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Tabla de Contenido

Pág.

1. RESUMEN...........................................................................................................................2

2. INTRODUCCIÓN..................................................................................................................3

3. FUNDAMENTO TEÓRICO....................................................................................................4

4. DETALLES EXPERIMENTALES...............................................................................................7

4.1.MATERIALES Y REACTIVOS..................................................................................................7

4.2.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL......................................................................................7

5. DISCUSIÓN DE RESULTADOS.............................................................................................12

6. CONCLUSIONES................................................................................................................12

7. RECOMENDACIONES........................................................................................................13

8. BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................14

9. CUESTIONARIO.................................................................................................................15

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1. RESUMEN

En el presente informe se verán métodos para determinar el contenido y composición de diferentes sustancias de una mezcla. Uno de los métodos más usado es la titulación acido – base, otro con el que vamos a trabajar es la neutralización. En la primera, utilizando una solución de algún acido de concentración conocida se puede realizar la determinación cuantitativa de álcalis. Para ello se utiliza indicadores como la fenolftaleína y el anaranjado de metilo. El segundo método es el de neutralización el cual nos sirve para determinar el contenido de amoniaco evaporado partir de una solución de cloruro de amonio con hidróxido de sodio.Luego mediante una serie de cálculos, hallaremos los equivalentes gramos de las sustancias y así de esa forma procederemos a calcular sus pesos, para luego calcular su porcentaje en peso.

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2. INTRODUCCIÓN

El presente informe nos mostrara los métodos para determinar el contenido y composición de diferentes sustancias de una mezcla. Es por eso que su estudio se centrara en determinar el contenido de amoniaco mediante la destilación a partir de su solución y aplicación posterior de la neutralización acido – base. Luego veremos el contenido de álcalis, que hay en una reacción mediante una serie de procesos y cálculos estequiométricos. Y por ultimo determinaremos su porcentaje en peso

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3. FUNDAMENTO TEÓRICO

A. NEUTRALIZACIÓN: La reacción entre un ácido y una base se llama neutralización. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Si una de las especies es de naturaleza débil y la neutralización se produce en disolución acuosa también se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Se puede decir que la neutralización es la combinación de iones hidronio y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal.Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Podemos resumir el proceso así:

Ácido + base → sal + agua

Una reacción común en solución acuosa es aquella donde el ión hidronio (H3O+) o ión hidrógeno (H+) que proviene de un ácido reacciona con el ión oxidrilo (OH-) de una base para formar agua, como se indica a continuación:

H+ (ac) + OH- (ac) = H2O (ℓ)

En esta reacción de neutralización se puede usar una solución indicadora tal como la fenolftaleína (si los elementos a neutralizar son ácido clorhídrico e hidróxido de sodio), pero también se puede usar el azul de timol, el azul de metileno, etc. para saber si esa solución contiene alguna base.Cuando se neutraliza experimentalmente un ácido fuerte con una base fuerte, la solución resultante es completamente neutra.

B. TEORIA ÁCIDO – BASE DE ARRHENIUS : Svante Arrhenius, un científico sueco, realizó importantes descubrimientos en química, sobre todo relacionado con las disociaciones de compuestos en disolución acuosa (lo que le valió ser galardonado con el Premio Nobel de Química en 1903). Dentro de lo más importante que formulo este químico se encuentra su Teoría ácido-base, la cual se verá aquí muy superficialmente, tan solo dando las conclusiones de su estudio. Según Svante, un ácido era aquella sustancia química capaz de liberar iones hidrógeno en medio acuoso, mientras que una base era aquella sustancia química capaz de dejar iones hidroxilos en disolución acuosa. Esta definición tenía ciertas limitantes, como las que se enumeran a continuación:

1. Esta teoría es válida únicamente en medio acuoso, ya que en otro solvente no necesariamente ocurre tal cual.

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2. Esta teoría no considera a los ácidos no-próticos, los cuales se ven incapaces de liberar iones hidrógenos, ni a las bases deshidroxiladas, incapaces de liberar iones hidroxilos.

Arrhenius propuso que las propiedades características de los ácidos con en realidad propiedades del ion hidrógeno, H+, y que los ácidos son compuestos que liberan iones hidrógeno en las soluciones acuosas.Arrhenius y otros científicos reconocían en términos generales que las bases (también llamadas álcalis) son sustancias que, en solución acuosa.

Tienen un sabor amargo. Se sienten resbalosas o jabonosas al tacto. Hacen que el papel tornasol cambie de rojo a azul. Reaccionan con los ácidos formando agua y sales.

Arrhenius explicó que estas propiedades de las bases (álcalis) eran en realidad propiedades del ion hidróxido, OH-. Propuso que las bases con compuestos que liberan iones hidróxido en solución acuosa. Las definiciones de Arrhenius son útiles en la actualidad, siempre y cuando se trate de soluciones acuosas.

