“ANÁLISIS DE CARBONATOS Y BICARBONATOS POR TITILACIÓN PEHACHIMÉTRICA”

LUIS EDUARDO URIELES LOPEZ DOC 1.045.020.527

EDITH YADIRA RODRIGUEZ VELANDIA DOC 63.523.997

MAURIN SALAMANCA

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD QUIMICA FARMACEUTICA

NOVIEMBRE 2012

ANÁLISIS DE CARBONATOS Y BICARBONATOS POR TITILACIÓN PEHACHIMÉTRICA

OBJETIVOS

Efectuar análisis Potenciométrico, mediante una titilación a una muestra

desconocida de carbonatos y bicarbonatos.

Determinar la concentración de CO

32−y HCO

3−presentes en la muestra

problema.

Realizar una curva de valoración de pH vs. Volumen de HCl.

MODELO DE CALCULO DE RESULTADOS

Reacciones

CO32- + H3O+ → HCO3

- + H2O

HCO3- + H3O+ → H2CO3

+ H2O

Datos teóricos

Concentración Ma HCL = 0.1268

μ Na2CO3 =105,99 mg /mmol

μ NaHCO3=84,01 mg /mmol

Datos Experimentales

g. muestra = 0,2036 (±0.0001)

Volúmenes de Equivalencia de la Gráfica Primera Derivada

Veq 1: 6.00 ml (±0.02) mlVeq 2: 20.10 ml (±0.02) ml

pH vs Volumen HCL

V HCL PHV

HCL PHV

HCL PHV

HCL PH0,0 9.96 6,5 7.88 13,0 6.79 19,5 5.30,5 9.91 7,0 7.71 13,5 6.76 20,0 4.241,0 9.85 7,5 7.58 14,0 6.69 20,5 3.421,5 9.78 8,0 7.42 14,5 6.65 21,0 3.192,0 9.72 8,5 7.35 15,0 6.6 21,5 3.022,5 9.63 9,0 7.31 15,5 6.54 22,0 2.913,0 9.58 9,5 7.24 16,0 6.49 22,5 2.713,5 9.41 10,0 7.15 16,5 6.43 23,0 2.694,0 9.29 10,5 7.09 17,0 6.32 23,5 2.664,5 9.15 11,0 7.02 17,5 6.26 24,0 2.615,0 8.93 11,5 6.95 18,0 6.13 24,5 2.565,5 8.61 12,0 6.87 18,5 6.03 25,0 2.526,0 8.24 12,5 6.82 19,0 5.86

Porcentaje de Na2CO32−

y HCO3− en la muestra:

% (p/p) CO3 = V eq1* CHCL *μ Na2CO3 * 100%   1 mmol Na2CO3 *1000mg* g. muestra%HCO

32−=(Veq2−2Veq1) * CHCL * μ NaHCO 3 * 100%  

1 mmol NaHCO3 *1000mg* g. muestra

Cálculos

% (p/p) CO3 = 6ml * 0,1268 mol HCL * 105.99mgNa2CO3 * 100%= 39,60%      1 mmol Na2CO3*1000mg*0,2036g muestra

% (p/p) HCO3 = 8,1ml * 0,1268 mol HCL * 84,01mgNa2CO3*100%= 42,38%      1 mmol Na2CO3*1000mg*0,2036g muestra

Cálculos de error

% (p/p) CO3 E Veq1 = 0,02 X 100% = 0,33% 6 E pesada muestra = 0,0001 X 100% = 0,0491% 0,2036

E Relativo % =√(0,33)2 + (0,0491) 2 =0,3336 (±0,3) %

% (p/p) HCO3

E (Veq2−2Veq1) = 0,02 X 100% = 0,25% 8 E pesada muestra = 0,0001 X 100% = 0,0491% 0,2036

