Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRION
ESCUELA DE FORMACION PROFESIONAL DE INGENIERIA METALURGIA
DETERMINACION DE ACIDO LIBRE EN UNA SOLUCIÓN
DOCENTE:
Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
ALUMNO:
SALVADOR RIVERA, Jeffry Louis .
CURSO:
HIDROMETALÚRGIA I
SEMESTRE:
SEXTO
CERRO DE PASCO
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
INFORME N° 2
A : Ing. PANEZ CRISTOBAL, Julio
DE : SALVADOR RIVERA, Jeffry Louis
ASUNTO : DETERMINACION DE ACIDO LIBRE EN UNA SOLUCION
FECHA : 13 de octubre del 2014.
ÀREA : “Hidrometalurgia I”
Con el presente informe me dirijo ante Ud. Ing. PANEZ CRISTOBAL, Julio; quien está a cargo del curso de “Hidrometalurgia I - Practica”, mencionando que en el siguiente informe desarrollado en el laboratorio, y mediante ciertas investigaciones realizadas sobre el tema se tuvo como resultado un éxito rotundo tanto en la parte práctica como teórica y espero una calificación a su criterio.
SALVADOR RIVERA, Jeffry Louis
COD: 1224203113
2 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
INTRODUCCION
Una valoración ácido-base (también llamada volumetría ácido-base, titulación ácido-base o valoración de neutralización) es una técnica o método de análisis cuantitativo muy usada, que permite conocer la concentración desconocida de una disolución de una sustancia que pueda actuar como ácido neutralizada por medio de una base de concentración conocida, o bien sea una concentración de base desconocida neutralizada por una solución de ácido conocido .1 Es un tipo de valoración basada en una reacción ácido-base o reacción de neutralización entre el analizo (la sustancia cuya concentración queremos conocer) y la sustancia valorante. El nombre volumetría hace referencia a la medida del volumen de las disoluciones empleadas, que nos permite calcular la concentración buscada.
Aparte del cálculo de concentraciones, una valoración ácido-base permite conocer el grado de pureza de ciertas sustancias.
3 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
OBJETIVOS
Preparar soluciones diluidas a partir de soluciones concentradas
Identificar mediante la titulación de ácido libre en una solución.
Conocer y aplicar el método volumétrico para realizar una
titulación ácido-base.
Capacitar al estudiante en la práctica de valoración, así como
preparación de reactivos químicos, previos a una etapa de
lixiviación.
4 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
MARCO TEORICO
1. CARBONATO DE SODIO
El carbonato de sodio o carbonato sódico es una sal blanca y translúcida de fórmula química Na2CO3, usada entre otras cosas en la fabricación de jabón, vidrio y tintes. Es conocido comúnmente como barrilla, natrón, sosa Solway, sosa Solvay, sosa Ash, ceniza de soda y sosa (no se la confunda con la soda cáustica).
Puede hallarse en la naturaleza u obtenerse artificialmente, gracias a un proceso ideado y patentado en 1791 por el médico y químico francés Nicolás Leblanc. El proceso Leblanc implicaba las siguientes reacciones químicas:
Reacción de sal común con ácido sulfúrico:
Reacción de calcinación de Na2SO4 con caliza y carbón:
Más adelante este método fue sustituido por el ideado por el químico belga Ernest Solvay. Solvay fundó en 1863 la compañía Solvay donde utilizó profusamente su método que conseguía abaratar aún más el proceso y eliminar algunos de los problemas que presentaba el método Leblanc. Este método utiliza como materias primas el cloruro de sodio (sal común), el amoníaco y el carbonato de calcio (piedra caliza).
En 1915 se cerró la última fábrica de sosa Leblanc.
1.1. Usos
5 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl
Na2SO4 + CaCO3 + 2 C → Na2CO3 + CaS + 2 CO2
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
El carbonato de sodio es usado para tostar (calentar bajo una ráfaga de aire) el cromo y otros extractos y disminuye el contenido de azufre y fósforo de la fundición y del acero. En la fabricación de detergentes, el carbonato de sodio es indispensable en las formulaciones al objeto de asegurar el correcto funcionamiento del resto de sustancias que lo componen, enzimas, tensioactivos, etc. durante las diferentes fases del lavado. No es de menos importancia el empleo del carbonato de sodio en aquellos procesos en los que hay que regular el pH de diferentes soluciones, nos referimos al tratamiento de aguas de la industria, así como en los procesos de flotación. Cerámica, jabones, limpiadores, ablandador de aguas duras, refinación de petróleos, producción de aluminio, textiles, pulpa y papel. Procesamiento metalúrgico, preparación de productos farmacéuticos, soda cáustica, bicarbonato de sodio, nitrato de sodio y varios otros usos. El carbonato de sodio y sus derivados se usan para bajar el punto de fusión del silicio y poder trabajarlo mejor, también aporta el sólido necesario para formar la red. Es comúnmente usado en las palmas de las manos para evitar la sudoración.
