1

ESTANDARIZACIÓN POTENCIOMÉTRICA

DE UNA SOLUCIÓN DE NaOH APROXIMADAMENTE 0.1 M. [1]

Luis Pedroza, Carolina Vesga, Jorge Hernández

Universidad del Atlántico - Departamento de Química – Química analítica IV

Barranquilla – Atlántico - Colombia

1 de abril del 2013

Resumen

En la práctica realizada se determinó la concentración de una solución de NaOH así como su punto de

equivalencia cuando reacciona con un ácido débil como el Ftalato ácido de potasio (FHK). Para esto se utilizó

varios métodos como la primera derivada, la segunda derivada, el método de Gran y el método directo. Con la

ayuda de un pH metro se determinó el pH para cada volumen adicionado del titulante y utilizando indicadores

como el rojo de metilo y fenolftaleína se determino el efecto que estos causan en el punto de equivalencia.

Palabras Clave: Punto de equivalencia, indicadores, métodos de la primera y segunda derivada, método de

Gran.

Abstract

In practice the concentration was determined on a solution of NaOH and its equivalence point when reacted

with a weak acid such as potassium hydrogen phthalate (FHK). This was done using various methods such as

the first derivative, the second derivative, the method and the direct method Gran. With the help of a pH meter

pH was determined for each volume of titrant added and using indicators such as methyl red and

phenolphthalein the effect they cause on the equivalence point.

Keywords: Equivalence point, indicators, methods of the first and second derivatives, Gran method.

1. Introducción.

En el análisis cuantitativo son muy utilizadas las

valoraciones potenciométricas, por cuanto los

resultados que se obtienen son bastante precisos, las

valoraciones potenciométricas se fundamentan por la

existencia de especies iónicas las cuales se producen

mediante reacciones de oxido-reducción o más

conocidas como Reacciones Redox, en estos sistemas

es interesante el cambio del estado de oxidación el cual

se entiende cuando se obtiene una polarización del 100

% produciéndose así cationes y aniones, también en

estas reacciones se transfieren electrones desde una

unidad (un átomo, molécula o ion) a otra, por ello el

proceso tiene que transcurrir simultáneamente, debido a

que mientras una especie se oxida (cede electrones) la

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

2

otra especie necesariamente se tiene que reducir (recibe

electrones) o viceversa.

En las valoraciones potenciométricas y como en toda

determinación volumétrica es necesario que la

estequiometría esté perfectamente establecida, que la

cinética de la reacción sea rápida y que el punto final

sea cercano al punto de equivalencia.

El punto de equivalencia de la reacción de

valoración se determina por la aparición de un punto

singular en la curva de valoración, potencial vs

cantidad de reactivo añadido. La detección de ese

punto final puede establecerse de diferentes formas:

Método directo: consiste en graficar la variación

del potencial en función del volumen de titulante

añadido. El punto de inflexión en la parte

ascendente de la curva se estima visualmente y se

toma como punto final.

Método de la primera derivada: implica calcular y

graficar el cambio de potencial (E) por unidad de

volumen (V), E/V, en función del volumen

promedio para obtener una curva con un máximo

que corresponde al punto de inflexión. El punto

final es el volumen correspondiente al valor más

alto de E/V, ya que este valor es justamente la

pendiente de la curva E vs. V.

Método de la segunda derivada: consiste en

graficar (E/V)/V contra V. El punto final es el

valor de V donde la curva cruza la abscisa, o sea el

punto de intersección de la segunda derivada con

cero. En este punto (E/V)/V pasa de un valor

positivo a un valor negativo.

Método de Gran: consiste en graficar V/E o sea

el recíproco de E/V, en función del volumen

promedio del titulante. Antes y después del punto de

equivalencia V/E varía linealmente con el

volumen V, produciéndose dos líneas rectas que se

interceptan en el punto de equivalencia.

En este caso el potencial que se mide es el potencial de

hidrogeno, pH.

