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INTRODUCCIÓN

 

 

El punto de equivalencia en una titulación es un concepto teórico. En realidad, su posición solo puede ser estimada mediante la observación de cambios físicos asociados al punto de equivalencia. Estos cambios aparecen en el punto final de la titulación. Se espera que la diferencia entre el punto de equivalencia y el punto final de una titulación sea pequeña. Sin embargo, esto no es el caso muchas veces debido a lo inadecuado de los cambios físicos y nuestra habilidad de observar los mismos. Esta diferencia introduce un error en la titulación.   

Los puntos finales se basan en propiedades físicas que cambian de una forma característica en o cerca del punto de equivalencia en una titulación. Los puntos finales más comunes están basados en cambios en color ya sea por el reactivo, el analito o una sustancia indicadora. Existen otras propiedades físicas tales como el potencial eléctrico, la conductividad, la temperatura, y el índice de refracción, que han sido usadas para determinar el punto de equivalencia en las titulaciones.  

 

 

 

 

 

 

 

OBJETIVOS

 

 

·        Diferenciar los conceptos  punto final y punto de equivalencia.

 

·        Realizar una titulación para determinar la cantidad de analito en una solución.

 

·        Conocer que son las soluciones estándar y que son estándar primario.

 

 

 

 

 

 

MARCO TEÓRICO

 

Una titulación o valoración es un procedimiento analítico, en el cual se mide cuantitativamente la capacidad de una determinada sustancia de combinarse con un reactivo.  Normalmente, este procedimiento se lleva a cabo mediante la adición controlada del reactivo de concentración conocida a la solución problema,  hasta que por algún medio se juzga que la reacción es completa.  Al reactivo de concentración conocida usado en la titulación, se le conoce como solución patrón.

El objetivo final de cualquier valoración es la adición del reactivo patrón en una cantidad tal que sea químicamente equivalente a la sustancia problema con la cual reacciona es decir, añadir  un número de equivalentes de reactivo patrón igual al número de equivalentes de la sustancia problema.

Esta situación se alcanza en lo que se conoce como el punto de equivalencia.  El punto de equivalencia en una titulación es un concepto teórico, en la práctica solo puede ser estimado mediante la observación de algún cambio físico que esté asociado a él.  El punto en el cual este cambio es observado se conoce como punto final.

La sustancia que hace observable este cambio físico se conoce como indicador y en su escogencia se mantiene el criterio tal que la diferencia entre el punto final y el punto de equivalencia sea mínima, a esta diferencia se le conoce como error de titulación.

Existe una amplia variedad de sustancias cuyo color en la solución depende del pH del medio.  Estos compuestos se llaman indicadores ácido-base y son empleados para determinar o señalar el punto final en la titulación ácido-base.  Los indicadores ácido-base son generalmente compuestos orgánicos de naturaleza compleja que en agua u otro solvente se comportan como ácidos o bases débiles. Dependiendo del pH del medio, el equilibrio:


 

 

se encontrará desplazado hacia la formación no disociada (HIn) o hacia la formación de la forma disociada (In-)

Normalmente la forma disociada y la no disociada presentan coloraciones distintas y el predominio de una de ellas va a depender de la   concentración de iones hidrógeno presentes en la solución.

En las valoraciones ácido-base se tiene lo siguiente: el HCl tiene un solo hidrógeno reactivo, cada mol de HCl suministra un mol de iones de hidrógeno.  Lo mismo podríamos aplicar al NaOH ya que posee un solo grupo oxihidrilo reactivo y por lo tanto un mol de NaOH es capaz de reaccionar con un mol de  iones hidrógeno. 

En el caso de ácidos o bases que posean más de un hidrógeno o grupo oxihidrilo reactivo el caso no es tan simple ya que se necesita conocer la ecuación química correspondiente, por ejemplo:

 

 

De aquí se desprende que con la ayuda de las reacciones estequiométricas, se puede llegar a calcular la concentración de la especia deseada.

 

 

 

 

 

MATERIALES Y REACTIVOS

 

v     2 Matraz de 250mL

 

v     1 Matraz de 50mL.

 

v     1 Erlenmeyer de 250mL.

 

v     2 Vidrio de reloj.

 

v     1 Espátula.

 

v     1 Probeta de 100mL.

 

v     1 Bureta.

 

v     1 Soporte Universal.

 

v     1 Frasco Lavador.

 

v     2 Beaker de 100mL.

 

 

 

 

                                                                  PROCEDIMIENTO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CÁLCULOS Y RESULTADOS

 

 

PARTE 1:

 

Wg KHC6H4 (COO)2

0.49g

Volumen de NaOH

31mL

 

 

Como los equivalentes agregados del KHC6H4 (COO)2 son iguales a los equivalentes del NaOH (por principio básico de la volumetría), tenemos:

 

eq-g NaOH = 2.40 x 10-3

 

Luego:

 

 

                

 

 

 

Luego la normalidad real de la solución de NaOH es 0.0774N.

