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Este plan de trabajo para el laboratorio de ciencia básica 1, perteneciente a la facultad de estudios superiores zaragoza de la unam, se centra en la titulación ácido-base. El documento explora conceptos fundamentales como la definición de ácidos y bases según arrhenius, brönsted-lowry y lewis, la importancia del ph y su medición, y la aplicación de la titulación ácido-base para determinar la concentración de ácidos y bases. Además, se incluyen detalles sobre el procedimiento experimental, las variables involucradas y la bibliografía de referencia.
Tipo: Ejercicios
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Se usará el indicador de pH naranja de metilo para monitorear los cambios que presenten en una disolución de Ácido Clorhídrico y Carbonato de Sodio, realizando varias valoraciones individuales y en grupo, haciendo un análisis para determinar su concentración.
Concepto de ácido y base Los ácidos y las bases constituyen una clase de compuestos químicos de gran interés. El concepto de ácido y base ha evolucionado a lo largo del desarrollo de la química. Una primera definición de estos compuestos fue dada por Arrhenius: Ácido: Toda sustancia que al disolverse en agua cede iones H+ . Base: Toda sustancia que al disolverse en agua cede iones OH- . El criterio limitaba las reacciones ácido-base a sistemas en los que el agua fuese el disolvente; además no explicaba el carácter ácido o básico de muchas sustancias que no son compuestos hidrogenados o hidroxilados. Una nueva definición de estos términos, más general y que permitía establecer una comparación entre las fuerzas de los mismos fue dada por Brönsted y Lowry independientemente en 1923. Ácido: Sustancia capaz de ceder protones Base: Sustancia capaz de aceptar protones Esto se representa por la siguiente ecuación: Ácido 1 → Base 1 + H+ Los protones no pueden existir libres en disolución. La reacción sólo tiene lugar si hay otra sustancia capaz de aceptarlos: Base 2 + H+^ → Ácido (^2) La ecuación estequiométrica del proceso ácido-base real se obtiene combinando las dos ecuaciones anteriores. Ácido 1 + Base 2 → Base 1 + Ácido 2 A los sistemas Ácido1/Base1 y Ácido2/Base2 se les denomina pares ácido-base conjugados. Una reacción ácido-base es un proceso de transferencia de protones entre dos pares conjugados. Según el sistema de Brönsted-Lowry, la fortaleza de un ácido se mide por sus tendencias a donar un protón, mientras que la de una base se mide por su tendencia a aceptar un protón. Una definición más amplia fue dada por Lewis, también en 1923. Según este científico, ácido es una especie con un orbital vacante, capaz de aceptar un par de electrones, y base es una especie que puede donar un par electrónico para formar un enlace covalente coordinado. Esta definición es más general y permite clasificar como ácidos o bases muchas sustancias que no quedan incluidas en las anteriores definiciones. No obstante, para sistemas acuosos se emplea normalmente la definición de Brönsted-Lowry y ésta es la que se considerará en este trabajo práctico.
En el punto de equivalencia Vbase × Nbase = Vácido × Nácido Cuando la reacción se produce entre un ácido fuerte y una base fuerte, el pH correspondiente a la neutralización completa (punto de equivalencia) es 7. Si un ácido débil se valora con una base fuerte, el pH del punto de equivalencia es mayor que 7 (hidrólisis del anión del ácido) y cuando es una base débil la que se valora el pH es menor que 7 (hidrólisis del catión de la base). En todo caso, en el punto de equivalencia se produce un cambio brusco del pH. Por ello, este punto puede detectarse utilizando un pH-metro o mediante el empleo del indicador adecuado.
Indicadores ácido-base Los fundamentos del uso de indicadores para determinar el pH se han descrito anteriormente. En la tabla siguiente se muestran las propiedades de distintos indicadores
Las normas a seguir para el empleo correcto del indicador son las siguientes: 1- El intervalo de viraje del indicador debe contener al punto de equivalencia de forma que éste y el punto final de la valoración (aquel en el que el indicador cambia de color) coincidan lo más posible 2- Hay que usar cantidades muy pequeñas de indicador para no introducir errores por consumo de reactivos. 3- El punto final debe ser el primer cambio neto de color detectable que permanezca durante 20 o 30 segundos.
Patrones primarios Para preparar disoluciones de concentración perfectamente conocida deben utilizarse sustancias patrón tipo primario (SPTP). Una SPTP debe cumplir los siguientes requisitos: Que su composición sea igual a la fórmula, que sea fácil de purificar, que sea estable a 110 °C, que no tenga agua de cristalización que tenga un peso equivalente alto, que no sea higroscópica y que sea estable en disolución. Estas sustancias se emplean para preparar disoluciones de normalidad exacta. Para ello se pesa en una balanza de precisión la cantidad adecuada y se disuelve en un volumen conocido, de manera que podemos calcular la normalidad con exactitud.