2. Objetivos.

- Determinar la concentración exacta de la

solución de NaOH.

- Determinar el punto de equivalencia de la

reacción ácido-base entre un ácido débil,

patrón primario y una base fuerte, utilizando

los métodos gráficos de las curvas de

valoración pH vs mL de NaOH, curva de la

primera y segunda derivada y el método de

Gran.

3. Desarrollo experimental.

- Se pesó una muestra de 0.4062 g de ftalato

ácido de potasio, en adelante (FHK), y se

disolvió en 25 mL de agua destilada, en un

vaso de 250 mL, luego se procedió a titular la

muestra con la solución de NaOH preparada.

- Posteriormente se preparó el montaje para

realizar la valoración potenciométrica teniendo

en cuenta la previa calibración del pH-metro,

se colocó un agitador magnético en el vaso

precipitado, luego se inserto el electrodo de

vidrio, se agitó la solución y se registró el valor

de pH antes de adicionar NaOH.

- Se adicionó desde la bureta 1 mL de NaOH, se

registró el pH y la lectura de la bureta. De la

misma forma, se adicionaron 5, 10 y 15 mL del

titulante. Se adicionó el titulante a intervalos de

1 mL hasta casi obtener el punto de

equivalencia. Se adicionó fracciones de 0.1 mL

hasta que se obtuvo el punto de equivalencia.

Se tomó las respectivas lecturas del pH cuando

se adicionó 1, 5 y 10 mL de exceso del

titulante.

- Se realizó el mismo procedimiento,

adicionando a una solución dos gotas del

indicador rojo de metilo y la otra, dos gotas de

fenolftaleína.

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

3

4. Resultados y Análisis.

- Titulación potenciométrica sin indicadores químicos.

En la estandarización se usan 0.4062 g de FHK, se obtienen los potenciales para cada mL de NaOH agregado; en

la tabla 1, se muestran los resultados de la titulación, además de los cálculos pertinentes para hallar los puntos de

equivalencia por los métodos de primera y segunda derivada y método de Gran.

Se resalta el punto de equivalencia para la valoración, en cada método en su respectiva gráfica.

