Potenciometria: corbes de valoració

ANÀLISI INSTRUMENTAL
24-mai-00
Pràctica 6: Corves de valoració.
(potenciometria)
OBJECTIU
Determinació del punt d’equivalència de la valoració per mitjà del pH-metre, conèixer el punt
d’equivalència. Observació del viratge de l’indicador de fenolftaleïna amb la referència del pHmetre.
FONAMENT TEORIC
Una valoració potenciomètrica implica la mesura del potencial d’un electrode indicador
adeqüat en funció del volum del reactiu valorant. La informació que s’obté mitjançant la valoració
potenciomètrica no és la mateixa que la que s’obté amb una mesura depotencial directa.
En comparació amb les valoracions que fan servir indicadors químics, els punts finals
potenciomètrics proporcionen dades més exactes. Són particularment útils per a la valoració de
sustàncies colorejades o amb turbidesa i per detectar la presencia d’espècies insospitades a la
dissolució. Tenen l’inconvenient que requereixen més temps que les valoracions en què s’utilitzen
indicadors, però s’automatitzen fàcilment.
La corba de valoració és la representació gràfica de la valoració del pH de la solució que es
vol valorar respecte al volum d’àcid o de base afegit. Un ajut molt important per escollir amb
precisió cada indicador és la corba de valoració. Quan l’indicador canvia de color, s’ha arribat al
punt final de cada valoració.
L’indicador serà la fenolftaleína, que té un intèrval de viratge de 8,0 a 10,0, i canviarà de ser
incolor a ser rosat.
Les corbes a obtenir són, teòricament:
1
En funció del mètode que es faci servir per a detectar el punt final.
MATERIAL








PH-metre.
Vasos de precipitats de 100 ml.
Bureta de 50 ml.
Pipetes de 5 i 10 ml.
Agitador magnètic.
Suport.
Nous.
Pinces.
REACTIUS
 Hidròxid sódic (NaOH) 0,1N comercial.
Corrosiu C
R35: Provoca cremadures greus.
S26: En cas de contacte amb els ulls, rentar amb aigua abundant i anar al metge.
S36/37/39: Fer servir indumentaria i guants adeqüats i protecció per als ulls/la cara.
S45: En cas d’accident o malestar, acudir al metge (si es possible, mostrar-li l’etiqueta).
 Acid clorhídric (HCl) 0,1N; 1,19 g/ml; 37%.
Corrosiu, C i Irritant Xi
R34: Provoca cremadures.
R37: Irrita les vies respiratories.
S26: En cas de contacte amb els ulls, rentar amb aigua abundant i anar al metge.
S36/37/39: Fer servir indumentaria i guants adeqüats i protecció per als ulls/la cara.
S45: En cas d’accident o malestar, acudir al metge (si es possible, mostrar-li l’etiqueta).
 Fenolftaleína (C20H14O4)
 Acid acètic 0,1 M. (CH3COOH).
Irritant, Xi
S26: En cas de contacte amb els ulls, rentar amb aigua abundant i anar al metge.
R36/38: Irrita els ulls i la pell.
2
MÈTODE
Corba de valoració àcid fort – base forta
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Ompliu la bureta amb la dissolució 0,1 N de NaOH.
Mesureu 20 ml de la dissolució d’àcid clorhídric 0,1 M i poseu-los dins d’un vas de
precipitats, afegiu dues gotes de fenolfaleïna.
Introduiu l’electrode de vidre, prèviament calibrat, tot agitant magnèticament i anoteu el
valor del pH.
Calculeu el volum de dissolució d’hidròxid sòdic necessari per neutralitzar els 20 ml de
la dissolució d’àcid clorhídric 0,1 M.
Aneu afegint petits volums de NaOH de la bureta mesurant el pH després de cada adició.
Anoteu el pH en el moment del viratge de l’indicador i afegiu fins a 10 ml més
d’hidròxid de sodi.
Construirem la corba de valoració quan s’afegeix gradualment dissolució de NaOH 0,1
M a 20,0 ml de solució de HCl 0,1 M.
