismas propiedades del pH en disolución acuosa de valor entre 0 y 14, pero en este caso las soluciones con pOH mayores a 7 son ácidas, y básicas o alcalinas las que tengan valores menores de 7.

Se representa con la ecuación pOH = - log[OH-].

Las soluciones búfer, reguladoras o amortiguadoras son utilizadas para mantener el nivel de acidez o alcalinidad de una sustancia durante una reacción química en un período corto, esto con la finalidad de evitar que ocurran otras reacciones químicas no deseadas [4].

Los ácidos fuertes y las bases fuertes se refieren a especies que se disocian completamente para formar los iones en solución. Por el contrario, los ácidos y bases débiles se ionizan solo parcialmente y la reacción de ionización es reversible. Así, soluciones de ácidos y bases débiles contienen, en equilibrio dinámico, múltiples especies con carga y sin carga [5].

Mapa conceptual 1. Calculos teoricos y procedimiento practico para la preparacion de soluciones y diluci

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mapa conceptual 2. Medición de pH y valoraciones potenciometricas. [pic 6]

MATERIALES

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     Reactivos:

• HCl  
• NaOH  
• NH3  
• CH3 COOH  
• C2H3NaO2 

PROCEDIMIENTO (DIAGRAMA DE FLUJO)

Diagrama de flujo 1. cálculos teóricos y procedimiento practico para la preparación de soluciones y diluciones

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Diagrama de flujo 2. Medición de pH y valoración potenciometrica [pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32]

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RESULTADOS (IMÁGENES/GRAFICAS/TABLAS DE LOS RESULTDOS)

ANÁLISIS DE RESULTADOS

En la práctica realizada se prepararon cinco soluciones de 100 ml cada una, tres de estas fueron con reactivo líquido, dos con reactivo sólido como soluto y en todas se usó como solvente agua destilada, esto se hizo teniendo en cuenta los cálculos realizados teóricamente.

La primera solución preparada a partir de los cálculos teóricos fue de ácido clorhídrico-HCl, este reactivo era líquido y tenía un porcentaje de pureza de 37%, lo que quiere decir que de 100 ml solo 37 ml son puros, está solución tenía una concentración de 0.1M, es decir, por cada litro de solución encontramos 0.1mol de soluto disuelto, esta era una solución homogénea en la cual no se podían distinguir ninguno de sus componentes.

La según-da fue de hidróxido de sodio-NaOH, el reactivo era un sólido 100% puro, está solución tenía una concentración de 0.1M, lo qué quiere decir que en cada litro de solución encontramos 0.1mol de soluto disuelto, está solución era homogénea y tenía una preparación más compleja, ya qué había que disolver completamente el soluto que estaba en perlas sólidas.

La tercera fue de amoniaco-NH3, este reactivo era líquido y tenía una pureza de 25%, lo que hace referencia a qué en 100ml de este solo 25ml son puros, está solución era homogénea y tenía una concentración de 0.1M, es decir, por cada litro se encuentra 0.1mol de soluto.

La cuarta fue de ácido acético- CH3COOH, el reactivo era un líquido con una pureza de 100%, la solución tenía una concentración de 0.1M, es decir, por cada litro de solución encontramos 0.1mol de soluto, esta solución era homogénea.

La quinta solución fue de acetato de sodio-CH3COONa, este es un reactivo sólido 100% puro, esta solución era homogénea y tenía una concentración de 0.1 M, lo que quiere decir que en cada litro de solución solo hay 0.1mol de soluto disuelto.

Se prepararon dos diluciones a partir de las dos primeras soluciones, estás tuvieron una concentración de 0.01mol por cada litro de solución. Se obtuvo que, al agregar más solvente, la concentración disminuyó mientras que el volumen aumentaba, esto nos muestra una relación inversamente proporcional y nos confirma el significado del término dilución.

Para determinar el pH teórico se hicieron cálculos, luego se usó el potenciómetro o peachimetro para determinar el pH exponencial, las dos formas de calcular el pH tuvieron resultados similares.

Para hallar el pOH (o potencial OH) se le restó el pH de cada solución a 14.

