Química orgánica

Laboratorio. Preparación de disoluciones. Ácidos y bases. Neutralización volumetría. Alcalimetría

  • Enviado por: Elexa
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  • País: España España
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PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES

Objetivo

Preparar disoluciones acuosas a partir de solutos sólidos y líquidos. Se prepararán 250 ml. de NaOH 0,2 M y 250 ml. de HCl 0,1 M

Material

  • Balanza

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  • Matraces aforados de 250 ml. (2)

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  • Vidrio de reloj

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  • Espátula o cucharilla

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  • Pipeta

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  • Embudo

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  • Vaso de precipitados

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  • Varilla de vidrio

  • Cuentagotas

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  • HCl concentrado

  • Hidróxido sódico sólido NaOH

  • Agua destilada

Procedimiento

I - Preparación de 250 ml. de NaOH 0,2 M

  • Calcular la cantidad de soluto que necesitamos para preparar esta disolución

  • Nº moles g. NaOH / Masa molecular

    M = =

    V. disolución V. (l)

    g. NaOH = M. V. Masa molecular = 0,2. 0,250. 40 = 2 g.

    2) Pesar los gramos de NaOH calculados en un vidrio de reloj. (Realizar la operación con rapidez ya que la zona es higroscópica y se va humedeciendo con el tiempo. ¡No tocarla con los dedos, es cáustica!)

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    3) Disolver la sosa con un poco de agua en un vaso de precipitados, agitando con una varilla. Si la sosa no se disuelve echar un poco más de agua.

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  • Con ayuda de un embudo, echar la disolución en un matraz aforado de 250 ml.

  • 5) Añadir agua destilada hasta enrasar. Al principio se pueden añadir porciones de agua con el vaso de precipitados utilizado, después con el frasco lavador, pero al final hay que utilizar un cuentagotas para realizar bien el enrase. (Recordar poner los ojos a la altura del menisco para que no sobrepase el enrase)

    6) Poner el tapón y pegar una etiqueta al matraz, con la indicación NaOH 0,2 M y un nombre que permita identificarlo más adelante

    II - PREPARACIÓN DE 250 ML. DE HCl 0,1 M

    1) Con los datos de la etiqueta del bote, calcular el volumen concentrado que necesitamos para preparar esta disolución.

    Nº moles HCl 35%

    M =

    V. (l) Disolución 1,18 g/cm3

    Nº moles = V. M = 0,025 moles HCl (puro)

    36,5 g. HCl 100 g. HCl comercial 1 cm3 HCl comercial

    0,025 moles HCl. . .

    1 mol HCl 35 g. HCl 1,18 g HCl comercial

    2,2 cm3

    2) El volumen de ácido se coge con una pipeta y un aspirador o pera de goma (¡NUNCA PIPETEANDO CON LA BOCA!) y se echa en un matraz aforado de 250 ml., al cuál previamente se le ha añadido cierta cantidad de agua.

    Hay que tener cuidado con estos ácidos y bases fuertes. El ácido fuerte debe echarse lentamente sobre el agua y nunca al revés.

    (No se recomienda tener el frasco abierto durante mucho tiempo ni inhalar los humos que desprende ya que son perjudiciales)

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    3) Se sigue añadiendo agua hasta la señal de enrase, terminando éste con un cuentagotas. (Recordar poner el ojo a la altura del menisco para que no se sobrepase del enrase)

    4) Poner el tapón, agitar y pegar una etiqueta al matraz, con la indicación HCl 0,1 M y un nombre que permita identificarlo más adelante.

    Resultados

    En la memoria de la práctica debes especificar detalladamente los cálculos realizados y los datos de los que has partido.

    ¿Es el HCl un líquido? ¿Qué diferencia hay entre el cloruro de hidrógeno y el ácido clorhídrico?

    El HCl es un gas, pero cuando se disuelve con agua adquiere carácter ácido y se le llama ácido clorhídrico.

    La diferencia entre éste y el cloruro de nitrógeno es que, mientras que el ácido clorhídrico es un líquido (al ser HCl disuelto con H2O), el HCl es un gas por sí solo.