1.2. Propiedades
Toxicológicas: irritación de la piel y ojos
Apariencia: polvo blanco inodoro
Punto de fusión: 851 °C
Masa molecular: 106 g/mol
Estabilidad: es estable siempre y cuando no se lo junte con metales alcalinotérreos, aluminio, compuestos orgánicos nitrogenados, óxidos no metálicos, ácido sulfúrico concentrado, óxidos del fósforo.
6 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
2. ACIDO SULFURICO
El ácido sulfúrico es un compuesto químico extremadamente corrosivo cuya fórmula es H2SO4. Es el compuesto químico que más se produce en el mundo, por eso se utiliza como uno de los tantos medidores de la capacidad industrial de los países. Una gran parte se emplea en la obtención de fertilizantes. También se usa para la síntesis de otros ácidos y sulfatos y en la industria petroquímica.
Generalmente se obtiene a partir de dióxido de azufre, por oxidación con óxidos de nitrógeno en disolución acuosa. Normalmente después se llevan a cabo procesos para conseguir una mayor concentración del ácido. Antiguamente se lo denominaba aceite o espíritu de vitriolo, porque se producía a partir de este mineral.
La molécula presenta una estructura piramidal, con el átomo de azufre en el centro y los cuatro átomos de oxígeno en los vértices. Los dos átomos de hidrógeno están unidos a los átomos de oxígeno no unidos por enlace doble al azufre. Dependiendo de la disolución, estos hidrógenos se pueden disociar. En agua se comporta como un ácido fuerte en su primera disociación, dando el anión hidrogenosulfato, y como un ácido débil en la segunda, dando el anión sulfato.
Además reacciona violentamente con agua y compuestos orgánicos con desprendimiento de calor.
7 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
2.1. Aplicaciones
La industria que más utiliza el ácido sulfúrico es la de los fertilizantes. El nitrosulfato amónico es un abono nitrogenado simple obtenido químicamente de la reacción del ácido nítrico y sulfúrico con amoniaco.
Otras aplicaciones importantes se encuentran en la refinación del petróleo, producción de pigmentos, tratamiento del acero, extracción de metales no ferrosos, manufactura de explosivos, detergentes, plásticos y fibras.
En muchos casos el ácido sulfúrico funge como una materia prima indirecta y pocas veces aparece en el producto final.
En el caso de la industria de los fertilizantes, la mayor parte del ácido sulfúrico se utiliza en la producción del ácido fosfórico, que a su vez se utiliza para fabricar materiales fertilizantes como el superfosfato triple y los fosfatos de mono y diamonio. Cantidades más pequeñas se utilizan para producir superfosfatos y sulfato de amonio. Alrededor del 60% de la producción total de ácido sulfúrico se utiliza en la manufactura de fertilizantes.
Cantidades substanciales de ácido sulfúrico también se utilizan como medio de reacción en procesos químicos orgánicos y petroquímicos involucrando reacciones como nitraciones, condensaciones y deshidrataciones. En la industria petroquímica se utiliza para la refinación, alquilación y purificación de destilados de crudo.
En la industria química inorgánica, el ácido sulfúrico se utiliza en la producción de pigmentos de óxido de titanio (IV), ácido clorhídrico y ácido fluorhídrico.
8 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
En el procesado de metales el ácido sulfúrico se utiliza para el tratamiento del acero, cobre, uranio y vanadio y en la preparación de baños electrolíticos para la purificación y plateado de metales no ferrosos.
Algunos procesos en la industria de la Madera y el papel requieren ácido sulfúrico, así como algunos procesos textiles, fibras químicas y tratamiento de pieles y cuero.
En cuanto a los usos directos, probablemente el uso más importante es el sulfuro que se incorpora a través de la sulfonación orgánica, particularmente en la producción de detergentes. Un producto común que contiene ácido sulfúrico son las baterías, aunque la cantidad que contienen es muy pequeña.
En Colombia su uso y comercialización están bajo vigilancia del Ministerio de Justicia y del Derecho al ser utilizado como precursor químico en la fabricación de cocaína.
2.2. Precauciones
La preparación de una disolución de ácido puede resultar peligrosa por el calor generado en el proceso. Es vital que el ácido concentrado sea añadido al agua (y no al revés) para aprovechar la alta capacidad calorífica del agua y la mayor temperatura de ebullición del ácido. El ácido se puede calentar a más de 100ºC lo cual provocaría la rápida ebullición de la gota. En caso de añadir agua al ácido concentrado, pueden producirse salpicaduras de ácido.
9 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
3. TITULACION
La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en solución. Una solución de concentración conocida, llamada solución valorada, se agrega con una bureta a la solución que se analiza. En el caso ideal, la adición se detiene cuando se ha agregado la cantidad de reactivo determinada en función de un cambio de coloración en el caso de utilizar un indicador interno, y especificada por la siguiente ecuación de la titulación.
A este punto se le llama punto de equivalencia.
En términos generales la reacción entre cantidades equivalentes de ácidos y bases se llama neutralización o reacción de neutralización, la característica de una reacción de neutralización es siempre la combinación de hidrogeniones que proceden del ácido, con hidroxiliones procedentes de la base para dar moléculas de agua sin disociar, con liberación de energía calorífica como calor de neutralización y formación de una sal.