Los ácidos liberan iones hidrógeno en agua. Las bases liberan iones hidróxido en agua.

C. TEORÍA DE BRONSTED – LOWRY : Una teoría más satisfactoria que la de Arrhenius es la que formularon en 1923 el químico danés Johannes Bronsted y, paralelamente, el químico británico Thomas Lowry. Esta teoría establece que los ácidos son sustancias capaces de ceder protones (iones hidrógeno H+) y las bases sustancias capaces de aceptarlos. Aún se contempla la presencia de hidrógeno en el ácido, pero ya no se necesita un medio acuoso. El concepto de ácido y base de Bronsted y Lowry ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus compuestos (lo mismo ocurre entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones ácido-base se contemplan como una competición por los protones. En forma de ecuación química, la siguiente reacción de Acido (1) con Base (2):

Ácido (1) + Base (2) ↔ Ácido (2) + Base (1)

Se produce al transferir un protón el Ácido (1) a la Base (2). Al perder el protón, el Ácido (1) se convierte en su base conjugada, Base (1). Al ganar el protón, la Base (2) se convierte en su ácido conjugado, Ácido (2). La ecuación descrita constituye un equilibrio que puede desplazarse a derecha o izquierda. El HCl es un ácido fuerte en agua porque transfiere fácilmente un protón al agua formando un ion hidronio (H3O+):

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Vemos así que, cuanto más fuerte es el ácido frente a otra especie química, más débil es su base conjugada. El concepto de ácido-base de Bronsted-Lowry permite establecer una tabla de pares conjugados ácido/base ordenados.

D. TEORÍA ÁCIDO – BASE DE LEWIS : El químico estadounidense, inventor de la teoría de enlace covalente, Gilbert Newton Lewis, completó la historia de las teorías de los ácidos y bases, en 1923, con la introducción de un concepto de ácido y bases, más general que los que ya existían, anteriormente propuestos por Arrhenius y los químicos Bronsted y Lowry.Lewis, junto a su concepto general, también introdujo el uso de las fórmulas de los electrones representados por puntos así, el empleo de pares de electrones en las representaciones químicas, proviene también de éste modelo ácido-base de Lewis.Según Lewis, los ácidos y bases se definen como:

Ácido: un ácido de Lewis, se define como una sustancia capaz de compartir, o aceptar un par de electrones.

Base: una base de Lewis, es una sustancia con capacidad para compartir o dar pares de electrones.

De este modo, todas las sustancias que para las teorías de Arrhenius o Bronsted-Lowry, eran ácidos, para Lewis también lo son, ya que coinciden con su teoría, sólo que, Lewis amplia el concepto de ácido más allá de las anteriores teorías, pues según Bronsted, una base es una sustancia aceptora de H+, pero éste caso es tan sólo un caso particular para las bases de Lewis, pues para él, las sustancias con H+, son ácidos. También existen sustancias de Lewis, que pueden actuar como ácidos, y bases a la vez, estas son sustancias conocidas como anfóteras (por ejemplo, el óxido de aluminio).

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4. DETALLES EXPERIMENTALES

4.1. MATERIALES Y REACTIVOS

2 matraces erlenmeyer de 250mL Bureta de 50mL Soporte universal pipeta de 10mL 1 vaso de precipitado de 200mL Pisceta Bagueta Propipeta Cocinilla eléctrica Balanza eléctrica Cloruro de Amonio NH4Cℓ en cristales Hidróxido de Sodio NaOH 0,495N (solución valorada) Ácido Clorhídrico HCℓ 0,455N (solución valorada) Indicadores: Anaranjado de Metilo, Fenolftaleína Papel de tornasol Mezcla de álcalis (Na2CO3 + NaHCO3) Agua destilada

4.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

A. OBTENCIÓN DE AMONIACO

Pesar en la luna de reloj 0.30g de NH4Cl(s), y luego echar al matraz.

Disolver con 100ml de agua destilada medida en la probeta. Luego mezclar con la ayuda de la bagueta, hasta disolver el

sólido. Agregar 20ml de NaOH 0.52N medido con la pipeta. Luego calentar hasta ebullición. Ya en pleno calentamiento de la sustancia acercaremos el papel

tornasol (rojo), al vapor que expulsa la reacción que es el NH3(g), vemos que el papel de tornasol cambiará a un color azul.

Hacer esto hasta que el papel de tornasol ya no cambie de color. Dejar enfriar y luego añadir 3 gotas de anaranjado de metilo. Luego pasar a titular con el HCl 0.56N medido en la bureta hasta que la solución alcance

un color rosado claro y anotar el volumen gastado para proceder hacer los cálculos correspondientes mencionados en la práctica.

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#Eq-g NaOH incial= #Eq-g NaOH (reacciona) +¿ #Eq-g NaOH (en exceso) RECOMENDACIONES:

Podemos acercar el papel tornasol al vapor, humedeciendo la bagueta y pegándolo al papel.