A partir de esto se halló la concentración real de cada solución para completar la tabla 2.

Se realizó una valoración potenciómetrica de 25ml de HCl 0.1M y NaOH 0.098N, se dejaba caer cierta cantidad de solución, desde un montaje hecho con una bureta, soporte universal, el agitador magnético y el peachimetro, este peachimetro posee un electrodo que es el que se deposita en la solución para medir su pH y debe permanecer en un dedal de cloruro de potasio 3M para que no se dañe. Se fue registrando el pH resultante de cada adición de solución para completar la tabla 3.

La valoración potenciometrica es un método alterno para conocer volumétricamente la concentración de una solución problema (HCl 0.1 M), por medición de los cambios de pH a medida que se agrega la solución estándar (NaOH 0,097 N), y la construcción de una curva de titulación como la que aparece en la gráfica 1.

APLICACIÓN EN SU CAMPO

La preparación de soluciones, la medición del pH y la valoración potenciométrica son técnicas comunes en el campo de la biología. Las cuales son de mucha importancia en estas ramas de la biología:

Cultivo celular: En la investigación de cultivo celular, es importante mantener un pH constante en el medio de cultivo para mantener la viabilidad celular. La preparación de soluciones tampón con pH específicos y la medición del pH son esenciales para mantener el pH adecuado. Además, la valoración potenciométrica se puede utilizar para determinar la cantidad de ácido o base necesaria para ajustar el pH.

Enzimología: En los estudios de enzimología, el pH óptimo de una enzima es importante para su actividad. La preparación de soluciones tampón con diferentes pH y la medición del pH pueden ayudar a determinar el pH óptimo para la actividad de la enzima.

Análisis de proteínas: La preparación de soluciones tampón con diferentes pH es importante para el análisis de proteínas. La medición del pH se utiliza para controlar el pH del tampón de extracción de proteínas. Además, la valoración potenciométrica se puede utilizar para determinar la cantidad de ácido o base necesaria para ajustar el pH de la solución de proteínas.

Biología molecular: En la biología molecular, la preparación de soluciones tampón con pH específicos es importante para la extracción de ácidos nucleicos. La medición del pH se utiliza para controlar el pH del tampón de extracción de ácidos nucleicos. Además, la valoración potenciométrica se puede utilizar para determinar la cantidad de ácido o base necesaria para ajustar el pH de la solución de extracción de ácidos nucleicos.

En resumen, la preparación de soluciones, la medición del pH y la valoración potenciométrica son técnicas esenciales en muchos campos de la biología y son utilizadas en una amplia variedad de aplicaciones, desde la cultura celular hasta la biología molecular.

CONCLUSIONES

La precisión es esencial: Tanto en los cálculos teóricos como en el procedimiento práctico, la precisión es esencial para obtener una solución de la concentración deseada. Si se mide incorrectamente la cantidad de reactivo o solvente, o si se hace un error en los cálculos, la solución puede tener una concentración incorrecta.

La pureza del reactivo es importante: La pureza del reactivo utilizado para preparar la solución afecta la precisión de los cálculos y la calidad de la solución resultante. Es importante utilizar reactivos de alta pureza y verificar la fecha de caducidad para garantizar que los resultados sean precisos.

La disolución completa es importante: Cuando se prepara una solución a partir de un reactivo sólido, es importante asegurarse de que el reactivo se haya disuelto completamente en el solvente. Si queda algún residuo sólido, la concentración de la solución puede ser incorrecta.

La dilución puede alterar la concentración: Si se diluye una solución, la concentración puede cambiar. Es importante tener en cuenta la concentración original y el volumen total de la solución antes de realizar la dilución para obtener la concentración deseada.

El pH define la concentración de iones de hidrógeno en el agua y su escala es logarítmica con valores de 0 a 14.

Las disoluciones con pH menores que 7 son ácidas (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución) y alcalinas (básicas) las de pH superiores a 7. Si el disolvente es agua pura, el pH = 7 indica neutralidad de la disolución.

La velocidad o el ritmo de las reacciones químicas pueden ser alterados significativamente por el pH de la solución.

