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Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación
“POTENCIOMETRÍA Y ACIDEZ TITULABLE”
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I. OBJETIVOS Aplicar la técnica de potenciometría a la medida del pH de
soluciones.
Observar el comportamiento de varias soluciones amortiguadoras ante la adición de ácidos o bases (electrólitos)
Determinar el pH y la acidez titulable de una muestra agroindustrial.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO
LA POTENCIOMETRÍA
La POTENCIOMETRÍA es la técnica que se basa en medir potenciales eléctricos de materiales o disoluciones para calcular la concentración del analito. El dispositivo fundamental para estas medidas potenciométricas es el electrodo que consiste en una varilla electro-conductora conectada a un potenciómetro (medidor del voltaje eléctrico). Los ele ctrodos son generalmente del tamaño de un lápiz, aunque actualmente se han desarrollado microelectrodos tan pequeños que pueden ser introducidos en la vena para medir algunos parámetros de la sangre.
El analito a determinar debe ser electro-activo, es decir que puede donar o aceptar electrones. Al introducir un electrodo en una disolución con el analito se crea inmediatamente una semi-celda con un potencial característico. Este potencial depende de la concentración del analito (siguiendo la ley de Nernst). Para poder medir este potencial es necesario crear otra semi-celda que completa la pila galvánica. Esto se consigue colocando otra varilla conductora en una disolución de concentración constante donde se produzca el proceso redox inverso y además se mantenga un contacto eléctrico con la disolución de medida. El primer electrodo, cuyo potencial varía con la concentración del analito se denomina electrodo indicador o de medida, y el segundo que mantiene un potencial constante es el electrodo de referencia. El potencial de la pila será la diferencia entre estos dos electrodos, se puede relacionar
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directamente con la concentración del analito y se mide con gran exactitud con un potenciómetro adecuado.
El valor de pH se puede definir como el logaritmo común del número de litros de solución que contienen el equivalente de 1 gramo de ión hidrógeno.
El agua pura es neutra con un pH de 7,00. A medida que la acidez o la concentración del ión hidrógeno aumenta, el valor de pH se acerca a cero; de este modo, una solución de ácido clorhídrico 0,1 M tiene pH de 1,0, mientras que el ácido acético 0,1 M tiene pH de 2,9. Las soluciones en que la concentración de ión hidrógeno es menor que en agua pura, se llaman soluciones alcalinas y su pH es mayor de 7,0. Una solución de hidróxido de sodio 0,1 M tiene pH de 13,0. Prácticamente todos los alimentos tienen valores de pH menores de 7,0 y el agua de llave en ocasiones es alcalina debido a las sales disueltas.
La acidez se mide por titulación con un álcali hasta un punto final que depende del indicador seleccionado, y el resultado se expresa en términos de un ácido dado. El valor de la titulación no indica si los ácidos presentes son fuertes o débiles; sin embargo, si se efectúa una titulación potenciométrica, la gráfica de la curva de titulación da información sobre la fuerza relativa de los ácidos presentes. Durante el almacenamiento y deterioro de los alimentos, ocurren cambios por acción enzimática y desarrollo de bacterias. Estos cambios dependen de manera importante de la concentración del ión hidrógeno, más que la acidez titulable presente. La estabilidad de las proteínas también depende de la actividad del ión hidrógeno; de aquí que la medición del pH sea importante para conocer la eficacia de los conservadores y vigilar las operaciones de fabricación de un producto agroindustrial.
ACIDEZ TITULABLELa acidez titulable es la cantidad total de ácido en una solución determinada por titulación usando una solución estándar de hidróxido de sodio (titulante). La reacción está determinada por el
pH = - log [ H+ ]
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indicaor químico que cambia su color en cierto punto. La acidez titulable (en g/100 ml) es usada típicamente para expresar acidez de vinos que contienen varios ácidos orgánicos pero mayoritariamente ácido tartárico. Como ejemplo, calcularemos la acidez titulable del ácido tartárico (C4H6O6) en solución si su alicuota 15 ml fuera titulada con 12,6 ml de una solución 0,1 molar de hidróxido de sodio (NaOH).
