titulación de ácido clorhídrico y ácido acético en vinagre comercial con una base fuerte

Titulación de ácido clorhídrico y ácido acético en vinagre comercial con una base fuerte

Propósito

Determinar el punto de equivalencia entre las reacciones NaOH (ac) + HCl (ac) à NaCl (ac) + H2O (l) y NaOH (ac) + HCH3COO (ac) à NaCH3COO (ac) + H2O (l), observando los cambios físicos en la titulación de las soluciones, utilizando un indicador (Fenolftaleína o Anaranjado de metilo) y un pH metro.

Antecedentes

Debido a que en la práctica 6 “Titulación de ácido clorhídrico y ácido acético en vinagre comercial con una base fuerte” se realizará una titulación de dos sustancias que reaccionan en una neutralización, se hace necesario conocer ambos conceptos.

Existen sustancias que al diluirlas en agua (solvente) se disocian en sus iones. A éstas se les conoce como electrolitos, pues conducen electricidad. Aquellas que no se disocian en sus iones conformantes se les conoce como no electrolitos. En la práctica se trabajará con electrolitos, pues las sustancias utilizadas son bases y ácidos que se disocian en sus iones OH- y H+ respectivamente, aumentando su concentración en el agua. El ácido clorhídrico y el ácido acético, cuando sean diluidos en agua aumentarán la concentración de protones H+, con lo que el pH de la disolución será ácido. Por el contrario el Hidróxido de sodio es una base que acepta protones H+ disminuyendo la concentración en el solvente. Con ello el pH será básico.

A las sustancias se les llama ácidas cuando la concentración de protones de hidrógeno es mayor a 1 * 10 -7 ion por gramo por litro, neutra cuando es igual a 1*10-7 ion por gramo por litro, y básica cuando es menor a 1 * 10 -7 ion por gramo por litro.

Debido a que el valor de concentración de iones de hidrógeno los números son valores muy pequeños, Sörensen los expresó por logaritmos con signos positivos originando lo que conocemos como pH, que es una escala que expresa los exponentes de concentración de iones H+.

Por lo tanto cuando hacemos que una disolución se vuelva ácida su pH disminuye, y si al contrario se vuelve más básica su pH aumenta, tal como lo señala la siguiente escala:

Ácidas Neutras Básicas

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Como se puede observar el HCl y el HCH3COO son ácidos monopróticos, pues producen un protón H+ por molécula de ácido.

Características de las bases: Una propiedad especial es que son amargos y conducen corriente eléctrica, además se ionizan liberando iones OH-.

Características de los ácidos: Entre los ácidos tenemos dos grupos: Los hidrácidos formados por hidrógeno y no metales. Por ejemplo ClH (Ácido clorhídrico). Por otro lado están los oxácidos, que son compuestos ternarios que se originan al combinar anhídridos con agua. H2SO4 (Ácido sulfúrico). La mayoría son solubles en el agua. Tienen sabor picante (acre), y además actúan con los metales, liberando hidrógeno y formando sales.

Los ácidos y las bases se pueden clasificar en débiles o fuertes. Ello depende de la facilidad con la que los ácidos ceden protones y las bases aceptan protones. Un ácido fuerte transfiere por completo sus protones, un ácido débil se disocia parcialmente en agua. Una base fuerte es aquella que acepta por completo los protones que contiene el agua formando iones OH-. Por lo tanto la base débil los acepta parcialmente. Entre los seis ácidos más fuertes se encuentran uno utilizado en la práctica, el ácido clorhídrico, mientras que el ácido acético es débil. Las bases fuertes son aquellas se componen de metales alcalinos o alcalinotérreos. Por dicha razón el NaOH es una base fuerte.