En conclusión, la preparación de soluciones y diluciones es un proceso importante que requiere precisión y atención a los detalles. Tanto los cálculos teóricos como el procedimiento práctico deben realizarse con cuidado para garantizar que la solución resultante tenga la concentración y calidad correctas. Y por otro lado la medición de pH y la valoración potenciometrica permiten la determinación precisa de la acidez o basicidad de una solución y la concentración de una especie química en una solución.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y/O WEBGRAFÍCAS

[1] Ralph, A., Burns. (1995) Fundamentos de química. Segunda edición: PRENTICE-HALL.

[2] Romero, R., Alberto. (1996) Acuiquimica. Santafé de Bogotá, Colombia: PRESENCIA. pag: 23 y 24

[3] https://es.wikihow.com/diluir-soluciones#Referencias

[4] "pH". En: Significados.com. Disponible en: https://www.significados.com/ph/

 Consultado: 6 de mayo de 2023, 09:34 pm.

[5] https://es.khanacademy.org/science/ap-chemistry/acids-and-bases-ap/acid-base-equilibria-tutorial ap/a/weak-acid-base-equilibria#:~:text=%C3%81cidos%20y%20bases%20fuertes%20y,reacci%C3%B3n%20de%20ionizaci%C3%B3n%20es%20reversible.

ANEXOS

Cuestionario

RESPONDA LAS SIGUIENTES PREGUNTAS

1. Para un biólogo cuál es la importancia de establecer el pH de soluciones acuosas.

Para un biólogo, establecer el pH de soluciones acuosas es muy importante ya que muchas de las reacciones químicas que ocurren en los sistemas biológicos dependen de la acidez o basicidad del ambiente en el que tienen lugar.

En los organismos vivos, los procesos bioquímicos, como la digestión, la respiración celular, la síntesis de proteínas, entre otros, requieren un ambiente específico de pH para poder funcionar adecuadamente. Por ejemplo, las enzimas que catalizan estas reacciones tienen un rango específico de pH óptimo en el que son más activas y eficientes. Si el pH de la solución en la que se encuentran estas enzimas se desvía demasiado de su rango óptimo, pueden perder su actividad y afectar negativamente el funcionamiento de los procesos biológicos.

Además, los organismos vivos tienen mecanismos para regular el pH interno de sus células y mantenerlo dentro de rangos estrechos y precisos. Por lo tanto, los biólogos deben ser capaces de medir y controlar el pH de las soluciones acuosas que utilizan en sus experimentos para asegurarse de que están proporcionando el ambiente adecuado para las reacciones bioquímicas que estudian.

2. Cuando se preparan soluciones a partir de reactivos sólidos a partir de una masa pesada

en la balanza analítica por ejemplo 0,4000 g de NaOH, explique el significado de: pesar

con exactitud alrededor de 0,4000 g de NaOH.

Cuando se indica que se debe pesar con exactitud "alrededor de" 0,4000 g de NaOH, significa que se debe pesar una cantidad de NaOH que esté lo más cercana posible a 0,4000 g, pero que no necesariamente sea exactamente esa cantidad. Esto se debe a que la balanza analítica no tiene una precisión infinita y siempre habrá algún grado de incertidumbre en la medición.

Por ejemplo, si se pesa 0,3950 g de NaOH, se estaría dentro del rango de "alrededor de" 0,4000 g, pero si se pesa 0,4100 g de NaOH, se estaría excediendo ese rango. En ambos casos, el resultado de la medición tendría cierto grado de incertidumbre y no sería exactamente 0,4000 g.

Es importante tener en cuenta que el grado de incertidumbre en la medición dependerá de la precisión de la balanza utilizada y de la habilidad del operador para medir con precisión. En cualquier caso, es importante tratar de minimizar la incertidumbre y obtener la medida más precisa posible para asegurar la calidad y confiabilidad de los resultados experimentales.

3. Que datos se deben tomar de los recipientes de los reactivos cuando se van a preparar

Soluciones.