 

 

PARTE 2:

 

Para hallar el volumen de HCl concentrado utilizamos la siguiente ecuación:

 

 

 

   Como para el HCl sabemos que M=N   entonces:

 

 

Ahora:

 

 

 

 

 

 

Volumen de HCl concentrado

5.16mL

Normalidad calculada del HCl concentrado

12.1N

Wg Na2CO3

0.26g

Volumen valorado con fenolftaleína

8.1mL

Volumen valorado con naranja de metilo

7.4mL

Volumen total valorado

15.5mL

 

 

 

Por principio básico de la volumetría tenemos que:

 

 

 

              

 

 

 

 

 

 

 

 

PARTE 3 (ERROR DE VALORACIÓN)

 

Primero hallemos el punto de equivalencia:

 

 

 

 

Para el punto final: el volumen de NaOH fue de 28.2mL, así podemos hallar el error de valoración:

 

 

 

 

El error de valoración fue de 3.2mL.

 

 

 

 

 

 

PREGUNTAS

 

1.      ¿Porque el agua empleada en la preparación y titulación de la solución de NaOH debe ser recientemente hervida?

Respuesta:

 

Se debe hervir el agua para estar seguros de que no haya presencia de dióxido de carbono (CO2) en ella. Además la solución de NaOH cuando esta caliente disocia con mayor rapidez en iones Na+ y OH-.

 

 

2.      ¿Qué es una titulación?

Respuesta:

 

La titulación es el proceso por el cual se determina la cantidad de un analito en una solución basándose en una cantidad de un reactivo estándar que este consume. En otras palabras, se hace una titulación cuando añadimos un reactivo de concentración conocida a la solución de un analito hasta que éste último reacciona de forma completa con el reactivo. El volumen del reactivo de concentración conocida se mide y es utilizado para determinar la cantidad del analito.

 

 

3.      ¿Qué es una solución estándar?

Respuesta:

 

Una solución estándar es el reactivo de concentración exactamente conocida usado en una titulación. Una solución estándar ideal para un análisis titulométrico debe ser así: 
 

- Su concentración debe permanecer constante por meses o años después de su preparación para eliminar la necesidad de valoración. 

- Su reacción con el analito debe ser rápida de tal manera que el tiempo de espera después de cada adición del reactivo no sea excesivo. 

- La reacción entre el reactivo y el analito debe completarse razonablemente. Esto es fundamental para obtener buenos puntos finales. 

- La reacción entre el reactivo y el analito tiene que ser de tal manera que pueda ser descrita por una ecuación química balanceada. Si esto no es así, entonces el peso del analito no puede ser calculado directamente de los datos volumétricos. Este requisito implica que el reactivo no reaccione con sustancias desconocidas o con otros constituyentes de la solución. 

- Tiene que existir un método para detectar el punto de equivalencia entre el reactivo y el analito. Es decir, se requiere un punto final satisfactorio. 

4.      ¿Qué es un estándar primario?

Respuesta:

 

Es un compuesto químico de alta pureza que se usa como material de referencia en la titulación.

Algunos requisitos importantes para que una sustancia sirva como estándar primario son:  

- Alta pureza. Además, tienen que existir métodos disponibles para confirmar su pureza. 

- Estabilidad. Este no debe ser atacado por los constituyentes de la atmósfera.

- Que no tenga hidratos de agua. Si una sustancia es hidroscópica o eflorecente, secar y pesar sería bien dificultoso. 

- Fácilmente disponible a un costo razonable. 

- Que tenga un peso equivalente alto. El tener un peso equivalente alto contribuye a que el error de pesada sea mínimo. 

 

 

5.      Escribir las ecuaciones de las reacciones de titulación del HCl con Na2CO3.

Respuesta:

 

 

 

 

 

6.      ¿Cuál es el peso equivalente del carbonato de sodio en la titulación con HCl utilizando fenolftaleína?

Respuesta:

 

El peso equivalente es el del HCO3-.

 

 

7.      ¿Por qué se emplean dos indicadores?

Respuesta:

 

Se usaron dos indicadores ya que el rango de pH de la fenolftaleína es muy alto ya que es un indicador ácido-base fuerte y el naranja de metilo es un indicador con un rango de pH bajo y la reacción requería de este.

 

 

 

 

 

CONCLUSIÓN

 

Se concluye este informe de laboratorio después de haber realizado una práctica que nos permitió realizar una comparación entre los conceptos de punto final y punto de equivalencia. Además logramos en la práctica hacer énfasis en la estandarización de una solución, lo cual nos permite hacia un futuro realizar otras experiencias que necesitan de la estandarización de soluciones para realizar titulaciones y otros procedimientos.

Es de gran satisfacción haber aclarado conceptos fundamentales que nos permitirán seguir acrecentando nuestros conocimientos.

 

 

 

 

 

 

BIBLIOGRAFÍA

 

 

SKOOG, Douglas. WEST, Donald. HOLLER, James. Química Analítica. Sexta edición. McGraw-Hill. Pág. 150-155.

 

Enciclopedia Encarta 2002.

 

 

 

Luis Alfonso Chica - Manuel Acosta

Estudiantes de Química Pura

Universidad de Córdoba

Montería-Colombia

 

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