En un vaso precipitado mezclar 20 ml de agua destilada con 3 gotas de HCl 0.56 N. Esto servirá para volver a su estado normal el papel tornasol.

Repetirlo hasta que el papel tornasol no vuelva a cambiar de color.

REACCIONES:

NH 4Cl(s)+H 2O(l)→NH 4Cl(ac )……….. (1)

NH 4Cl(ac )+NaOH ( INICIAL)→NH 4OH (ac )+NaCl(ac)+NaOH (SOBRANTE )…. (2)

NH 4OH (ac )+NaCl(ac )+NaOH (SOBRANTE)∆→NH 3(g )+NaCl(ac)+NaOH (SOBRANTE)+H 2O(l)..(3)

CÁLCULOS:

¿eqg NH 4Cl= 0.30 g

53.45g

eqg

=0.00561eqgNH 4Cl

¿eq−g NaOH ( INICIAL )=20ml×0.52eq−g

L×

1 L

103ml=0.0104 eqg

¿eq−g NaOH ( sobrante )=(0.0104−0.00561 ) eq−g

¿0.00479eq−g NaOH (sobrante)

¿eq−g NaOH exp(EXCESO )=V (HCl)gastado×N HCl

¿eq−g NaOH e xp (EXCESO)=0.0086 l ×0.56eq−g

L=0.004816 eq−g

¿eq−g NH 3(exp )=(0.0104−0.004816 ) eq−g=0.005584eq−g

W (NH 3)exp=0,005584 eq−g×17 g

1 Eq−g=0.0949g

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W (NH 3)TEORICO=0.00561eq−g×17 g

1 Eq−g=0.0954 g

Con eso calcularemos el porcentaje de rendimiento con respecto al peso:

%Rendimiento=W (NH3 ) exp

W (NH 3 ) teorico×100 %=0.0949

0.0954×100 %=99.48 %

B. MEZCLA DE ALCALIS

PRUEBA EXTRA PARA ENTENDER LA EXPERIENCIA:

Pesar 0.12g de Na2CO3(s). Llenar 20ml de agua destilada en la probeta. Vaciar ambas al vaso y combinarlas con ayuda de la bagueta, el resultado es Na2CO3 (ac). Luego en dos matraz vaciar 10 ml de la solución en cada matraz. Al matraz (1) le agregamos 3 gotas de anaranjado de metilo. Al matraz (2) le agregamos 3 gotas de fenolftaleína. Luego a ambas la titulamos con HCl 0.56N hasta el cambio de color y anotamos el volumen

gastado.

Al

final de la titulación

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V gastado (matraz 1) = 2.4 ml V gastado (matraz 2) = 1.1 ml

REACCIONES:

(CO3)2−¿+2H

+¿anar .metilo→

H 2CO3 ¿¿

(CO3)2−¿+H

+¿ fenolftaleina→

H CO3

−¿¿¿¿

OBSERVACIÓN:

Si al matraz (2) le agregamos, luego de la titulación, 3 gotas de anaranjado de metilo y lo pasamos a titular con el HCl 0.56N, vemos que el volumen gastado va a seguir siendo el mismo (1.1 ml). Con eso demostramos que la reacción no ocurre en una etapa sino en dos etapas.

CONTINUANDO CON LA EXPERIENCIA…… En la luna de reloj pesar 0.30g de (Na2CO3 y NaHCO3). Combinar al matraz con 20 ml de agua destilada medido en

la probeta, hasta formar (Na2CO3 (ac) y NaHCO3 (ac)). Titular con HCl 0.56 N, antes añadir 3 gotas de fenolftaleína. Anotar el volumen gastado de HCl.

* Vgastado = 2.9 ml Al mismo matraz añadir 3 gotas de anaranjado de metilo y

titular con el HCL 0.56N. Anotar el volumen gastado de HCl.

* Vgastado = 5.8 ml

CALCULOS Y REACCIONES:

Na2CO3(inicial)+NaHCO3 (inic )+HCl fenolf→

NaHCO3(form )+NaHCO3( inic )+NaCl+H 2O

V (HCl) = 2.9 ml

NaHCO3(form)+NaHCO3 ( inic )+NaCl+H 2O+2 HCl→H 2CO3+NaCl+H 2O

V (HCl) = 5.8 ml = (2.9 ml + 2.9 ml)

CASO 1: ¿eq−g Na2CO3 ( INICIAL )=¿eq−gHCl

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W (Na2CO3)

53g

eq−g

=5ml ×1 l

103ml×0.56N

W (Na2CO3 )=0.15g

CASO 2: ¿eq−gNaHCO3 ( INICIAL )=¿eq−gHCl

W (NaHCO3)

84g

eq−g

=2.6ml×1 l

103ml×0.56 N

W (Na HCO3 )=0.12 g