Objetivo
- Preparar una solución estándar de carbonato de sodio.
- Determinar la concentración de una solución dada de ácido clorhídrico valorando con una solución
La teoría
¿Qué es la titulación?
Uno de los métodos importantes en el análisis cuantitativo es el análisis volumétrico, una técnica de laboratorio de uso común. Se utiliza para determinar la concentración desconocida de una muestra midiendo su volumen. Este proceso también se llama titulación. En una titulación, una solución de concentración desconocida se hace reaccionar con una solución de concentración conocida. La solución que se toma en la bureta se llama titulante y la solución que se toma en el matraz cónico se llama analito.
¿Qué significa el punto final de una titulación?
El punto final de una titulación es el punto en el que se completa la reacción entre el titulante y el analito. Generalmente, el punto final de una titulación se determina mediante indicadores.
¿Qué es una solución estándar?
Una solución de concentración conocida se denomina solución estándar. Se puede preparar una solución estándar disolviendo una cantidad conocida de la sustancia en un volumen definido del disolvente. La sustancia utilizada para preparar la solución estándar se puede clasificar en dos tipos.estándar de carbonato de sodio.
1. Estándar primario
Un estándar primario tiene las siguientes características.
- Es muy puro y asequible.
- Es muy soluble en agua.
- No es delicuescente ni higroscópico.
- Es muy estable.
El ácido oxálico, la sal de Mohr y el dicromato de potasio son algunos ejemplos de patrones primarios.
2. Estándar secundario
Las sustancias cuyas soluciones patrón no se pueden preparar directamente se denominan patrones secundarios.
Algunos ejemplos son el hidróxido de sodio y el permanganato de potasio.
¿Cómo expresamos la concentración de una solución?
La c
oncentración de una solución se puede expresar de las siguientes formas.
Normalidad: Se define como el número de gramos equivalentes de soluto disuelto en un litro de la solución. Se denota con la letra 'N'.
Molaridad: Se define como el número de moles-gramos de soluto disuelto en un litro de la solución. Se denota con la letra 'M'.
¿Qué significa titulación ácido-base?
La titulación se puede clasificar en varios tipos dependiendo de las reacciones químicas que ocurren durante la titulación. Una de las valoraciones más conocidas es la valoración ácido-base. Es un método utilizado para determinar la fuerza de un ácido o álcali y este tipo de valoración se basa en la reacción de neutralización. En esta reacción, los ácidos y las bases reaccionan para formar sal y agua.
¿Qué es un indicador?
Un indicador es una sustancia química que sufre un cambio de color en el punto final. El punto final de una titulación ácido-base se puede determinar utilizando indicadores ácido-base. Los indicadores ácido-base son ácidos orgánicos débiles o bases orgánicas débiles. El cambio de color de un indicador depende del pH del medio. La forma no ionizada de un indicador tiene un color, pero su forma ionizada tiene un color diferente.
Por ejemplo, considere el indicador fenolftaleína, cuya ionización se puede escribir como,
Algunos ejemplos comunes de indicadores ácido-base
| Indicadores | rango de pH | Ácido | Base |
|---|---|---|---|
| Fenolftaleína | 8.0 - 10.0 | Incoloro | Rosado |
| Naranja de metilo | 3,1 - 4,4 | rojo | naranja |
| Rojo de metilo | 4.4 - 6.2 | rojo | Amarillo |
| Fenol rojo | 6,4 - 8,0 | Amarillo | rojo |
| Azul timol | 1,2 - 2,8 | rojo | Amarillo |
| Azul timol | 8,0 - 9,6 | Amarillo | Azul |
| Amarillo de metilo | 2.9 - 4.0 | rojo | Amarillo |
¿Cuáles son los diferentes tipos de titulaciones ácido-base?
La titulación ácido-base se puede clasificar en los siguientes tipos.
- Valoración de ácido fuerte-base fuerte: en este tipo, un ácido fuerte se valora frente a una base fuerte. Tanto el ácido como la base tienen la misma fuerza, por lo que al final, el pH será neutro. Los indicadores utilizados son fenolftaleína y naranja de metilo.
- Ejemplo: valoración de HCl Vs NaOH
- Valoración de ácido fuerte-base débil: en este tipo, el ácido fuerte reacciona con una base débil para formar una solución ácida. Entonces el pH de la solución es <7. El naranja de metilo es el indicador que se utiliza para determinar el punto final.
