labo 4 FIQUI II

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA LAB. DE FISICOQUIMICA II

ÍNDICE

I. OBJETIVOS:..............................................................................................................................2

II. FUNDAMENTO TEÓRICO:........................................................................................................2

III. DATOS:....................................................................................................................................4

IV. CÁLCULOS:..............................................................................................................................6

VI. CONCLUSIONES:......................................................................................................................8

VII.APLICACIONES:........................................................................................................................8

VIII.BIBLIOGRAFIA.........................................................................................................................9

LABORATORIO Nº5

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TITULACIONES CONDUCTIMETRICAS

I. OBJETIVOS: Analizar el comportamiento de los electrolitos fuertes y de los electrolitos débiles, en

una neutralización acido-base. Mostrar las “Titulaciones Condutimétricas” como un gran e importante método para

la determinación del punto equivalente en una titulación.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO:

En la titulación de soluciones que contienen ácidos o bases y en las que se emplea un ácido o una base fuerte, según sea el caso, como agente titulante y un indicador acido-base que muestra el punto final de la operación mediante un cambio de color. Es posible determinar el punto final de una titulación midiendo la conductividad de la solución a medida que se agrega el reactivo titulante. En la Fig. 1 se muestra un esquema del dispositivo experimental que se requiere para esta determinación.

El sistema consiste en una celda de conductividad sumergida en la solución a titular, en el ejemplo de la Fig. 1 se trata de una solución de un ácido. Desde una bureta se agrega el reactivo titulante, una base fuerte en este caso, mientras se agita con la varilla de vidrio se y mide la conductividad en todo momento. En la Fig. 2 se muestra el comportamiento esperado para el cambio en la conductividad a medida que se agrega una base para realizar la titulación. Se observa que cuando se llega al punto de equivalencia se produce un cambio abrupto en la conductividad de la solución. La forma de las curvas de la Fig.2 depende de las constantes de disociación del ácido y de la base, los que se muestran aquí corresponden a un ácido fuerte y uno débil titulados con una base fuerte.

LABORATORIO Nº5

Fig.1. Esquema de una titulación conductimétrca

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La titulación del ácido fuerte con una base fuerte puede representarse mediante la ecuación química siguiente:

H3O+(ac) + HO-

(ac) 2H2O(l)

Al comienzo de la titulación la conductividad de la solución es alta debido a que el ácido fuerte está totalmente disociado y por lo tanto la concentración de cationes hidrógeno en el medio es elevada. A medida que se agrega la base la cantidad de cationes hidrogeno disminuye y por lo tanto la conductividad disminuye proporcionalmente. En el punto de equivalencia o punto final de la titulación no hay un exceso de protones ni de oxhidrilos y la conductividad alcanza su valor más bajo. Al continuar agregando base se aumenta la concentración de oxhidrilos y la conductividad vuelve a aumentar. Por lo tanto, el punto de quiebre de las curvas corresponde al punto final de la titulación. La titulación de un ácido o base débiles puede interpretarse utilizando los mismos argumentos.

Curva de una valoración de precipitación, por ejemplo de la valoración de cloruro de sodio con nitrato de plata

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Fig.2. Variación de la conductividad durante una titulación conductimétrica

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III. DATOS: Datos registrados

A. Titulación de un ácido fuerte (HCl) con base fuerte (NaOH)Volumen de NaOH

(ml)

Conductividad Especifica

(uS/cm)

Volumen de NaOH

(ml)


(uS/cm)

0 5,6 10,5 1,9390,5 5,04 11 1,8471 4,77 11,5 1,599

1,5 4,57 12 1,4792 4,46 12,5 1,478

2,5 4,31 13 1,4783 4,14 13,5 1,475

3,5 3,97 14 1,4744 3,79 14,5 1,472

4,5 3,67 15 1,5545 3,52 15,5 1,647

5,5 3,38 16 1,7376 3,22 16,5 1,801

6,5 3,07 17 1,8967 2,93 17,5 2,06

7,5 2,8 18 2,168 2,64 18,5 2,25

8,5 2,45 19 2,319 2,33 19,5 2,42

9,5 2,2 20 2,5310 2,1

B. Titulación de un ácido débil (CH3COOH) con base fuerte (NaOH)

Volumen de NaOH (ml)

Conductividad Especifica (uS/cm)

Volumen de NaOH (ml)


(uS/cm)