III. MATERIALES Y METODOS
3.1 MATERIALES
Potenciómetro debidamente calibrado
8 Vasos de precipitado de 250 mL.
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5 Pipetas de 5 y 10 mL.
Varillas de agitación
Bureta con soporte universal
4 Matraces erlenmeyer de 250 mL
Solución de ácido clorhídrico 0,1 M
Solución de hidróxido de sodio 0,1 M
Solución de ácido acético 0,1 M
Solución de acetato de sodio 0,1 M
Fenolftaleína al 1%
Agua destilad
Muestras: leche fresca y productos lácteos, frutas y hortalizas frescas
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3.2 METODOLOGIA
3.2.2 DETERMINACIÓN DEL pH DE UNA MUESTRA AGROINDUSTRIAL
Para determinar el pH de una muestra se realiza el siguiente procedimiento:
Se vierte la muestra en un vaso de precipitado. Retirar el electrodo del estuche y lavar con agua
destilada, luego introducirla en la muestra. Se toma la temperatura de la muestra. Conforme a su
temperatura se ajusta el aparato con el botón correspondiente. Cabe indicar que los pH-Metros modernos viene incluido un sensor de temperatura junto con el electrodo, en este caso ya no se tiene que regular la temperatura porque la lectura que se indica en la pantalla digital señala el valor de pH y temperatura
Se enciende el aparato y se toma la lectura del valor de pH.
Se toma la temperatura para ese valor de pH leído. Se apaga el pH-Metro. Se retira el electrodo de la muestra. Se lava con agua
destilada y se guarda en su estuche el cual contiene una solución saturada de cloruro de potasio.
Si los movimientos de la lectura del pH – Metro son más lentos de lo normal y no se estabiliza, el electrodo podría estar sucio o desgastado. Si después de lavarlo con alcohol al 15% no se normaliza su funcionamiento, el electrodo está inservible y deberá cambiarse.
3.2.4 DETERMINACIÓN DE ACIDEZ TITULABLE
A) Preparación de las muestras
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La preparación de las muestras para la titulación de la acidez se efectúa como sigue:
Vinagre: Se toman 10 gramos de vinagre natural o disuelto en 10 ml de agua destilada.
Leche: se toman 10 ml o 10 gramos de leche fresca natural. Yogurt: se toman 10 gramos diluidos en 50 ml de agua destilada. Crema: se toman 10 gramos diluidos en 50 ml de agua destilada. Queso: se toman 10 gramos de queso finamente molidos, se
colocan en un frasco volumétrico de 100 ml, se añade agua destilada a 40ºC hasta alcanzar 100 ml. La mezcla se agita vigorosamente, se filtra la solución, con una pipeta se toman 25 ml del filtrado. Esta cantidad corresponde a 2,5 gramos de la muestra.
Mantequilla.: se toman 5 gramos de ésta, fundida a 50ºC, se vacía en un frasco erlenmeyer, se añaden 25 ml de alcohol etílico y 25 ml de hexano para disolver la mantequilla.
Frutas y hortalizas: se pesan 25 gramos de la muestra molida en un vaso de precipitado, se añaden 200 ml de agua destilada, se hierve el conjunto durante 15 minutos, agitando periódicamente. Con agua destilada se completa el volumen hasta 250 ml. La mezcla se filtra a través de papel filtro. Del filtrado se toman 50 ml, o sea, la quinta parte. Se le agrega 50 ml de agua destilada. Esta solución corresponde a 5 gramos de la muestra original.
B) TitulaciónPara determinar la acidez titulable de la muestra se sigue el siguiente procedimiento:
Se llena una bureta con una solución de hidróxido de sodio 0,1 N o 0,1 M.
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Se toma la lectura de la cantidad de solución del álcali de la bureta.
Se introduce la muestra acondicionada en un matraz erlenmeyer.
