VOLUMETRIAS ACIDO-BASE I - analytica-2

VOLUMETRIAS ACIDO-BASE I. ACIDIMETRÍAS
PREPARACION Y NORMALIZACION DE UNA DISOLUCION DE HCl 0,1 M
Fundamento
El HCl comercial no es una sustancia tipo primario, por lo que debe ser
normalizado frente a una sustancia que sí lo sea. Para ello, se prepara una
disolución de concentración próxima a la deseada, y se valora frente a un patrón
primario básico, que suele ser el Na2CO3.
Al valorar una disolución de anión CO32- con H3O+ se producen las siguientes
reacciones:
CO32-+ H3O+  HCO3- + H2O
HCO3- + H3O+  H2CO3 + H2O
Como indicador se utiliza Heliantina (Naranja de metilo) que tiene un
intervalo de pH de viraje 3,1-4,4, por lo que es capaz de señalar el Punto Final del
segundo equilibrio. Por ello, la reacción volumétrica global es:
CO32- + 2H3O+  H2CO3+ 2H2O
En realidad, la especie que hemos denominado H2CO3 incluye tanto al H2CO3
como al CO2(aq), por lo que el punto final no es demasiado claro, ya que existe la
posibilidad de obtener puntos finales anticipados. Por ello se recomienda hervir las
disoluciones en las cercanías del punto final, con el fin de expulsar el CO2.
Procedimiento
Preparación de una disolución de HCl
Se preparan en primer lugar 250,00 mL de HCl aproximadamente 0,1 M.
Para ello se calcula el volumen necesario de HCl comercial ( = 1,18 g/mL; pureza
36 % en peso).
Se mide con la probeta un volumen próximo al calculado (ligeramente
superior), y se lleva al matraz de 250,00 mL. Se diluye con agua destilada hasta las
proximidades del enrase agitando para homogeneizar la disolución, y después se
enrasa (y se vuelve a homogeneizar). Con esta disolución, que será
aproximadamente 0,1 M se llena la bureta, previa homogeneización de la misma.
Preparación de una disolución de Na2CO3
Se preparará una disolución de CO32- disolviendo la cantidad adecuada de
Na2CO3 (previamente desecado en estufa a 110ºC) pesada exactamente (en la
balanza analítica), en un matraz aforado. La cantidad a pesar depende del volumen
del matraz y de lo que se desee gastar de HCl en la normalización. La molaridad de
esta disolución se calcula numéricamente y se conoce con exactitud.
Normalización de la disolución
Se ponen en un matraz erlenmeyer: 10,00 mL (medidos con pipeta) de la
disolución de carbonato sódico de concentración exactamente conocida, dos gotas
de indicador naranja de metilo (heliantina) y se valoran lentamente con el HCl de la
bureta hasta que el color vire a de amarillo a naranja-rojizo.
En este punto puede ser conveniente hervir la disolución comprobando si el
color retorna al amarillo-anaranjado. En caso afirmativo, se enfría el erlenmeyer al
grifo y se prosigue la valoración añadiendo HCl hasta un nuevo viraje del indicador
a rojo. De esta manera se expulsa el CO2, y se aumenta la exactitud. Si no se
desea tomar esta precaución, se valorará directamente hasta color rojo.
El procedimiento debe repetirse con al menos tres alícuotas diferentes de
10,00 mL de disolución de CO32-, lo cual permite obtener el VHCl .
Resultados
A partir de los valores experimentales: molaridad y volumen tomado de
Na2CO3 y volumen medio gastado de HCl 0,1 M: se calcula la molaridad de este
último a partir de la reacción volumétrica:
CO32- + 2H3O+  CO2 + 3H2O
mmoles Na2CO3 = 1/2(mmoles HCl)
VNa2CO3 MNa2CO3 = 1/2( VHCl MHCl)
DETERMINACION DE MEZCLAS ALCALINAS
CARBONATO Y CARBONATO ÁCIDO
Fundamento
El carbonato y el carbonato ácido (bicarbonato ó hidrógenocarbonato)
pertenecen al sistema ácido-base:
CO2(disuelto) (= H2CO3+CO2(aq)) / HCO3- /CO32- con pk1= 6,3; pk2= 10,2
En esta práctica, determinaremos la composición de una muestra problema
que contiene ambos iones, mediante valoraciones sucesivas con dos indicadores
visuales: la fenolftaleína, que nos marca el paso de carbonato a carbonato ácido y
la heliantina que nos indica el paso de carbonato ácido a CO2.
De este modo, cuando se produce el viraje de la fenolftaleína de rojo a
incoloro el volumen gastado de HCl, V1, corresponde al carbonato que contenía la
disolución
CO32-+ H3O+  HCO3- + H2O
Viraje de la Fenolftaleína (Rosa  Incoloro)
Si a la disolución incolora, añadimos heliantina y valoramos hasta viraje de
amarillo a rojo, el volumen de HCl gastado ahora, V 2. corresponderá al carbonato
ácido. Este incluye lo que estaba como tal inicialmente, así como el producto de la
conversión del carbonato en la reacción volumétrica anterior
HCO3- + H3O+  H2CO3 + H2O
Viraje de la Heliantina (Amarillo  Rojo)
Por diferencia puede deducirse el volumen de HCl que corresponde al
carbonato ácido presente originalmente en la disolución problema. Véase Figura 1.
14
12
10
pH
Fenolftaleína
8
6
4
Heliantina
2
0
0,00
0,50
1,00
Na2CO3
1,50
2,00
2,50
x 3,00
NaHCO3
Fig.1.- Curva de valoración de Carbonato y Bicarbonato
Procedimiento
Se pipetean en un erlenmeyer 10,00 mL de la disolución problema y se le
añaden dos gotas de fenolftaleína. La disolución, que tomará color rojo, se valora
con el HCl preparado anteriormente, hasta viraje a incoloro anotando el volumen
empleado V1. Sobre la misma muestra, ahora incolora, se añaden dos gotas de
heliantina y se valora hasta viraje de amarillo a rojo (tomando si se considera
conveniente la precaución de hervir en las cercanías del punto final con el fin de
eliminar el CO2). Se anota el volumen gastado en esta segunda valoración como V 2.
El procedimiento se repite al menos tres veces con tres alícuotas distintas de
10,00 mL de la disolución problema, lo cual permite encontrar V1 y V 2 .
Resultados
Según el procedimiento propuesto, los cálculos serán:
mmoles ácido (1) = V1 * MHCl = mmoles CO32mmoles ácido (2) = V 2 * MHCl = mmoles CO32- + mmoles HCO3por lo tanto
mmoles CO32- = V1 * MHCl
mmoles HCO3-= V2  V1 * MHCl