0,0 26,2 10,5 5010,5 29 11,0 5081,0 37,2 11,5 5271,5 55,4 12,0 5502,0 78,4 12,5 5702,5 102,3 13,0 5923,0 131,7 13,5 6153,5 158,2 14,0 6364,0 185,1 14,5 6594,5 209 15,0 681

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5,0 239 15,5 6985,5 268 16,0 7196,0 291 16,5 7406,5 311 17,0 7567,0 335 17,5 7807,5 357 18,0 7998,0 370 18,5 8178,5 410 19,0 8379,0 428 19,5 8569,5 452 20,0 872

V(NaOH)

mS/cm V(NaOH) mS/cm V(NaOH) mS/cm V(NaOH)

mS/cm V(NaOH)

mS/cm

0 2620 10,5 1662 21 883 31,5 815 42 11630,5 2560 11 1619 21,5 847 32 830 42,5 11831 2520 11,5 1579 22 806 32,5 849 43 1196

1,5 2480 12 1545 22,5 783 33 864 43,5 12112 2430 12,5 1502 23 753 33,5 881 44 1234

2,5 2380 13 1465 23,5 723 34 899 44,5 12403 2330 13,5 1427 24 692 34,5 918 45 1254

3,5 2280 14 1388 24,5 664 35 935 45,5 12714 2230 14,5 1344 25 637 35,5 953 46 1286

4,5 2190 15 1306 25,5 623 36 969 46,5 13025 2140 15,5 1267 26 623 36,5 986 47 1315

5,5 2080 16 1234 26,5 630 37 1000 47,5 13306 2050 16,5 1200 27 646 37,5 1018 48 1350

6,5 2010 17 1159 27,5 665 38 1035 48,5 13587 1965 17,5 1120 28 683 38,5 1050 49 1372

7,5 1921 18 1086 28,5 702 39 1069 49,5 13878 1880 18,5 1052 29 723 39,5 1084 50 1400

8,5 1827 19 1018 29,5 739 40 1102 50,5 14039 1791 19,5 980 30 757 40,5 1117 51 1422

9,5 1745 20 953 30,5 776 41 1133 51,5 143610 1705 20,5 916 31 796 41,5 1149 52 1451

C. Titulación de una mezcla de ácido fuerte (HCl) y acido débil (CH3COOH) con base fuerte (NaOH)

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IV.CÁLCULOS: Con los datos obtenidos experimentalmente, para cada tipo de titulación, trazar una

gráfica de la variación de la conductancia L con el volumen de solución titulante de NaOH (ml).

Comparar las curvas teóricas y experimentales e interpretar los resultados.

A Composición de la muestra:100 mL HCl

0 5 10 15 20 250

1

2

3

4

5

6

f(x) = 0.197327272727273 x − 1.42004545454545R² = 0.995071840255414

f(x) = − 0.0032 x + 1.5186R² = 0.941176470588239

f(x) = − 0.309264615384615 x + 5.12854769230769R² = 0.990163593113014

Volumen NaOH vs (L-L H2O)

V NaOh mL

(L -

LH2O

) mS/

cm

Gráfica N° 1: titulación de un ácido fuerte con base fuerteDISCUSIÓN DE RESULTADOS:

Se puede observar que la conductividad de la solucion decrece en forma lineal desde que se le agrega la primera gota de NaOH hasta que alcanza el punto de equivalencia (12 ml) luego se mantiene regularmente constante (hasta 14,5 ml) luego crece linealmente hasta el infinito. Esta tendencia lineal es característico para los iones de ácidos fuertes.

Esto se debe a que al principio se encontraban diluidos los iones de H+ y de Cl- y a medida que van reaccionando con Na+ y OH- la conductividad de la muestra disminuye. Cuando llega al punto de equivalencia los iones del HCl se han consumido completamente, si se sigue agregando NaOH se aumenta la concentracion de sus iones lo que ocasiona el aumento de la conductividad de la disolución por el exceso de NaOH y la grafica toma una forma lineal pero con pendiente positiva.

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B Composición de la muestra:100 ml CH3COOH

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.00

100200300400500600700800900

1000

f(x) = 44.0665853658537 x + 14.5414634146342R² = 0.997383605108183

(L-L H2O) vs Volumen NaOH

V NaOH mL

(L -

LH2O

) μS/

cm

Gráfica N°2: titulación de un ácido débil con base fuerteDISCUSIÓN DE RESULTADOS: La variación de la conductividad a medida que reaccionan los iones del ácido débil no

es lineal, primero decrece ligeramente y luego aumenta hasta alcanzar el punto de equivalencia.