En una expresión como la siguiente expresión:
10 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
NA VA = NB VB
Ácido + Base → Sal + Agua
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
3.1. Los ácidos y bases
Los ácidos y bases son los dos tipos de sustancias más comunes en el laboratorio y en el mundo cotidiano. A finales del siglo XIX, Arrhenius formuló la primera definición:
ÁCIDO: Toda sustancia capaz de ceder protones (H+)BASE: Toda sustancia capaz de ceder oxhidrilos (OH-)
En 1923 Brönsted-Lowry, propusieron una definición más amplia:
ÁCIDO: Toda sustancia capaz de ceder protones (H+).BASE: Toda sustancia capaz de aceptar protones (H+).
Considerando que el agua, H2O es el solvente por excelencia y puede actuar como aceptor o dador de H+. La reacción de auto ionización correspondiente es:
Una manera de evaluar la acidez de una sustancia es por el conocimiento de la [H+], pero suelen ser cantidades muy pequeñas y poco cómodas de manejar, una medida más práctica, es la basada en la definición de pH del químico Danés Soren Sorensen en 1909, cuando realizaba un trabajo para el control de calidad de la elaboración de la cerveza y es usada actualmente en todos los ámbitos de la ciencia, medicina e ingeniería.
Se establece una escala de acidez o escala de pH, en base al producto iónico del H2O a 25 °C, (Kw=1x 10-14), que varía en el intervalo 0 y 14. Soluciones ácidas tienen más H+, por ello pH< 7. Las soluciones básicas tienen más OH¯, el pH >7 y en las soluciones neutras
11 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
H2O + H2O ⇔ H3O+ + OH-
pH = −log [H+]
[H+] = [OH-]
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
DISEÑO EXPERIMENTAL
MATERIALES:
o Bureta de 50ml.o Pipetas.o Matraces de 250ml. o Varilla de vidrio.o Fiolas: 500ml y 250ml.o Espátula.o Vaso de precipitado.o Bombilla de jebe.o Soporte universal.
12 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
REACTIVOS:
o Carbonato de sodio (NaCO3).o Ácido sulfúrico concentrado (pureza
97%)H2SO4
o Anaranjado de metilo (indicador).
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
PROCEDIMIENTO
Pesar 7.15 gr. De Na2CO3 .10H2O en una balanza electrónica
Medir 5.6 ml de H2SO4 en una probeta milimetrada
Vaciar 7.15 gr. De Na2CO3.10H2O en una fiola de 1 litro con
mucho cuidado luego aforar con agua destilada hasta el viraje de
la fiola y agitar hasta la disolución.
Vaciar 5.6 ml de H2SO4 en una fiola de 1 litro luego aforar con
agua destilada hasta el viraje de la fiola y agitar, homogenizar la
solución acida.
Una vez preparada la solución de Na2CO3.10H2O se vierte en la
bureta hasta llenar
Luego se toma 10 ml de H2SO4 diluida con la pipeta milimetrada
y se vierte en el matraz.
Una vez tomada la solución acida se le adiciona 2 gotita de
anaranjado de metilo, y se nota el cambio de coloración que es
rojo, luego con la solución base de Na2CO3.10H2O de la bureta se
vierte en el matraz gota a gota hasta encontrar una coloración
amarillo.
13 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
FORMULA PARA DETERMINAR LA CONCENTRACION DEL ACIDO SULFURICO
DONDE:
f = factor de corrección.
Vol. Muestra = 10ml.
SOLUCION:
97 ( gL
)=(21ml)(0.0049)(1000)
f x 10ml
f=(21ml)(0.0049)(1000)
97( gL)x (10ml)
f=0.106 x 100
14 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
cc .H 2SO 4(g /L)=(gasto)(0.0049)(1000)f x (vol demuestra)
f=10.6%
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
CONCLUSIONES
Es importante llevar acabo todas las diluciones con agua destilada.
Los indicadores de pH nos servirán para observar cómo se lleva a cabo la titulación.
La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en solución.
Es necesario seguir un buen manejo cuantitativo de los reactivos.
Es necesario etiquetar de manera adecuada los materiales para evitar confusión de reactivos.
Todas las mediciones son necesarias llevarlas a cabo con la pipeta, ya que con el uso de las mismas, disminuiremos el grado de error en las mediciones de las soluciones, por lo tanto habrá un grado de incertidumbre menor.
15 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
ANEXOS
16 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
17 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
HIDROMETALÚRGIA I
VI SEMESTRE
BIBLIOGRAFIA
http://www.diclib.com/cgibin/d1.cgi?
l=es&st=1&page=showid&start=0&base=es_wiki_10&id=61173
&letter=N#.VDsHsmd5OHg
http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_volum
%C3%A9trico
Chang, R. (1999), Química Edición breve.Ed.McGraw-Hill, México.
http://ciencia-basica-experimental.net/titulacion.htm .
http://udep.edu.pe/empresas/bachillerato_y_titulacion.html
18 Ing. PANES CRISTOBAL, Julio