    PRÁCTICA

    DISTINCIÓN ENTRE ÁCIDOS Y BASES MEDIANTE INDICADORES

    MEDIDA DEL PH

    Objetivos

    - Determinar si las sustancias son ácidas o básicas.

    - Observar los cambios de color producidos en los indicadores en presencia de ácidos y bases.

    - Valorar, aproximadamente, la acidez o basicidad de algunas disoluciones con papel indicador.

    - Observar si la dilución influye en el Ph.

    Material

    • Varillas de vidrio

    • Gradillas y tubos de ensayo

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    • Vaso de precipitados

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    • Cuentagotas

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    • Agua destilada

    • Papel indicador universal

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    • Anaranjado de metilo/ Fenolftaleina (al 1% en etanol) / Rojo cono/ Azul de bromofenol

    • HCl/ NaOH/ Vinagre/ Amoníaco/ Gel/ Champú/ Zumo de limón

    Procedimiento

    A/ PH. PAPEL DE PH UNIVERSAL

    1) Poner 9 tubos de ensayo en una gradilla y preparar aproximadamente 5 ml. de las siguientes disoluciones, etiquetándolas con su nombre.

    • Agua destilada

    • Agua del grifo

    • NaOH 0,2 M

    • HCl 0,1 M

    • Vinagre

    • Amoníaco

    • Zumo de limón

    • Gel

    • Champú

    2) Cortar 9 trozos pequeños de papel indicador.

    3) Introducir una varilla de vidrio en el primer tubo y depositar una gota sobre el papel indicador, anotando el valor de ph obtenido.

    4) Lavar bien la varilla con agua del grifo y agua destilada y repetir la operación con el resto de los tubos.

    (Si en vez de un rollo de papel de ph universal, se dispone de tiras de ph, se procede de la misma manera, introduciendo las tiras en las disoluciones)

    5) Con los resultados, completar la siguiente tabla:

    Muestra Agua Agua NaOH HCl Vinagre Amoníaco Zumo de limón Gel Champú

    Ph 5 7 11 1 2-3 8 2 7 6

    Ácida X X X X X

    Básica X X

    Neutra X X

    B/ INDICADORES

    1) Preparar 8 tubos de ensayo en una gradilla

    2) Añadir unos 2 cc. de NaOH diluido en cuatro tubos y 2 cc. de HCl y también en otro con NaOH y anotar las coloraciones obtenidas.

    3) Echar una o dos gotas de Fenolftaleina en uno de los tubos con HCl y también en otro con NaOH y anotar las coloraciones obtenidas.

    4) Repetir la operación con el resto de los indicadores: anaranjado de metilo, rojo congo y azul bromofenol

    5) Presentar los resultados en una tabla con los colores obtenidos.

    Indicador Fenolftaleina Anaranjado de metilo Rojo congo Azul de bromofenol

    En medio ácido Blanquecino Rosa Azabache Amarillo

    En medio básico Fucsia Anaranjado Rojo Morado

    C/ VARIACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN. INFLUENCIA DEL PH.

    1) Tomar dos tubos de ensayo y añadir a uno de ellos unas gotas de ácido clorhídrico concentrado y al otro una lenteja de NaOH y una pizca de agua, de modo que las disoluciones sean muy concentradas.

    2) Cortar 2 trocitos de papel de ph y mojar, con ayuda de una varilla de vidrio, con una gota de cada tubo. Anota el valor de ph.

    3) Diluir el contenido de los tubos con agua destilada y comprobar de nuevo el ph.

  • Completar el cuadro siguiente:

  • Color Ph

    Concentrado Rojo 1

    HCl

    Diluido Amarillo 6

    Concentrado Azul Marino 11

    NaOH

    Diluido Verde 8

    Resultados

    Además de exponer lo que has hecho en la práctica, adjuntando las tablas y cuadros que se te piden, debes introducir en el informe un fundamento teórico definiendo los siguientes conceptos:

    1) ÁCIDO y BASE según la teoría de Arrhenius

    Ácido es toda sustancia que posee algún átomo de hidrógeno capaz de disociarse, en disolución acuosa, dando iones H+.