Cuando se preparan soluciones a partir de reactivos, es importante tomar los siguientes datos de los recipientes de los reactivos:

1. Nombre del reactivo: es importante confirmar que el reactivo utilizado sea el correcto, ya que algunos reactivos pueden tener nombres similares o diferentes grados de pureza.

2. Pureza del reactivo: la pureza del reactivo puede afectar la precisión de la solución preparada. Es importante conocer el grado de pureza del reactivo para ajustar la cantidad utilizada en la preparación de la solución.

3. Fecha de caducidad: es importante asegurarse de que los reactivos no hayan caducado, ya que esto puede afectar la calidad y precisión de la solución preparada.

4. Masa molecular: la masa molecular del reactivo es necesaria para calcular la cantidad necesaria que se debe medir para preparar la solución deseada.

5. Densidad: la densidad del reactivo es necesaria para calcular el volumen necesario que se debe medir para preparar la solución deseada.

6. Volumen del recipiente: es importante tener en cuenta el volumen del recipiente del reactivo para evitar errores en la medición y asegurarse de que todo el reactivo necesario se pueda medir y transferir al recipiente de preparación de la solución.

7. Etiquetas de seguridad: es importante leer y seguir cualquier etiqueta de seguridad que se encuentre en el recipiente del reactivo para asegurarse de que se tomen las precauciones necesarias al manipular el reactivo.

4. Cuáles son los instrumentos principales usados en la preparación y envase final de

Soluciones.

Los instrumentos principales utilizados en la preparación y envase final de soluciones son los siguientes:

1. Balanza analítica: se utiliza para medir con precisión la masa de los reactivos que se van a utilizar en la preparación de la solución.

2. Pipetas gradúas: se utilizan para medir con precisión el volumen de los reactivos líquidos que se van a utilizar en la preparación de la solución.

3. Matraz aforado: se utiliza para preparar soluciones de concentración conocida con una precisión muy alta. El matraz aforado tiene una marca de graduación en el cuello que indica el volumen exacto de solución que se encuentra en el matraz.

4. Vaso de precipitados: se utiliza para disolver los reactivos sólidos en el solvente o para mezclar soluciones líquidas.

5. Agitador magnético: se utiliza para agitar y mezclar los reactivos en el vaso de precipitados.

6. Papel filtro: se utiliza para filtrar la solución y retirar cualquier impureza o partícula que pueda afectar la calidad de la solución.

7. Embudo: se utiliza para transferir la solución filtrada al recipiente final de almacenamiento o al envase final.

8. Frasco de almacenamiento: se utiliza para almacenar la solución preparada. El frasco debe estar limpio y seco antes de ser utilizado para evitar la contaminación de la solución.

Es importante tener en cuenta que se deben utilizar instrumentos limpios y secos para evitar la contaminación de la solución y asegurar la precisión de los resultados.

5. De acuerdo con el procedimiento 5.1 de la guía complete la siguiente tabla, de

acuerdo a los cálculos teóricos realizados en el laboratorio para la obtención de las

masas y volúmenes de los reactivos para preparar 100ml de las soluciones indicadas,

en este procedimiento.

La respuesta de esta pregunta se encuentra en resultados, en la página 8.

6. ¿por qué se utiliza la solución estándar de NaOH 0,097 N en concentración Normal y no en molaridad?

La razón principal por la que se utiliza esta concentración en normalidad (N) en lugar de molaridad (M) es porque el NaOH es una base que puede disociarse parcialmente en solución acuosa formando hidróxido y sodio. Por lo tanto, la normalidad es una forma más precisa de expresar la concentración de una solución de NaOH para la titulación de ácidos, ya que la normalidad se basa en la cantidad de equivalentes de hidróxido (OH-) presentes en la solución.

En cambio, la molaridad se refiere a la cantidad de moles de una sustancia disuelta en un litro de solución, lo que no tiene en cuenta la capacidad de disociación del NaOH en solución, por lo que no se utiliza comúnmente en la titulación de ácidos.

Ficha de seguridad del HCl

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Ficha de seguridad del NaOH

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Ficha de seguridad del NH3

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Ficha de seguridad del NH3COOH

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Ficha de seguridad del NH3COONa

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