Corba de valoració àcid feble – base forta
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Ompliu la bureta amb la dissolució de NaOH 0,1 M.
Mesureu 20 ml d’àcid acètic 0,1 M i poseu-los dins d’un vas de precipitats, afegiu-hi
dues gotes de fenolftaleïna.
Introduïu l’electrode de vidre, prèviament calibrar, tot agitant magnèticament i anoteu el
valor del pH.
Aneu afegint petits volums de NaOH 0,1M de la bureta, mesurant el pH després de cada
addició.
Anoteu el pH en el moment del viratge de l’indicador, i afegiu 5 ml més d’hidròxid de
sodi.
Anoteu els valors dels pH corresponents.
Construïu la gràfica de pH enfront dels volums de NaOH 0,1 M.
RESULTATS I CÀLCULS
Per a la valoració de HCl 0,1 N amb NaOH 0,1 N
ml afegits pH
increment pH increment ml afegits increment pH/increment ml afegits
0
1,4
5 1,66
0,26
5
0,1566
10 1,83
0,17
5
0,0929
15 2,04
0,21
5
0,1029
18 2,37
0,33
3
0,1392
19 2,51
0,14
1
0,0558
19,5 2,61
0,1
0,5
0,0383
19,6 2,64
0,03
0,1
0,0114
19,7 2,67
0,03
0,1
0,0112
19,8 2,69
0,02
0,1
0,0074
19,9 2,71
0,02
0,1
0,0074
20 2,75
0,04
0,1
0,0145
20,1 2,77
0,02
0,1
0,0072
20,2 2,82
0,05
0,1
0,0177
20,3 2,85
0,03
0,1
0,0105
20,4 2,88
0,03
0,1
0,0104
20,5 2,92
0,04
0,1
0,0137
20,6 2,97
0,05
0,1
0,0168
3
20,7
20,8
20,9
21
21,1
21,2
21,3
21,4
21,5
21,6
21,8
22
22,5
23
23,5
24
24,5
25
3,04
3,11
3,17
3,24
3,36
3,54
3,75
3,95
5,25
8,04
9,55
10,22
10,77
11,03
11,2
11,34
11,41
11,48
0,07
0,07
0,06
0,07
0,12
0,18
0,21
0,2
1,3
2,79
1,51
0,67
0,55
0,26
0,17
0,14
0,07
0,07
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,2
0,2
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,0230
0,0225
0,0189
0,0216
0,0357
0,0508
0,0560
0,0506
0,2476
0,3470
0,1581
0,0656
0,0511
0,0236
0,0152
0,0123
0,0061
0,0061
H C l/N aO H
14
12
8
6
4
2
m l a fe g its
4
24
,5
22
,6
21
,3
21
21
,7
20
,4
20
,1
20
,8
19
,5
19
15
0
0
pH
10
H C l/N aO H
0 ,4 0 0 0
in c .p H /i n c .v o l.
0 ,3 5 0 0
0 ,3 0 0 0
0 ,2 5 0 0
0 ,2 0 0 0
0 ,1 5 0 0
0 ,1 0 0 0
0 ,0 5 0 0
24
,5
22
,6
21
,3
21
21
,7
20
,4
20
,1
20
,8
19
,5
19
15
0
0 ,0 0 0 0
m l a fe g its
Apart de la determinació gràfica, (21,6 ml NaOH) trobem que la màxima inflexió es troba entre
21,5 i 21,6 ml a la primera valoració, de forma que es pot considerar el punt d’equivalència com 21,55
ml NaOH 0,1N.