Tabla 1. Valoración potenciométrica sin indicador

DATOS 1° DERIVADA 2° DERIVADA MÉTODO GRAN

V (mL) pH V (mL) ∆pH/∆V V (mL) ∆2pH/∆V

2 V(mL) ∆V/∆pH

0 3,97 0,5 0,17 1 -0,003333 0,5 5,8823529

1 4,14 1,5 0,16 2 -0,012 1,5 6,25

2 4,3 2,5 0,14 3 -0,014285 2,5 7,1428571

3 4,44 3,5 0,12 4 -0,00777 3,5 8,3333333

4 4,56 4,5 0,11 5 -0,008181 4,5 9,0909091

5 4,67 5,5 0,1 6 -0,008461 5,5 10

6 4,77 6,5 0,09 7 -0,008666 6,5 11,111111

7 4,86 7,5 0,08 8 0,0088235 7,5 12,5

8 4,94 8,5 0,09 9 -0,008947 8,5 11,111111

9 5,03 9,5 0,08 10 0,0090476 9,5 12,5

10 5,11 10,5 0,09 11 0 10,5 11,111111

11 5,2 11,5 0,09 12 0 11,5 11,111111

12 5,29 12,5 0,09 13 0 12,5 11,111111

13 5,38 13,5 0,09 14 0,0186206 13,5 11,111111

14 5,47 14,5 0,11 15 0,0187096 14,5 9,0909091

15 5,58 15,5 0,13 16 0,0187878 15,5 7,6923077

16 5,71 16,5 0,15 17 0,0565714 16,5 6,6666667

17 5,86 17,5 0,21 18 0,1040540 17,5 4,7619048

18 6,07 18,5 0,32 18,775 -0,116535 18,5 3,125

19 6,39 19,05 0,2 19,1 0,5968668 19,05 5

19,1 6,41 19,15 0,8 19,2 -0,397922 19,15 1,25

19,2 6,49 19,25 0,4 19,3 0,3979328 19,25 2,5

19,3 6,53 19,35 0,8 19,4 -2,82E-14 19,35 1,25

19,4 6,61 19,45 0,8 19,5 0,2984654 19,45 1,25

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

4

19,5 6,69 19,55 1,1 19,6 0,4974554 19,55 0,9090909

19,6 6,8 19,65 1,6 19,7 -0,795949 19,65 0,625

19,7 6,96 19,75 0,8 19,8 0,9949622 19,75 1,25

19,8 7,04 19,85 1,8 19,9 6,1689223 19,85 0,5555556

19,9 7,22 19,95 8 20,225 -5,615195 19,95 0,125

20 8,02 20,5 2,23 21 -1,249069 20,5 0,4484305

21 10,25 21,5 0,92 22 -0,774 21,5 1,0869565

22 11,17 22,5 0,11 23 0,0287234 22,5 9,0909091

23 11,28 23,5 0,14 24 -0,076734 23,5 7,1428571

24 11,42 24,5 0,06 25 0,0288235 24,5 16,666667

25 11,48 25,5 0,09 26 -0,057735 25,5 11,111111

26 11,57 26,5 0,03 27 0,0481818 26,5 33,333333

27 11,6 27,5 0,08 28 -0,038596 27,5 12,5

28 11,68 28,5 0,04 29 0,0676271 28,5 25

29 11,72 29,5 0,11 22,25 0,5591888 29,5 9,0909091

30 11,83 15 0,3943333 7,5 - 15 2,5359256

20 mL

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20 25 30 35

pH

mL NaOH agregados

Grafico 1. Método directo titulación sin

indicador

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

5

19,95 mL

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10 15 20 25 30 35

∆p

H/∆

V

mL NaOH

Grafico 2. Método de la 1° derivada titulación sin

indicador

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30 35

∆2

pH

/∆V

2

mL NaOH

Grafico 3. Método de la 2° derivada sin

indicador

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

6

- Titulación con fenolftaleína

Se realiza la estandarización utilizado como indicador del punto de equivalencia la fenolftaleína. Obteniéndose los

siguientes resultados. Se observa viraje en la solución a un pH de 7,04. En la literatura se encuentra que el viraje de este

indicador es en un pH de 8,2 [2]. La diferencia de pH se pudo deber a errores experimentales.

Tabla 2. Titulación potenciométrica con fenolftaleína

DATOS 1° DERIVADA 2° DERIVADA MÉTODO GRAN

V (mL) pH V (mL) ∆pH/∆V V (mL) ∆2pH/∆V

2 V(mL) ∆V/∆pH

0 4,02 0,5 0,13 1 0,0066667 0,5 7,6923076

1 4,15 1,5 0,15 2 -0,006 1,5 6,6666666

2 4,3 2,5 0,14 3 -0,014285 2,5 7,1428571

3 4,44 3,5 0,12 4 -0,007777 3,5 8,3333333

4 4,56 4,5 0,11 5 -0,008181 4,5 9,0909090

5 4,67 5,5 0,1 6 -0,008461 5,5 10

6 4,77 6,5 0,09 7 -7,69E-16 6,5 11,111111

7 4,86 7,5 0,09 8 -0,008823 7,5 11,111111

8 4,95 8,5 0,08 9 0 8,5 12,5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35