    Base es toda sustancia que contiene algún grupo OH capaz de disociarse, en disolución acuosa, dando iones OH-.

  • ÁCIDO y BASE según la teoría de Bronsted - Lowry

  • Un ácido es toda especie capaz de ceder un protón.

    Una base es toda especie capaz de aceptar un protón.

    3) ¿Cómo se define ph? Dibuja esquemáticamente una escala de ph indicando cuáles son ph ácidos, básicos y neutros.

    El ph es el logaritmo en base 10, con el signo cambiado, de la concentración de iones H3O+ expresada en mol L-1. Por tanto:

    [H3O+] = 10 -pH (mol L1-)

    Disolución ácida pH < 7; Disolución neutra pH = 7; Disolución básica pH > 7

    A 25 ºC

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    4) Indicadores ácido - base ¿Qué son y cómo funcionan?

    Un indicador ácido-base es un ácido débil, que se puede representar por Hln, cuyo color es diferente al de su base conjugada, ln-:

    Hln (aq) + H2O (l) Ln-1 (aq) + H3O+ (aq)

    Forma ácida Forma básica

    (color 1) (color 2)

    Un indicador también podría ser una base débil de color diferente al de su ácido conjugado. Si la constante de acidez del indicador es Kln:

    Klm = [In-] [H3O] [Hln] = [H3O+]

    [Hln] [In-] Kln

    Esta expresión permite interpretar el color que presentará el indicador según sea el ph de la disolución:

    • Cuando [H3O] >> Kln, es decir, se ph << pKln, la concentración de la forma ácida es mucho mayor que la de la forma básica, [Hln]>> [ln-], de modo que la disolución tiene el color de la forma ácido, por ser esta la predominante.

    • Cuando [H3O+] <<Kln, esto es, si ph>>pKln, predomina la forma básica: [Ln-]>> [Hln], y la disolución tiene el color de la forma básica.

    • Cuando [H3O+] = Kln, es decir, si ph = pkln, las concentraciones de las formas ácida y básica son iguales, [ln-] = [Hln], y la disolución se encuentra en el <<punto final>> del indicador:

    Ph en el punto final: pkln

    Como pKln = -log Kln, cuanto menor sea el calor de Kln, mayor es el valor de pKln.

    5) ¿Influye la dilución en el ph? ¿Por qué?

    Sí, porque varía la concentración de [H3O+], responsable del valor del ph.

    6) ¿Qué consecuencia sufre un cabello que se lava muy a menudo con un champú bastante alcalino? ¿Por qué se debe utilizar un champú de ph neutro para lavar el cabello de los niños?

    El ph del cabello es de alrededor de 5, y la utilización de un champú muy alcalino rompería las cadenas de proteínas unidas por diferentes tipos de enlace que forman nuestro cabello, volviéndose quebradizo.

    Porque el ph de la piel se encuentra entre 3 y 5, y el de las lágrimas está entre 7 y 7,4, así que utilizando un champú neutro se evitan irritaciones en los ojos.

    Información adicional

    El papel indicador universal de ph es una tira de papel impregnada de una mezcla de indicadores que dan como resultado un color preciso para ciertos valores de ph, por lo que se puede medir el ph de una disolución sin más que comparar el color obtenido al añadir una gota de disolución con el de referencia que viene en la caja.

    AGUA: Se considera que los valores de ph convenientes para el agua potable son los comprendidos entre 7 y 8, aunque se toleran los comprendidos entre 6,5 y 9,5. El agua destilada no suele tener un ph de 7, ya que contiene algunas sustancias disueltas, entre otras, el dióxido de carbono proveniente de la atmósfera.

    CHAMPÚ Y GEL: El cabello sano tiene un ph ligeramente ácido, alrededor de 5, por tanto éste debería ser el ph del champú. Sin embargo, el champú comercial suele ser alcalino, ya que contiene detergentes que son básicos.

    Nuestros cabellos están formados por largas cadenas de proteínas unidas entre sí por diferentes tipos de enlaces. Desgraciadamente las disoluciones básicas (o alcalinas) rompen estos enlaces. Por ello los cabellos se vuelven quebradizos cuando se lavan frecuentemente con champú alcalino.