Los resultados finales pueden darse en % (p/V) de Na2CO3 y de NaHCO3 (es
decir g/100 mL) o en otras unidades. (Recuerde que los mmoles se transforman en
gramos al multiplicarlos por Pmol/1000).
CARBONATO Y SOSA (Hidróxido sódico)
Fundamento
Como en el caso anterior, vamos a llevar a cabo valoraciones sucesivas
sobre la misma disolución con dos indicadores, fenolftaleína y heliantina. La
diferencia estriba en que en este caso, en el viraje de la fenolftaleína (V 1) se
valoran el hidróxido sódico y el carbonato hasta carbonato ácido, es decir:
OH- + H3O+  2 H2O
Viraje de la fenolftaleína (Rosa  Incoloro)
CO32- + H3O+  HCO3- + H2O
y posteriormente al virar la heliantina (V2) vemos el paso del carbonato ácido
(formado partícula a partícula a expensas del carbonato en el primer paso) hasta
H2CO3.
HCO3- + H3O+  H2CO3 + H2O
Viraje de la heliantina (Amarillo  Rojo)
Por tanto V2 es el volumen de HCl que corresponde al carbonato , y la
diferencia V1 - V2, el volumen correspondiente al hidróxido sódico. Véase Figura 2.
14
12
10
Fenolftaleína
pH
8
6
4
Heliantina
2
0
0,00
0,50
1,00
Na2CO3
1,50
2,00
2,50
x 3,00
NaOH
Fig.2.- Curva de valoración de Hidróxido y Carbonato
Procedimiento
Se pipetean en un erlenmeyer 10,00 mL de disolución problema y se le
añaden dos gotas de fenolftaleína. La disolución, que tomará color rojo, se valora
con HCl hasta viraje del indicador a incoloro, anotando el volumen como V 1. En este
punto, tal como hemos indicado, habremos pasado el hidróxido hasta agua y el
carbonato a carbonato ácido.
Sobre la misma disolución se añaden dos gotas de heliantina (la disolución
se pondrá amarilla) y se valora con HCl hasta viraje al rojo, tomando si se desea las
precauciones ya indicadas anteriormente. De este modo pasamos el carbonato
ácido, procedente del carbonato que contenía la muestra, hasta CO 2. El volumen
empleado se registra como V2.
El procedimiento se repite al menos por triplicado con diferentes alícuotas de
10,00 mL de disolución problema, lo cual permite encontrar V1 y V 2 .
Resultados
Según el procedimiento propuesto, los cálculos serán:
mmoles ácido (1) = V1 * MHCl = mmoles CO32- + mmoles OHmmoles ácido (2) = V 2 * MHCl = mmoles CO32por lo tanto
mmoles CO32- = V 2 * MHCl
mmoles OH-= V1  V2 * MHCl


Los resultados finales pueden darse en % (p/V) de Na 2CO3 y de NaOH (es
decir g/100 mL) o en otras unidades.