∆V

/∆p

H

mL NaOH

Grafico 4. Método Gran titulación sin indicador

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

7

9 5,03 9,5 0,08 10 0,0090476 9,5 12,5

10 5,11 10,5 0,09 11 0 10,5 11,111111

11 5,2 11,5 0,09 12 0 11,5 11,111111

12 5,29 12,5 0,09 13 0 12,5 11,111111

13 5,38 13,5 0,09 14 0,018620 13,5 11,111111

14 5,47 14,5 0,11 15 0,0187096 14,5 9,0909090

15 5,58 15,5 0,13 16 0,0187878 15,5 7,6923076

16 5,71 16,5 0,15 17 0,0565714 16,5 6,6666666

17 5,86 17,5 0,21 18 0,1040540 17,5 4,7619047

18 6,07 18,5 0,32 18,775 -0,116535 18,5 3,125

19 6,39 19,05 0,2 19,1 0,5968668 19,05 5

19,1 6,41 19,15 0,8 19,2 -0,397922 19,15 1,25

19,2 6,49 19,25 0,4 19,3 0,3979328 19,25 2,5

19,3 6,53 19,35 0,8 19,4 -2,82E-14 19,35 1,25

19,4 6,61 19,45 0,8 19,5 0,2984654 19,45 1,25

19,5 6,69 19,55 1,1 19,6 0,4974554 19,55 0,9090909

19,6 6,8 19,65 1,6 19,7 -0,795949 19,65 0,625

19,7 6,96 19,75 0,8 19,8 0,9949622 19,75 1,25

19,8 7,04 19,85 1,8 19,9 6,1689223 19,85 0,5555555

19,9 7,22 19,95 8 20,225 -5,410829 19,95 0,125

20 8,02 20,5 2,44 21 -1,859302 20,5 0,4098360

21 10,46 21,5 0,49 22 -0,267555 21,5 2,0408163

22 10,95 22,5 0,21 23 -0,076595 22,5 4,7619047

23 11,16 23,5 0,13 24 -0,009591 23,5 7,6923076

24 11,29 24,5 0,12 25 -0,038431 24,5 8,3333333

25 11,41 25,5 0,08 26 -0,009622 25,5 12,5

26 11,49 26,5 0,07 27 -0,019272 26,5 14,285714

27 11,56 27,5 0,05 28 0,0096491 27,5 20

28 11,61 28,5 0,06 29 -0,019322 28,5 16,666666

29 11,67 29,5 0,04 22,25 0,6889888 29,5 25

30 11,71 15 0,3903333 7,5 - 15 2,5619128

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

8

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20 25 30 35

pH

mL NaOH

Grafico 5. Método directo titulación con

fenolftaleina

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 5 10 15 20 25 30 35

∆p

H/∆

V

mL NaOH

Grafico 6. Método de la 1° derivada titulación

con Fenolftaleina

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

9

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

0 5 10 15 20 25 30

∆2p

H/∆

V2

mL NaOH

Grafico 7. Método de la 2° derivada titulación

con Fenolftaleina

0

5

10

15

20

25

30

0 5 10 15 20 25 30 35

∆V

/∆p

H

mL NaOH

Grafico 8. Método Gran con fenolftaleina

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

10

- Titulación con rojo de metilo

Se realiza el mismo procedimiento con el indicador rojo de metilo, se observa viraje en el color de la solución a un pH de

6,05. En la literatura se encuentra que actúa entre pH 4,2 y 6,3 variando desde rojo (pH 4,2) a amarillo (pH 6,3). Se tiene

buena aproximación entre el pH experimental y el teórico respecto al viraje del indicador. [2]