- Ejemplo: valoración de HCl Vs NH 4 OH
- Valoración de base fuerte-ácido débil: aquí una base fuerte reacciona con un ácido débil para formar una solución básica. Entonces el pH de la solución es> 7. En este tipo, la fenolftaleína es un indicador adecuado para la determinación del punto final.
- Ejemplo: valoración de CH 3 COOH Vs NaOH
- Valoración ácido-base débil: este tipo de valoración no es muy práctico. Aquí tanto el ácido como la base son muy débiles, por lo que no se ionizan por completo. Por lo tanto, es difícil determinar el rango de pH alrededor del punto final y es difícil elegir un indicador adecuado para este tipo de titulación.
- Ejemplo: valoración de CH 3 COOH Vs NH 4 OH
¿Cómo determinamos la fuerza de un ácido o base determinados?
La determinación de la resistencia se basa en la Ley de Equivalentes. De acuerdo con esta ley, el número de equivalencias de la sustancia a titular es igual al número de equivalencias del valorante utilizado.
Considere una titulación ácido-álcali. V 1 cm 3 es el de una solución ácida de normalidad N 1 necesaria para neutralizar V 2 cm 3 de una base de normalidad N 2 .
Los resultados del aprendizaje
- Los estudiantes comprenden los términos: estimación cuantitativa, valoraciones ácido-base, punto final, soluciones estándar, molaridad, molalidad, normalidad e indicadores.
- Los estudiantes pueden calcular la fuerza de un ácido o base dado usando ecuaciones de molaridad o normalidad.
- Los estudiantes adquieren la habilidad de preparar la solución estándar y determinar el punto final.
- Los estudiantes adquieren la habilidad de seleccionar los indicadores según la naturaleza de la solución.
- Los estudiantes están familiarizados con el aparato utilizado para la titulación.
Materiales necesarios
- Botella de pesaje
- Balance electrónico
- Vaso de precipitados de 250ml
- Matraz estándar de 250ml
- Lavar botella
- Agua destilada
- Embudo
- Bureta
- Pipeta
- Carbonato de sodio sólido
- Ácido clorhídrico
Procedimiento de laboratorio real
Preparación de 250 ml de solución de carbonato de sodio M / 10 (0,1 M)
- Con una balanza electrónica, primero pesaremos aproximadamente 2,65 g de cristales de carbonato de sodio en una botella de pesaje y los transferiremos a un vaso de precipitados de 250 ml.
- Lave la botella de pesaje 2 o 3 veces con agua destilada y transfiera todos los lavados al vaso de precipitados. Disuelva los cristales de carbonato de sodio en el vaso de precipitados agitando suavemente con una varilla de vidrio limpia.
- Cuando los cristales de carbonato de sodio en el vaso de precipitados se disuelvan por completo, transfiera toda la solución del vaso de precipitados a un matraz estándar de 250 ml a través de un embudo, utilizando una varilla de vidrio.
- Lave el vaso de precipitados de 2 a 3 veces con agua destilada y transfiera todos los lavados al matraz estándar.
- Finalmente lavar bien el embudo con agua destilada. Esto transfiere la solución completamente al matraz estándar.
- Con una botella de lavado, agregue suficiente agua destilada al matraz estándar para que el nivel esté justo por debajo de la marca de calibración. Agregue las últimas gotas de agua destilada con una pipeta hasta que el nivel inferior del menisco toque la marca en el matraz estándar.
- Tape el matraz de medición y agítelo suavemente para que la solución sea uniforme.
Determinación de la concentración del ácido clorhídrico dado.
- Tome una bureta y lávela con agua destilada.
- Enjuague y llene la bureta con el ácido clorhídrico dado y establezca la lectura inicial de la bureta en cero.
- Sujételo verticalmente al soporte de la bureta.
- Enjuague la pipeta primero con agua y luego con la solución de carbonato de sodio proporcionada.
- Pipetee 20 ml de la solución de hidróxido de sodio proporcionada en un matraz cónico y agregue 1-2 gotas de naranja de metilo en él.
- Valorarlo contra el ácido clorhídrico tomado en la bureta hasta que el color de la solución en el matraz cónico cambie de amarillo a rojo claro.
