Práctica de laboratorio: determinacion las constantes de disociación del CH₃COOH y NH₄OH mediante titulaciones

Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Facultad de Química e Ingeniería Química Curso de Fisicoquímica

DETERMINACIÓN POTENCIOMÉTRICA DE CONSTANTES DE ACIDEZ Y BASICIDAD

Naomi Vasquez        naomi.vasquez@unmsm.edu.pe[pic 1]

Claudio Arguedas        claudio.arguedas@unmsm.edu.pe[pic 2]

UNMSM, FQIQ, DAFQ., EAP QUIMICA / ING. QUIMICA C.U. Lima, Perú

Resumen

En la práctica de laboratorio, se determinaron las constantes de disociación del CH₃COOH y NH₄OH mediante titulaciones potenciométricas utilizando un pH-metro. Para ello, se prepararon soluciones de 100 ml NaOH~ 0,5 N; 100 ml de HCl~ 0,5 N; 100 ml de CH₃COOH~ 0,1 N;100 ml de NH₄OH~ 0,1 N. Para determinar las concentraciones exactas de cada solución, se valoró la solución de NaOH con biftalato de potasio utilizando fenolftaleína como indicador, luego se valoró la solución de HCl con NaOH utilizando fenolftaleína como indicador, después se valoró la solución de CH₃COOH utilizando fenolftaleína como indicador, y por último se valoró la solución de NH₄OH con HCl utilizando rojo de metilo como indicador. Luego, se añadió 50 ml de CH₃COOH en un vaso de precipitado y se colocó un pH-metro en la solución y una bagueta. Al sistema en constante agitación se le añadió pequeños volúmenes de NaOH que se redujeron aún más para los volúmenes cercanos al punto de equivalencia (detectado previamente en la valoración de CH₃COOH con NaOH); y anotando los valores de pH luego de cada adición. Por otro lado, se realizó un procedimiento similar para la solución de NH₄OH; con la diferencia de que los volúmenes añadidos en este caso son de la solución de HCl. Con los datos obtenidos de las

titulaciones potenciométricas se elaboraron gráficas de

"𝑝𝐻 𝑣𝑠. 𝑉",

"∆𝑝𝐻/∆𝑉 𝑣𝑠. 𝑉        " y

𝑝𝑟𝑜𝑚 1

2        2

"∆ 𝑝𝐻/∆𝑉

𝑣𝑠. 𝑉

". A partir de las gráficas, se pudo determinar que la constante de acidez

𝑝𝑟𝑜𝑚 2

(Ka) del CH₃COOH es        −5; y la constante de basicidad (Kb) del NH₄OH es        −5. Asimismo, se compararon los valores de pKa obtenidos para CH₃COOH (4,69) y NH₄OH (9,41) con sus respectivos valores teóricos mostrando porcentajes de error de 1,39 % y 1,73 %.[pic 3]

Palabras clave: constantes de disociación, constantes de acidez y basicidad, ácido acético, hidróxido de amonio, titulaciones potenciométricas.

[pic 4]

Introducción

La importancia de las titulaciones potenciométricas reside en las ventajas que posee sobre los métodos ordinarios que comprenden indicadores; de manera que, a través de estas se determina el punto de equivalencia con gran exactitud¹. En ese sentido el objetivo de esta práctica es realizar titulaciones potenciométricas de soluciones diluidas de diferentes tipos de ácidos y bases débiles para hallar su constante de disociación a temperatura ambiente.

Titulaciones Potenciométricas

Se llevan a cabo con un medidor de pH, y se registran valores de pH en función de cada volumen de ácido o base añadido. La posición exacta del punto de equivalencia se obtiene mediante la representación gráfica de pH versus volumen de valorante V y corresponde al punto de inflexión, donde la curva se hace prácticamente vertical. Para un ácido o base fuerte, este cambio de pH es más pronunciado. Para un ácido o base fuerte, este cambio de pH es más pronunciado.

Cuando se requiere de mayor exactitud, el punto de equivalencia puede determinarse mediante la gráfica de la primera derivada, que consiste en representar pH/V en función del

habiendo calibrado previamente el equipo con la solución buffer estándar correspondiente. Finalmente, sin desconectar el pH-metro, se agregaron volúmenes adecuados de la solución

volumen        de        titulante        añadido.        Como        la

de 𝑁𝑎𝑂𝐻

desde una bureta y se leyó el pH

magnitud pH/V representa una rapidez de variación, en el límite cuando V → 0 la pendiente se anula y este valor máximo corresponde al volumen de valorante en el punto de equivalencia. Así también, para hallar el pH aquel punto de equivalencia, se hace uso de la siguiente ecuación:

después de cada adición, teniendo en cuenta que las porciones de solución de 𝑁𝑎𝑂𝐻 deben ser más pequeñas conforme se acercan al volumen obtenido en la valoración con el indicador. Pasado este volumen se pudo agregar cantidades cada vez mayores de

𝑁𝑎𝑂𝐻 hasta obtener pH constante.

𝑝𝐻

2

= 𝑝𝐻

1

+ ∆𝑝𝐻 (𝑉

2[pic 5]

− 𝑉 )        (1)

1

Para        la        titulación        potenciométrica        ácido fuerte-base débil, se midió 50 ml de la

Si la gráfica anterior no permite localización

exacta        del        punto de equivalencia, puede recurrirse a gráfica de la segunda derivada,

solución de base débil y se valoró con la solución de 𝐻𝐶𝑙 ~ 0,5 N usando rojo de metilo como indicador, hasta coloración naranja.

2        2

∆ 𝑝𝐻/∆𝑉 .

En este caso, la ordenada es

Luego de ello, se repitieron los pasos de la

∆𝑦/∆𝑉, siendo

𝑦 = ∆𝑝𝐻/∆𝑉. El punto de

titulación   potenciométrica   ácido   débil-base

equivalencia corresponde al cambio de signo de la función cuando la curva pasa de – ∞ a +

∞        y        se        obtiene        por        interpolación        a

fuerte, tomando en este caso 50 ml de la solución de 𝑁𝐻 𝑂𝐻 y usando solución 0,5 N

...