Tabla 3. Titulación potenciométrica con rojo de metilo

Datos Primera Derivada Segunda Derivada Gran

V (mL) pH V (mL) ∆pH/∆V V (mL) ∆2pH/∆V

2 V(mL) ∆V/∆pH

0 3,7 0,5 0,13 2 -0,0045714 0,5 7,6923076

1 3,83 3,5 0,098 5,75 -0,0111562

3,5 10,204081

6 4,32 8 0,0725 10,25 -0,00672

8 13,793103

10 4,61 12,5 0,062 13,875 0,0147540

12,5 16,129032

15 4,92 15,25 0,08 15,5 -0,0193650

15,25 12,5

15,5 4,96 15,75 0,06 16 0,0193846

15,75 16,666666

16 4,99 16,25 0,08 16,5 -0,0194029

16,25 12,5

16,5 5,03 16,75 0,06 17 1,724E-15

16,75 16,666666

17 5,06 17,25 0,06 17,5 0,0194366 17,25 16,666666

17,5 5,09 17,75 0,08 18 0 17,75 12,5

18 5,13 18,25 0,08 18,5 0 18,25 12,5

18,5 5,17 18,75 0,08 19,15 -0,0069751 18,75 12,5

19 5,21 19,55 0,0727272 20,175 0,0323473

19,55 13,75

20,1 5,29 20,8 0,1071428 21,275 -0,0259573

20,8 9,3333333

21,5 5,44 21,75 0,08 22,15 0,0455956

21,75 12,5

22 5,48 22,55 0,1272727 23,05 0,0483604

22,55 7,8571428

23,1 5,62 23,55 0,1777777 24,025 0,0886462

23,55 5,625

24 5,78 24,5 0,27 24,875 0,7471287

24,5 3,7037037

25 6,05 25,25 1,04 25,5 1,7062135

25,25 0,9615384

25,5 6,57 25,75 2,78 27,125 -1,9425438

25,75 0,3597122

26 7,96 28,5 0,63 32 -0,4674178

28,5 1,5873015

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

11

31 11,11 35,5 0,0477777 27,75 0,4272819

35,5 20,930232

40 11,54 20 0,2885 10 -

20 3,4662045

0

2

4

6

8

10

12

14

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

pH

mL NaOH

Grafico 9. Método directo titulación con rojo de

metilo

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

12

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 5 10 15 20 25 30 35 40

∆p

H/∆

V

mL NaOH

Grafico 10. Método de la 1° derivada titulación

con rojo de metilo

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 5 10 15 20 25 30 35

∆2p

H/∆

V2

mL NaOH

Grafico 11. Método de la 2° derivada titulación

con rojo de metilo

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

13

Se expresan los volúmenes que se requieren para alcanzar el punto de equivalencia para cada método en la tabla 4,

se saca un promedio general para cada titulación y se calcula la concentración de NaOH.

Tabla 4. Volúmenes (mL) de neutralización

Método Titulación sin indicador Titulación con

fenolftaleína

Titulación con rojo de

metilo

Directo 19,76 mL 20,1 mL 25,3 mL

1° derivada 19,95 mL 20,18 mL 25,27 mL

2° derivada 20,01 mL 20,03 mL 25,28 mL

Gran 19,87 mL 19,98 mL 25,34 mL

Promedio mL de

neutralización 19,8975 (±0,1081) mL 20,0725 (±0,0869) mL 25,2975 (±0,0309) mL

Concentración (M) NaOH 0,0999 (±5,4329*10-4)M 0,09908(±4,2967*10

-4)M 0,09445(±1,1698*10

-4)M

Promedio general M

NaOH 0,09781(±7,0247*10

-4)M

-5

0

5

10

15

20

25

0 5 10 15 20 25 30 35 40

∆V

/∆p

H

mL NaOH

Grafica 12. Método Gran

L. Pedroza; C. Vesga; J. Hernández - Estandarización Potenciométrica de NaOH

14

5. Conclusiones.

- Se determinó la concentración de una solución de NaOH la cual fue de 0,09781(±7,0247*10-4)M

- Se observó el punto de equivalencia para la valoración potenciométrica ácido-base entre el NaOH (titulante) y el

FHK (muestra).

6. Bibliografía.

[1]. Guía de laboratorio. Práctica I. Química Analítica IV. Preparación y estandarización potenciométrica de una

solución de NaOH aproximadamente 0,1 m

[2]. Skoog, West, Holler, Crouch. Fundamentos de química analítica. 8° Ed.