En el punto de equivalencia se agota la concentración de los iones de HAc porque han reaccionado con Na+ y OH-. Si le agregamos las NaOH , sus iones OH- seran los unicos presentes en la solucion y la conductividad aumentará a medida que aumenta la concentración de estos.

El efecto de estos factores es un aumento brusco de la conductancia.

C -Composición de la muestra 50 ml CH3COOH50 ml HCl

20 25 30 35 40 45 50 550

200400600800

1000120014001600

f(x) = 32.2886983037927 x − 203.97955657201R² = 0.997493537950695

f(x) = NaN x + NaNR² = 0 Volumen de NaOH vs L-L H2O

V NaOH mL

L-LH

2O) µ

s/cm

Gráfica N° 3: titulación de una mezcla de ácido fuerte y ácido débil con NaOH

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DISCUSIÓN DE RESULTADOS: La línea recta azul corresponde a la disminución de la conductividad de la solución por

efecto de la reacción de los iones del HCl (ácido fuerte) con los iones del NaOH. Esto significa que estos iones son los que reaccionan primero durante la titulación.

Luego, la reacción de los iones del HAc (ácido débil) con los iones del titulante se deben dar por consumidos.

Cuando se consumen totalmente los iones de los ácidos y se sigue añadiendo NaOH, el aumento de los iones de éste provocan el aumento de la conductividad.

V. CONCLUSIONES:

Comparando la curva teórica titulación de un ácido fuerte con base fuerte con la gráfica 1, podemos decir que sigue el proceso pero tenemos una línea recta constante lo que se debe que los iones OH- se están consumiendo totalmente.

Comparando la curva teórica titulación de un ácido débil con base fuerte con la gráfica 2, vemos que no hay mucho cambio en la gráfica, no encontramos esa pequeña curva que hay al comienzo lo que se debe que se consumió todos los iones OH- al empezar a gotear NaOH.

Comparando la curva teórica titulación de una mezcla ácido fuerte y ácido débil con base fuerte con la grafica 3,

El punto de equivalencia de la primera grafica que pertenece a la titulación de un ácido fuerte con base fuerte está en el 12ml.

El punto de equivalencia de la tercera grafica que pertenece a la titulación de una mezcla ácido fuerte y ácido débil con base fuerte está en el 26 ml.

Los indicadores fueron innecesarios ya que el método no lo necesita, esta es una ventaja muy relevante e innovadora para cálculos de punto de equivalencia.

VI.APLICACIONES:

Aplicaciones de las mediciones conductimétricas directasPureza del agua; la pureza del agua destilada o des ionizada es verificada comúnmente por mediciones conductimétricas.La conductividad del agua pura es cerca de 5 . 10-8 Ω -1 cm-1 y el menor trazo de una impureza iónica lleva a un gran aumento de la conductividad.El monitoreo conductimétrico es empleado en laboratorios para acompañar la operación de unidades de intercambio iónico que producen agua des ionizada y tienen aplicaciones industriales semejantes en los procesos que exigen el uso de agua muy pura.Existen aplicaciones industriales importantes, como el uso del agua de alimentación de calderas o control de sangría de calderas, en las grandes usinas de vapor, generadores de electricidad; el control de la concentración de baños ácidos de piclaje (baños para evitar la putrefacción en tratamiento de pieles), o de baños alcalinos de desengrasado, o control del complemento de operaciones de enjuague o lavado. El monitoreo conductimétrico de ríos y lagos es utilizado para controlar la polución y en la oceanografía, las medidas conductimétricas son efectuadas para determinar la salinidad de las aguas.

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Cromatografía de iones: Las células de conductividad pueden ser acopladas a los sistemas cromatográficos de iones y proporcionar un método sensible para la medición de las concentraciones iónicas el eulato.Para lograr este objetivo, se desarrollaron micro células de conductividad especiales que operan con la corriente de líquido fluyendo por su interior, dentro de un espacio termostatizado.

COMENTARIO Se concluye que este método es de gran ayuda y a la vez nos brinda resultados óptimos, además de mostrar el comportamiento de los iones en la titulación bajo las curvas de valoración. Tambien el monitoreo conductimétrico de ríos y lagos para ver su porcentaje de salinidad y control de ello.

VII. BIBLIOGRAFIATexto: Adamsom A. QUIMICA FISICA, España 1979, Editorial Reverte. Pág. 575-583. Bottani E. QUIMICA GENERAL, Editorial UNL. Pág. 452-452.

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