Cuando disoluciones de una base y un ácido se hacen reaccionar se origina una reacción de neutralización, en la cual se produce una sal y agua. Se conoce como neutralización pues al reaccionar disminuye los efectos de ácido y de base. En la práctica las reacciones NaOH (ac) + HCl (ac) à NaCl (ac) + H2O (l) y NaOH (ac) + HCH3COO (ac) à NaCH3COO (ac) + H2O (l), son de neutralización, pues como se puede apreciar en ambas se formarán una sal y agua.

Para determinar la concentración de H+ en las disoluciones de ácidos respectivos se llevará a cabo una titulación usando como titulante el Hidróxido de sodio. Éste es un proceso a través del cual se determina la concentración de un soluto en combinación con una sustancia de concentración conocida. En éste caso se desconoce la concentración de protones hidrógeno pero se conoce la concentración de Hidróxido de sodio. El instrumento de medición será el pHímetro, el cual es un dispositivo electrónico que cuenta con dos electrodos que miden pequeños voltajes específicos para ácidos y bases.

Conforme se agregue hidróxido de sodio a la solución de ácido clorhídrico y a la de ácido acético se irá observando el momento en el que reaccionarán cantidades equivalentes de los reactivos. A ello se le conoce como punto de equivalencia y para conocer dicho punto se utilizarán dos indicadores: la fenolftaleína y el anaranjado de metilo. Un indicador es una sustancia con elevado peso molecular, que cambian de color cuando entra en contacto con ácido o base. El cambio de color señalará el punto final de la titulación el cual equivale al punto de equivalencia que se desea determinar.

Para poder elegir el mejor indicador para cada parte de la práctica, se debe basar en el punto de equivalencia y el rango de viraje de color de ambos. La fenolftaleína es de color transparente en un medio ácido y en medio básico se torna rosado. En una titulación ácido-base como la que se realizará el punto final de la titulación ocurrirá cuando al agregar hidróxido de sodio aparezca una coloración rosada pálida. Su viraje está en un rango de pH de 8 a 10.

El anaranjado de metilo cambia de color en un intervalo de pH de 3.1 a 4.4, por debajo de 3.1 es su forma ácida, con coloración roja. Por arriba de 4.4 es la conversión completa a forma básica y su coloración es amarilla, punto final de la titulación.

No será conveniente utilizar fenolftaleína para la reacción del ácido fuerte (HCl) y la base fuerte (NaOH), puesto que el pH en su punto de equivalencia es 7 pues todos sus iones estarán neutralizados y dicha sustancia cambia su coloración en un rango de 8 a 10 de la escala pH.

En la segunda parte cuando reaccione el ácido débil (HCH3COO) con la base fuerte (NaOH), si es conveniente usar la fenolftaleína. Ello se debe a que cuando un ácido débil reacciona con una base fuerte el protón H+ se hidroliza. Por dicha razón el pH del punto de equivalencia es mayor a 7. Es importante conocer que la hidrólisis es un tipo de reacción, en la cual los iones reaccionan con agua para generar protones H+ o iones hidroxilo.

Cuestionario

Describa los siguientes conceptos:

1. Neutralización: Es una reacción que se origina de la interacción entre una base y un ácido, en la cual se contrarrestan sus efectos y se produce agua y una sal. La neutralización ocurre de esta forma:

H+ + OH- à H2O (l)

2. Ácido: Sustancia que dona protones.

3. Base: Sustancia que acepta protones.

4. Ácido fuerte: Sustancia que dona protones y que se encuentra en disolución acuosa completamente como iones.

5. Base fuerte: Sustancia que acepta protones y que se encuentra en disolución acuosa completamente como iones.

6. Ácido Débil: Sustancia que dona protones y que se encuentra en disolución acuosa parcialmente como iones.

7. Base débil: Sustancia que acepta protones y que se encuentra en disolución acuosa parcialmente como iones.

8. Punto de equivalencia: Punto en el cual reaccionan cantidades estequiométricamente equivalentes.

Reacciones

NaOH (ac) + HCl (ac) à NaCl (ac) + H2O(l)

NaOH(ac) + HCH3COO(ac) à NaCH3COO (ac) + H2O(l)