pH Objetivo: Determinar el pH de soluciones ácidas y básicas de

QUÍMICA GENERAL Y TECNOLÓGICA – 2010
TRBAJO PRÁCTICO N°5: pH
Objetivo: Determinar el pH de soluciones ácidas y básicas de concentraciones diferentes.
Fundamentos Teóricos:
La mayoría de las reacciones químicas ocurren en solución acuosa o medio acuoso (el
agua actúa como disolvente), por eso es de gran importancia comprender los equilibrios
ácidos-bases que ocurren en este medio y el primer equilibrio que se debe considerar es la
autoionización del agua, a cuya reacción le corresponde una constante de equilibrio que está
en el orden de
.
[
H+ + HO¯
H2O
][
[
]
]
La concentración del agua pura es constante ([H2O] = 55,5M) porque su disociación o
ionización es muy baja, por lo que la ecuación anterior puede expresarse de la siguiente
manera:
[
]
[
] [
]
El primer miembro, al ser un producto entre dos constantes, es una nueva constante
representada con Kw y cuyo valor, a 25 ºC y 1 atm, es:
[
] [
]
producto iónico
del agua
Como se observa en la reacción de ionización del agua, cada mol de agua que se disocia
genera un mol de ión H+ (protón) y un mol de ión HO¯ (oxhidrilo), por lo que las
concentraciones de ambos iones (en agua pura) serán iguales.
[
]
[
[
[
]
]
[
]
[
]
]
⁄
√
⁄
⁄
Para evitar trabajar con exponenciales negativos, Sörensen introduce el concepto de
potencial de hidrógeno o pH aplicando logaritmo decimal negativo a la ecuación del
producto iónico del agua:
32
([
][
])
por propiedades logarítmicas:
(
(
donde:
[
[
[
-
])
])
(
(
[
[
])
])
(
)
]
[
]
por lo tanto:
Observamos entonces que en el agua pura tendremos:
-
solución neutra
Si agregamos un ácido al agua, aumentará la concentración de H+, pero como el producto
iónico del agua es constante, deberá disminuir la concentración de HO–. Es decir que la
[ ]
]
y que la [
, por lo que:
solución ácida
De la misma manera, si agregamos una base al agua la concentración de HO– aumenta y
para mantener el producto constante, disminuirá la concentración de H+. Es decir que la
[
]
y que la [ ]
, por lo que:
solución básica o alcalina
1
|
7
|
ácido
14
|
rango de pH
neutro básico
En conclusión, a medida que aumenta la acidez de una solución, el pH disminuye y a
medida que aumenta la alcalinidad el pH aumenta. Además, si aumenta la cantidad de agua
(solvente) provoca una dilución de la solución ácida con disminución de la concentración de
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H+ y consiguiente disminución de la acidez (aumento del pH); de la misma forma, la dilución
de una solución básica provoca la disminución de la alcalinidad (disminución del pH).
Técnica Operatoria:
Materiales a utilizar:
# Gradilla con 5 tubos de ensayo
# Vaso de precipitado
# Varilla de vidrio
# Probeta
# Pipeta
# Papel universal (medidor de pH)
# Solución de [HCl] = 0,1 N
# Solución de [NaOH] = 0,1 N
# Agua destilada
► Enumerar 5 tubos de ensayo limpios del I al V.
► Identificar 2 vasos de precipitado limpios con las letras A y B, los cuales utilizaremos
para diluir las soluciones patrones de HCl y de NaOH.
► Tomar de la solución de HCl 0,1N una pequeña porción y colocarla en el tubo I. De la
misma solución de ácido medir 1 ml (con pipeta) y colocarlo en el vaso A para realizar la
dilución deseada.
► Llevar a 100 ml con agua destilada la solución del vaso A, tomar una porción y colocarla
en el tubo II.
► Cargar en el tubo III unos ml de agua destilada.
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► Cargar en el tubo V una porción de la solución de NaOH 0,1N y medir 1 ml para diluirla
en el vaso B llevando el contenido a 100 ml con agua destilada.
► Tomar unos ml de la última dilución y cargarlos en el tubo IV.
► Una vez cargados los 5 tubos con las distintas soluciones indicadas anteriormente, se
procede a determinar el pH de cada una de ellas. Para esto usamos un papel indicador de pH,
llamado papel universal, ya que determina a través de una gama de colores todo el rango de
pH (1 a 14).
Resumiendo:
Tubo I: ácido sin diluir
Tubo II: ácido diluido al 100
Tubo III: agua destilada
Tubo IV: base diluida al 100
Tubo V: base sin diluir
► Con una varilla de vidrio tomamos unas gotas de la solución contenida en el tubo I y
mojamos el papel indicador, observando el color que toma el mismo y comparándolo con la
escala que provee, se determina el pH de la solución.
► El paso anterior repetir con las soluciones de cada tubo, teniendo la precaución de lavar
bien la varilla entre las distintas determinaciones.
NOTA:
● Para evitar contaminación entre las soluciones, lavar bien con agua destilada las pipetas
utilizadas entre una medición y otra.
● El volumen de agua destilada necesario para diluir las soluciones en los vasos deberá ser
medido con probeta (material volumétrico).
Informe a Presentar:
1) Concentración de las soluciones de HCl y NaOH contenidas en los vasos A y B con
los cálculos realizados para determinarlas.
2) Completar el siguiente cuadro (adjuntando los cálculos que fueron necesarios para
completarlo):
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Tubo
1
2
3
4
5
6
7
pH
[H+]
3) Conclusiones.
36
[HO–]