- Ahora anote la lectura final de la bureta.
- Repita el mismo procedimiento hasta obtener valores concordantes.
Procedimiento del simulador (realizado a través de los laboratorios en línea )
- Puede seleccionar el tipo de titulación de la lista desplegable 'Tipo de titulación'.
- Seleccione el titulante de la lista desplegable 'Titrante'.
- Ajuste la velocidad de las gotas con el control deslizante.
- Seleccione la titulación de la lista desplegable 'Titulación'.
- Utilice el control deslizante para seleccionar la molaridad de la titulación.
- Utilice el control deslizante para seleccionar el volumen de la titulación.
- Puede elegir el indicador correspondiente a cada titulación de la lista desplegable 'Indicadores'.
- Puede ver la vista ampliada de la lectura de la bureta en el lado derecho.
- Haga clic en el botón 'Inicio' o en la 'Boquilla' de la bureta para iniciar la titulación.
- Puede ver el volumen del valorante utilizado para la valoración haciendo clic en la casilla de verificación 'Mostrar el volumen del valorante'.
- Para detener la titulación, haga clic en el botón 'Detener' o haga clic en la 'Boquilla' de la bureta.
- Puede ver la ecuación química de la reacción en el menú lateral.
Averigüe el número de moles del valorante (n1) y el del valorado (n2) de la ecuación química e ingrese los valores en los respectivos cuadros de texto y verifique los valores. - Calcule la molaridad del valorante usando la ecuación dada e ingrese el valor en el cuadro de texto correspondiente y verifique el valor.
- La masa molar del valorante se muestra en el menú lateral.
- Calcule la fuerza del titulante dado (en g / lit) e ingrese el valor en el cuadro de texto correspondiente y verifique el resultado.
- Para rehacer el experimento, haga clic en el botón "Restablecer".
Observaciones
Las observaciones se pueden registrar en forma de tabla como se muestra y la molaridad del HCl dado se puede calcular usando la ecuación de molaridad.
| Sl. No. | Lectura inicial de bureta | Lectura final de bureta | Volumen de HCl utilizado (ml) |
|---|---|---|---|
| 1 | |||
| 2 |
Resultado
La concentración de la solución de ácido clorhídrico dada es _________________ g / litro.
Precauciones
- Manipule el aparato y los productos químicos con cuidado.
- Nunca cierre la pipeta con el pulgar. Ciérralo con el dedo índice.
- Mantenga siempre el extremo inferior de la pipeta en el líquido mientras lo succiona.
- Nunca pipetee soluciones calientes o corrosivas.
- No sople la última gota de la solución del extremo del chorro de la pipeta.
- Llene con cuidado la bureta con la solución y asegúrese de que la llave de paso no gotee.
- Retire el embudo inmediatamente después de llenar la bureta.
- No permita que queden burbujas de aire dentro de la bureta.
- Para tomar la lectura, coloque el ojo exactamente al nivel del menisco de la solución.
- No debe haber gotas de solución en la punta de la bureta en el punto final.
- Coloque el matraz de titulación que contiene la solución sobre un azulejo blanco para ver el cambio de color correctamente.
- Dar movimiento rotatorio al matraz de titulación durante la titulación.
- Use una o dos gotas del indicador que debe agregar con un gotero de vidrio.
- Se debe utilizar el mismo número de gotas del indicador para cada titulación.
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2) ¿Cuál es el pH de la solución obtenida por la reacción entre un ácido fuerte y una base fuerte? 3) ¿Cuál es el indicador que se utiliza en la valoración de ácido débil con base fuerte? 4) ¿Cuál es el volumen de HCl concentrado necesario para preparar 250 ml de solución de HCl 5N? (Normalidad de la conc. HCl = 12) 5) La masa molecular de H₂SO₄ es 98. Entonces, ¿cuál es su masa equivalente? 6) ¿Cuál es el método utilizado para determinar la fuerza de una solución dada? 7) ¿Cuál es la naturaleza de la solución obtenida por la reacción entre una base fuerte y un ácido débil? 8) ¿Qué es la ecuación de normalidad? 9) ¿Cuál es la molaridad de la solución obtenida diluyendo 13,9 ml de H₂SO₄ 18 M a 100 ml? 10) La fenolftaleína da ................ color en medio alcalino,