Se adicionan 3 a 4 gotas de fenolftaleína al 1% como indicador.
Se adiciona gota a gota la solución de hidróxido de sodio, al mismo tiempo se gira el erlenmeyer con la muestra lentamente.
Cuando aparece el color rosa, se detiene la titulación y se sigue girando el erlenmeyer durante 15 segundos para ver si el color permanece. Si el color desaparece se adiciona cada vez una gota extra del álcali.
Si el color permanece se termina la titulación. Se toma la lectura en la bureta del gasto del álcali
usado para neutralizar la acidez de la muestra.
IV. RESULTADOS Y DISCUSION4.1. Para el pH
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La lectura leída directamente del pH – Metro es el valor del pH, no se necesita realizar ningún cálculo.
sustancia pH T°cnaranja 4.12 22.6plátano 5.119 21.6
Graficar la variación de pH en función de la adición de ácido o base
Graficar temperatura vs pH
4.2. Cálculo de la acidez titulable
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La acidez del producto se expresa como el porcentaje de peso del ácido predominante que se encuentra en la muestra. El cálculo de la acidez titulable se efectúa mediante la siguiente fórmula:
Donde:
A: cantidad en mililitros del álcali o soda usada.
N: normalidad del álcali.
C: peso equivalente expresado en gramos del ácido predominante en el producto (Ver Cuadro 1 y Cuadro 2).
D: peso de la muestra, en miligramos.
Para el cálculo de la acidez titulable se debe conocer cuál de los ácidos se encuentra en forma predominante en el producto.
En el siguiente cuadro se indica los ácidos predominantes en algunas frutas.
% de Acidez = (A x N x C / M) x 100
CUADRO 1: ACIDOS PREDOMINANTES EN ALGUNAS FRUTAS
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Es necesario conocer también el peso de estos ácidos que equivale a un mol de iones.
FRUTA ACIDO FRUTA ACIDO
Albaricoque Málico Mango Málico
Cereza Málico Manzana Málico
Ciruela Málico Membrillo Málico
Durazno Málico Naranja Cítrico
Frambuesa Cítrico Pera Cítrico
Fresa Cítrico Piña Cítrico
Guayaba Málico Uva Tartárico
Higo Tartárico Zarzamora Cítrico
CUADRO 2: PESO EQUIVALENTE DE ALGUNOS ACIDOS ORGÁNICOS
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ACIDO
PESO MOLECUL
AR
PESO DE UN
MOL DE
ACIDO
NUMERO DE IONES
DE HIDRÓGEN
O
PESO EQUIVALENT
E
ACETICO 60 60 g 1 60 g
CITRICO 192 192 g 3 64 g
LACTICO 90 90 g 1 90 g
MALICO 134 134 g 2 67 g
TARTARICO 150 150 g 2 75 g
1. Determinación del % de acidez de la naranja (ácido cítrico)
2. Determinación del % de acidez del plátano (ácido málico)
% de Acidez = (A x N x C / M) x 100
% de Acidez = (A x N x C / M) x 100
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V. CONCLUSIONES1. Se obtuvo como resultado los siguientes valores
sustancia pH Acidez Titulable %Error
naranja (Ácido Cítrico) 4.12 0.20% 150%
plátano(Ácido Málico) 5.119 0.08% 88.16%
2. No se puedo realizar la práctica de potenciómetro por que no hubo fluido eléctrico
VI. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS1. www.ehowenespanol.com › Cultura y ciencia
2. es.slideshare.net/Lizcyt1/practica10- acidez - titulable -22876441
3. https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.0013.1984.pdf
4. www.aprocal.com.ar/wp-content/uploads/pH-y- acidez -en-leche2.pdf
VII. CUESTIONARIO
1. ¿Qué es pH y que son indicadores? pH
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Tal como el "metro" es una unidad de medida de la longitud, y un "litro" es una unidad de medida de volumen de un líquido, el pH es una medida de la acidez o de la alcalinidad de una sustancia>.