    Esto explica la vieja costumbre de enjuagarse el pelo después de lavado con vinagre, que al contener un ácido débil (ácido acético) neutralizan la basicidad del champú. Algunos champuses modernos utilizan compuestos, como el ácido láctico, que rebaja el ph hasta valores próximos al ph natural del cabello.

    El ph de la piel del cuerpo humano se encuentra entre 3 y 5, y el de las lágrimas está entre 7 y 7,4. Por ello el champú de los niños debe ser neutro para evitar irritaciones en los ojos.

    PRÁCTICA

    NEUTRALIZACIÓN. VOLUMETRÍA ÁCIDO-BASE: ALCALIMETRÍA

    Objetivos

    Realizar una volumetría o valoración ácido-base, observando la neutralización y calculando la concentración de la disolución básica problema (ALCALIMETRÍA)

    Fundamento teórico

    Las valoraciones son técnicas cuantitativas; con ellas se puede averiguar la concentración de una disolución ácida o básica desconocida.

    La reacción que tiene lugar entre el ácido que, en este caso dejamos caer desde la bureta, y la base que tenemos en el erlenmeyer es una reacción de neutralización.

    ÁCIDO + BASE = SAL + AGUA

    HCl + NaOH = NaCl + H2O

    En este caso por cada mol de NaOH reacciona un mol de HCl, por lo que podemos decir que en el punto de equivalencia (cuando la reacción se ha completado):

    Vácido . Mácido = Vbase. Mbase

    El nº de moles de HCl que han reaccionado = nº moles NaOH que han reaccionado.

    En general, no todas las reacciones ocurren mol a mol, pero sí reaccionan equivalente a equivalente:

    nº equivalentes ácido = nº equivalentes base

    Vácido. Nácido = Vbase. Nbase

    Material

    • Base y varilla

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    • Nuez doble y pinzas de bureta

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    • Bureta

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    • Matraz aforado con la disolución de NaOH que se preparó en una práctica anterior

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    • Matraz erlenmeyer

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    • Pipeta

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    • Fenolftaleina (disolución)

    • Disolución patrón de HCl 0,1 N (0,1 M)

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    Procedimiento

    a) En un erlenmeyer se echan 10 ml. de la disolución problema de hidróxido sódico y se añaden sobre él dos o tres gotas de Fenolftaleina. La disolución toma color rosa fuerte.

    b) Se pone en la bureta la disolución patrón de HCl 0,1 N (Hay que cebar su extremo y llevarla hasta enrase)

    c) Se deja caer poco a poco la disolución de la bureta sobre la disolución problema del erlenmeyer agitando continuamente. Cuando al caer unas gotas se produce decoloración, dejar caer las gotas de ácido de una en una y agitar. Al caer uno determinada gota el líquido se decolora totalmente, como se comprueba agitando. La valoración finaliza en ese momento y se anota el volumen de HCl empleado.

    d) Las valoraciones deben repetirse varias veces, la primera se realiza con rapidez para hacernos idea del punto de viraje y las siguientes con lentitud al acercarnos a dicho punto.

    Resultados

    - Describe los pasos seguidos en la valoración indicando los colores que observas.

    - Refleja los datos experimentales obtenidos en forma de tabla Va, Na, Vb, Nb, así como los cálculos realizados para obtener la Normalidad de la disolución de hidróxido sódico.

    - Explica la reacción que tiene lugar cuando añades el ácido sobre la base, y de forma cualitativa, cómo varía el ph ayudándote de una gráfica.

    - Si hemos hecho bien la neutralización ¿qué sustancia quedará en el recipiente si dejamos que el agua se evapore?

    Cuando añadimos las gotas de Fenolftaleina al NaOH, este se torna rosa.

    Cuando añadimos HCl hasta que se produce la neutralización se vuelve transparente.

    Va. Ma = Vb. Mb

    1ª vez 19,5

    10 ml. Ma = 19,4. 0,1 19,4 V. HCl

    2ª vez 19,3

    Ma = 0,194 NaOH

    HCl + NaOH NaCl + H2O

    En el recipiente quedará NaCl