E Relativo % =√(0,25)2 + (0,0491) 2 =0,2547 (±0,2) %

RESULTADOS

% (p/p) CO3 = 39,60 (±0,3) %

% (p/p) HCO3= 42,38 (±0,2) %

Tabla de Datos de Gráficas

Promedio vol ∆Ph ∆v ∆Ph/∆v

Promedio vol ∆(∆pH/∆V) ∆V. ∆2pH/V2

0.25 -0.05 0.5 -0.10.75 -0.06 0.5 -0.12 0.5 -0.02 0.5 -0.041.25 -0.07 0.5 -0.14 1 -0.02 0.5 -0.041.75 -0.06 0.5 -0.12 1.5 0.02 0.5 0.042.25 -0.09 0.5 -0.18 2 -0.06 0.5 -0.122.75 -0.05 0.5 -0.1 2.5 0.08 0.5 0.163.25 -0.17 0.5 -0.34 3 -0.24 0.5 -0.483.75 -0.12 0.5 -0.24 3.5 0.1 0.5 0.24.25 -0.14 0.5 -0.28 4 -0.04 0.5 -0.084.75 -0.22 0.5 -0.44 4.5 -0.16 0.5 -0.325.25 -0.32 0.5 -0.64 5 -0.2 0.5 -0.45.75 -0.37 0.5 -0.74 5.5 -0.1 0.5 -0.26.25 -0.36 0.5 -0.72 6 0.02 0.5 0.046.75 -0.17 0.5 -0.34 6.5 0.38 0.5 0.767.25 -0.13 0.5 -0.26 7 0.08 0.5 0.167.75 -0.16 0.5 -0.32 7.5 -0.06 0.5 -0.128.25 -0.07 0.5 -0.14 8 0.18 0.5 0.368.75 -0.04 0.5 -0.08 8.5 0.06 0.5 0.129.25 -0.07 0.5 -0.14 9 -0.06 0.5 -0.129.75 -0.09 0.5 -0.18 9.5 -0.04 0.5 -0.08

10.25 -0.06 0.5 -0.12 10 0.06 0.5 0.1210.75 -0.07 0.5 -0.14 10.5 -0.02 0.5 -0.0411.25 -0.07 0.5 -0.14 11 0 0.5 011.75 -0.08 0.5 -0.16 11.5 -0.02 0.5 -0.0412.25 -0.05 0.5 -0.1 12 0.06 0.5 0.1212.75 -0.03 0.5 -0.06 12.5 0.04 0.5 0.0813.25 -0.03 0.5 -0.06 13 0 0.5 013.75 -0.07 0.5 -0.14 13.5 -0.08 0.5 -0.1614.25 -0.04 0.5 -0.08 14 0.06 0.5 0.1214.75 -0.05 0.5 -0.1 14.5 -0.02 0.5 -0.0415.25 -0.06 0.5 -0.12 15 -0.02 0.5 -0.0415.75 -0.05 0.5 -0.1 15.5 0.02 0.5 0.0416.25 -0.06 0.5 -0.12 16 -0.02 0.5 -0.0416.75 -0.11 0.5 -0.22 16.5 -0.1 0.5 -0.217.25 -0.06 0.5 -0.12 17 0.1 0.5 0.217.75 -0.13 0.5 -0.26 17.5 -0.14 0.5 -0.2818.25 -0.1 0.5 -0.2 18 0.06 0.5 0.1218.75 -0.17 0.5 -0.34 18.5 -0.14 0.5 -0.2819.25 -0.56 0.5 -1.12 19 -0.78 0.5 -1.5619.75 -1.06 0.5 -2.12 19.5 -1 0.5 -220.25 -0.82 0.5 -1.64 20 0.48 0.5 0.9620.75 -0.23 0.5 -0.46 20.5 1.18 0.5 2.3621.25 -0.17 0.5 -0.34 21 0.12 0.5 0.2421.75 -0.11 0.5 -0.22 21.5 0.12 0.5 0.2422.25 -0.2 0.5 -0.4 22 -0.18 0.5 -0.3622.75 -0.02 0.5 -0.04 22.5 0.36 0.5 0.7223.25 -0.03 0.5 -0.06 23 -0.02 0.5 -0.0423.75 -0.05 0.5 -0.1 23.5 -0.04 0.5 -0.0824.25 -0.05 0.5 -0.1 24 0 0.5 024.75 -0.04 0.5 -0.08 24.5 0.02 0.5 0.04

SOLUCION A LAS PREGUNTADAS PLANTEADAS PARA ESTE INFORME

1. ¿Qué es lo que realmente se lee cuando el potenciómetro muestra un valor de pH de la solución? Explique brevemente.

R/ Las membranas muy delgadas de vidrio son permeables selectivamente para iones H+. El potencial a través de ésta membrana es un potencial de concentración debido a diferencias en la concentración de H+.

Las soluciones ácidas y básicas poseen potenciales eléctricos medibles por medio de electrodos, el más usado es el de vidrio, el cual consta de una semicelda de Ag-AgCl inmersa en HCl a una concentración conocida. La semicelda es un electrodo calomel que consiste de Mg-MgCl en una solución de KCl a una concentración conocida.