Cuando, por ejemplo, decimos que el agua está a 91° Celsius expresamos exactamente lo caliente que está. No es lo mismo decir “el agua está caliente” a decir “el agua está a 91 grados Celsius”.
De igual modo, no es lo mismo decir que el jugo del limón es ácido, a saber que su pH es 2,3, lo cual nos indica el grado exacto de acidez. Necesitamos ser específicos.
Por lo tanto, la medición de la acidez y la alcalinidad es importante, pero ¿cómo está relacionado el pH con estas medidas?
IndicadoresUn indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador de las sustancias químicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por laprotonación o desprotonación de la especie. Los indicadores Ácido-base tienen un intervalo de viraje de una unidad arriba y otra abajo de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada
2. ¿Qué es Buffer o solución amortiguadora?Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada, es decir, sales hidrolíticamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Este hecho es de vital importancia, ya que meramente con un leve cambio en la concentración de hidrogeniones en la célula se puede producir un paro en la actividad de las enzimas.
Se puede entender esta propiedad como consecuencia del efecto ion común y las diferentes constantes de acidez o basicidad: una pequeña cantidad de ácido o base desplaza levemente el equilibrio ácido-base débil, lo cual tiene una consecuencia menor sobre el pH.1
Cada sistema buffer tiene su propio rango efectivo de pH, el cual dependerá de la constante de equilibrio del ácido o base empleado. Son importantes en el laboratorio y en la industria, y también en la química de la vida. Tampones típicos son el par amoníaco-catión amonio, ácido acético-anión acetato, anión carbonato-anión
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bicarbonato, ácido cítrico-anión citrato o alguno de los pares en la disociación del ácido fosfórico.
3. Como determinaría el pH de una muestra de queso duro.
El ph o acidez va disminuyendo desde la leche a 6,8 al queso alrededor de 5,3Es muy importante hacer un seguimiento de los cambios en el ph o acidez durante todo el proceso de elaboración de queso, en industria se suele medir con la reacción de la fenoftaleína , pero es mucho más fácil y cómodo usar tiras de especiales para quesería medición de ph . Estas tiras de papel se impregnan con la humedad de la cuajada o el suero y tiene un rango muy estrecho de medición solamente desde 4 a 7 que son los que nos interesa controlar en quesería.
Debemos tratar de introducir el control de esta variable lo mismo que hacemos con la temperatura para poder regular nuestra elaboración casera y tratar de corregir errores que a veces desconocemos su origen.
Algunos datos importantes de conocer sobre los valores de la acidez en la leche y el queso
El valor del ph o acidez va a ser determinante a la hora de obtener un tipo de queso u otro producto, el valor se toma directamente en la cuajada húmeda o incluso el suero, veamos los valores:
Leche limpia: entre 6,6 y 6,8 de ph
Leche contaminada: en torno a 5 de ph por eso se dice que cuando se calienta “se corta” está muy cerca del ph de coagulación
4. Describa un pH – Metro digital. El pH-metro es un sensor utilizado en el método electroquímico para medir el pHde una disolución.
La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones. En consecuencia se conoce muy bien la sensibilidad y la selectividad de las membranas de vidrio durante el pH.
Una celda para la medida de pH consiste en un par de electrodos, uno de calomel (mercurio, cloruro de mercurio) y otro de vidrio, sumergidos en la disolución de la que queremos medir el pH.
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La varita de soporte del electrodo es de vidrio común y no es conductor, mientras que el bulbo sensible, que es el extremo sensible del electrodo, está formado por un vidrio polarizable (vidrio sensible de pH).
Se llena el bulbo con la solución de ácido clorhídrico 0.1M saturado con cloruro de plata. El voltaje en el interior del bulbo es constante, porque se mantiene su pH constante (pH 7) de manera que la diferencia de potencial solo depende del pH del medio externo.
El alambre que se sumerge al interior (normalmente Ag/AgCl) permite conducir este potencial hasta un amplificador