La valoració d’àcid acètic 0,1 M amb sosa 0,1 M.
ml afegits
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
17,1
17,2
17,3
17,4
17,5
pH
3,07
3,33
3,8
3,97
4,12
4,24
4,36
4,47
4,55
4,66
4,75
4,84
4,94
5,04
5,116
5,29
5,45
5,65
5,68
5,7
5,75
5,77
5,8
Increment pH
increment ml afegits
0,26
0,47
0,17
0,15
0,12
0,12
0,11
0,08
0,11
0,09
0,09
0,1
0,1
0,076
0,174
0,16
0,2
0,03
0,02
0,05
0,02
0,03
increment pH/increment ml afegits
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
5
0,0781
0,1237
0,0428
0,0364
0,0283
0,0275
0,0246
0,0176
0,0236
0,0189
0,0186
0,0202
0,0198
0,0149
0,0329
0,0294
0,0354
0,0053
0,0035
0,0087
0,0035
0,0052
17,6
17,7
17,8
17,9
18
18,1
18,2
18,3
18,4
18,5
18,6
18,7
18,8
18,9
19
19,1
19,2
19,3
19,4
19,5
19,6
19,7
19,8
19,9
20
21
22
23
24
25
5,83
5,87
5,95
6,01
6,05
6,11
6,19
6,27
6,34
6,42
6,5
6,56
6,78
7
7,93
9,28
9,88
10,08
10,35
10,45
10,56
10,62
10,71
10,73
10,79
11,19
11,33
11,47
11,56
11,65
0,03
0,04
0,08
0,06
0,04
0,06
0,08
0,08
0,07
0,08
0,08
0,06
0,22
0,22
0,93
1,35
0,6
0,2
0,27
0,1
0,11
0,06
0,09
0,02
0,06
0,4
0,14
0,14
0,09
0,09
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
1
1
1
1
1
0,0051
0,0068
0,0134
0,0100
0,0066
0,0098
0,0129
0,0128
0,0110
0,0125
0,0123
0,0091
0,0324
0,0314
0,1173
0,1455
0,0607
0,0198
0,0261
0,0096
0,0104
0,0056
0,0084
0,0019
0,0056
0,0357
0,0124
0,0122
0,0078
0,0077
Ac .a c é tic /N a O H
14
12
8
6
4
2
ml afegits
6
25
21
,7
19
,3
19
,9
18
,5
18
,1
18
,7
17
,3
17
16
12
8
4
0
0
pH
10
Ac .a c é tic /N a O H
in c r.p H /in c r.v o lu m
0 ,1 6 0 0
0 ,1 4 0 0
0 ,1 2 0 0
0 ,1 0 0 0
0 ,0 8 0 0
0 ,0 6 0 0
0 ,0 4 0 0
0 ,0 2 0 0
25
21
1 9 ,7
1 9 ,3
1 8 ,9
1 8 ,5
1 8 ,1
1 7 ,7
1 7 ,3
16
12
8
4
0
0 ,0 0 0 0
ml afegits
A la segona valoració tenim un punt d’equivalència entre 19 i 19,1, per tant anotem 19,05 ml
NaOH com a punt d’inflexió. Segons la gràfica, el punt d’equivalència seria 19,1 ml.
El punt teòric es de 20 ml a les dues valoracions, ja que, segons les reaccions que es produeixen:
NaOH + HCl
NaOH
+
NaCl + H 2O
CH3COOH
CH 3COONa
+ H 2O
I tenint en compte que les dissolucions tenen la mateixa concentració, 1 unitat de volum de base
equival a 1 unitat de volum d’àcid (sempre parlant de la teoria).
OBSERVACIONS
1.
2.
3.
4.
La primera valoració (NaOH 0,1 N amb HCl 0,1 N) l’hem repetit dues vegades per
problemes amb el maneig de l’instrumental.
L’origen de les dissolucions de NaOH 0,1 M i HCl 0,1 M ja deixa esperar uns resultats
tan poc ajustats a la realitat com els obtinguts. Provenen d’agrupar diferents dissolucions
amb diferents factors.
El mètode per a determinar el punt final de les valoracions integrades ha estat extret de la
bibliografia, i es justifica tenint en compte que el punt d’inflexió no es pot determinar de
forma exacta si és el primer salt o el segon, per això es relacionen els dos punts més alts
de la taula de dades.
Durant la pràctica tracto de normalitat i de molaritat indistintament per ser equivalent a
totes les espècies químiques que intervenen a la pràctica.
7
BIBLIOGRAFIA


Catálogo MERCK de productos químicos.
Química analítica. Skoog/West.
8