El vidrio de pH es conductor de cargas eléctricas porque tiene óxido de litio dentro del cristal, además de óxido de sílice, de calcio y algunos otros. La estructura del vidrio es tal que permite el intercambio de iones litio por iones de hidrógeno en solución acuosa, de modo que se forma una capa (fina) hidratada. Se crea así un potencial (del orden mv) a través de la interface creada entre el vidrio (en el "seno" del vidrio) y la solución acuosa. El voltaje creado hacia el interior del bulbo es constante porque se mantiene su pH constante (mediante una solución buffer de pH 7) de modo que la diferencia de potencial depende sólo del pH del medio externo. La incorporación de un alambre (usualmente de Ag/AgCl) permite conducir este potencial hasta un amplificador.

Funcionamiento de un Electrodo de pH

El método determina el pH midiendo el potencial generado (en mv) por un electrodo, este potencial se compara contra un electrodo de referencia, que genera un potencial constante e independiente del pH. El electrodo de referencia que se utiliza es el de calomel saturado con cloruro de potasio, el cual sirve como puente salino que permite el paso de los mv generados hacia al circuito de medición.

2. Construya un gráfico de pH vs VHCL de él obtenga los volúmenes de HCL del primero y segundo punto de equivalencia y a partir de ellos demuestre que:

Porcentaje de Na2C03 = V1pe x CHCL x 1,06x10 4 Mm

Porcentaje de NaHC03 = V2pe x CHCL x 8,40x10 3 Mm

Dónde:V1pe = Volumen de HCL del primer punto de equivalencia en mlV2pe = Volumen de HCL del segundo punto de equivalencia en ml

Mm = Masa de la muestra en gramos

R/ Ambas ecuaciones están correctas, ya que lo que realizaron fue multiplicar el peso molecular del carbonato y bicarbonato de sodio por el 100%, y para decir que son correctas lo planteamos así:

Porcentaje de Na2C03 = V1pe x CHCL x 1,06x10 4 Mm* 1000

Porcentaje de NaHC03 = V2pe x CHCL x 8,40x10 3 Mm * 1000

No obstante según la representación de los datos el volumen es en ml, de lo cual afirmamos que es falso, ya que la formula no utiliza factores de conversión para expresar la concentración, por lo tanto el volumen debe expresarse en litros; para que se cumpla tal como lo plantean.

CONCLUSIONES

En este tipo de titulación encontramos como el análisis Potenciométrico, nos permite determinar paralelamente diferentes componentes de una muestra desconocida como en la práctica carbonatos y bicarbonatos.

Los porcentajes de las concentraciones de CO

32−y HCO

3−presentes en la muestra problema 39,60% y 42,38%, respectivamente, nos indica que tenía

mayor concentración de HCO

3−

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Al analizar la curva de valoración de pH vs vol HCl, podemos observar un primer cambio al adicionar 6ml HCl, este volumen nos indica que ya ha

reaccionado todo el CO

32− y alcanza el primer punto final o P.E, puesto que este pasa a HCO3

-

A partir del volumen anterior empiezan a reaccionar los HCO

3− los cuales van desapareciendo hasta que observamos que se presenta un cambio en el pH aún más abrupto, al adicionar 20ml antes pH=5,3 y después pH=4,2. Esto nos indica que se alcanzó el segundo punto final o P.E. Se debe tener en cuenta que se esperaba que para el segundo P.E volumen gastado fuera el doble del gastado en el primer P.E, a partir de los resultados obtenidos se pudo observar que no fue así sino que se gasto mucho mas debido a que la

muestra contenía también HCO3-, por lo cual el H2CO3 proveniente de CO3

2-

es igual al volumen gastado en el primer P.E, además como se mencionaba anteriormente, se gasta mas cantidad de HCl debido a que reacciona con el HCO3

-, proveniente de la muestra; por lo tanto a la hora de hallar el porcentaje de este presente en la muestra se efectuó la siguiente operación

(Veq2−2Veq1) para poder calcular el porcentaje real de HCO3

Es decir después del segundo punto de equivalencia ya han reaccionado todo el bicarbonato, lo cual nos muestra que ya no hay presencia de ninguna de las sustancias en estudio, pero como se queda un exceso de analato HCL, la sustancia que queda es el H2CO3.

Su diferencia frente al análisis volumétrico acido-base radica a pesar de que es un análisis demorado aporta los datos suficientes para calcular constantes de equilibrio, concentración de H+ y de las diferentes especies en solución, a partir de la elaboración de gráficos. Mientras que en el análisis volumétrico solo es posible identificar el volumen de equivalencia a partir del cambio de color del indicador, y al no aportarnos los datos suficientes nos queda imposible conocer el pH, constantes de equilibrio; además se necesitan varios análisis para conocer la cantidad de sustancias presentes en solución como el caso de los carbonatos y bicarbonatos, puesto que el indicador solo cambia su color en el primer cambio abrupto de pH, no es posible analizar la presencia de ambas especies al mismo tiempo, por lo cual tienen que analizarse por separado.