TITULACIÓN CONDUCTIMÉTRICA ÁCIDO-BASE [1]

Luis Pedroza, Carolina Vesga, Jorge Hernández

Universidad del Atlántico - Departamento de Química – Química analítica IV Barranquilla – Atlántico - Colombia

29 de mayo del 2013

ResumenEn la práctica realizada se determinó la conductancia de tres muestras, ácido fuerte (HCl), ácido débil (CH3COOH) y por último una mezcla de ambos (HCl - CH3COOH), adicional a eso su concentración y los puntos de equivalencia cuando reacciona con una base fuerte como el hidróxido de sodio (NaOH). Con la ayuda de un conductímetro se determinó la conductancia para cada volumen adicionado del titulante. Los procedimientos y cálculos realizados se especifican en el presente informe. Palabras Clave: Conductimetría, Punto de equivalencia, conductancia, ácido fuerte, ácido débil, base fuerte.

AbstractIn practice determined on the conductance of three samples, strong acid (HCl), weak acid (CH3COOH) and finally a mixture of both (HCl - CH3COOH) in addition to that its concentration and equivalence points when reacted with a strong base such as sodium hydroxide (NaOH). With the help of conductivity conductance was determined for each volume of titrant added. The procedures and calculations specified in this report.Keywords: Conductimetry, equivalence point, conductance, strong acid, weak acid, strong base.

1. Introducción.La conducción de una corriente eléctrica a través de una solución de un electrolito involucra la migración de especies cargadas positivamente hacia el cátodo y especies cargadas negativamente hacia el ánodo. La conductancia de una solución, que es una medida del flujo de corriente que resulta de la aplicación de una fuerza eléctrica dada, depende directamente del número de partículas cargadas que contiene. Todos los iones contribuyen al proceso de conducción, pero la fracción de corriente transportada por cada especie está determinada por su concentración relativa y su movilidad inherente en el medio.

La aplicación de las mediciones de conductancia directa al análisis es limitada porque es una propiedad de naturaleza no selectiva. Los usos principales de las mediciones directas han estado confinados al análisis de mezclas binarias de agua-electrolito y a la

determinación de la concentración total del electrolito. Esta última medición es particularmente útil como criterio de pureza del agua destilada.

Por otra parte, las titulaciones conductimétricas, en las que las mediciones de la conductancia se usan para indicar el punto final de una reacción se puede aplicar a la determinación de una variedad de sustancias.

Fig. 1. Gráfico de una valoración conductimétrica ácido-base.

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La ventaja principal del punto final conductimétrico es su aplicabilidad a la titulación de soluciones muy diluidas y a sistemas en los que la reacción es relativamente incompleta. Así, por ejemplo, es posible la titulación conductimétrica de una solución acuosa de fenol (kaq≅10-10) aunque el cambio de pH en el punto de equivalencia es insuficiente para un punto finalpotenciométrico o con indicador visual.

Fig. 2. Gráfico de una valoración conductimétrica de una mezcla ácido fuerte y débil.

La técnica tiene sus limitaciones. En particular, se hace menos precisa y menos satisfactoria al aumentar la concentración total de electrolitos. Verdaderamente, el cambio en la conductancia debido al agregado del reactivo titulante puede ser enmascarado considerablemente por altas concentraciones de electrolitos en la solución a titular; en estas circunstancias el método no se puede usar.

La valoración por conductimetría correspondiente a la reacción de un ácido y una base fuerte, por ejemplo el HCl y NaOH, se basa en la siguiente reacción iónica:

Cl−¿+H +¿+Na+ ¿+OH−¿↔ H

2O+Cl−¿+ Na

+¿¿¿¿¿¿¿

Así, en la valoración del HCl, al ir apareciendo en la disolución iones Na+ y por consiguiente desapareciendo H+, irá descendiendo la conductividad de la disolución hasta llegar a un punto llamado punto de equivalencia o de neutralización, en el que la conductividad sólo se debe a los iones Cl−¿+Na+¿¿ ¿ presentes en elmedio. Pero si se sigue añadiendo más cantidad de base fuerte los iones OH−¿¿aparecerán en la disolución, con elconsiguiente aumento de la conductancia de la misma.

Si se trata de valorar un ácido relativamente débil, como el ácido acético, con una base fuerte, la reacción que se produce es la siguiente:

CH 3COOH +Na+¿+OH−¿↔CH 3CO O−¿+Na+¿+H

2O ¿

¿¿ ¿

Inicialmente se produce un pequeño descenso de la conductancia debido a la pequeña cantidad de ácido acético disociado, pero luego va aumentando lentamente como consecuencia de la aparición de iones CH 3CO O−¿¿

y Na+¿¿ hasta llegar al punto de neutralización, donde se produce un aumento brusco de la conductancia debido a la incorporación de un exceso de iones OH−¿¿.

2. Objetivos.

- Evaluar el punto de equivalencia de la reacción ácido-base entre las muestras en la interacción con la base fuerte, utilizando el gráfico de valoración.

- Comparar los vales de conductancia obtenidos para cada muestra con los datos reportados en tablas.

3. Desarrollo experimental.

-Se agregó una alícuota de 25 mL de HCl en un Beacker de 250mL y se diluyo hasta 100mL con agua destilada.

-Se calibró el conductímetro con una solución de KCl 0,01M hasta que marco una conductancia de 1413μs.

-Previo a la titulación se realizó el montaje para la titulación: ajuste del agitador magnético, bureta, barra magnética en el vaso, se insertó el electrodo de vidrio en la solución y se midió la conductancia antes adicionar el titulante (NaOH 2 M). Registrando el valor medido.

-Luego se adicionó volúmenes de NaOH a intervalos de 0,5 mL, registrando la conductancia obtenida para cada volumen

-Se repitió el mismo procedimiento con dos alícuotas adicionales de HCl y CH3COOH.

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4. Resultados y Análisis.4.1 Titulación conductimétrica para un ácido fuerte (HCl). En la titulación se utilizó una alícuota de 25 mL de HCl, se obtuvo la conductancia para cada mL de NaOH agregado; en la tabla 1, se muestran los resultados de la titulación, además de los cálculos pertinentes para hallar su punto de equivalencia correspondiente a 1.5 mL de NaOH con una conductancia de 4320 µc/cm. Se resalta el punto de equivalencia para la valoración, en cada método en su respectiva gráfica. Se puede asociar varios factores que pudieron afectar esta valoración como por ejemplo la hidrólisis de los compuestos, los efectos interionicos que se presentan a medida que va transcurriendo el tiempo y la reacción se va llevando a cabo,

contaminaciones cruzadas.

Tabla 1. Conductancia para el ácido fuerte.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

Gráfica 1. Conductancia HCl

mL NaOH

Cond

ucta

ncia

3

mL de NaOH µc/cm

0,5 81501 5000

1,5 43202 6520

2,5 9000

4.2 Titulación conductimétrica para un ácido débil (CH3COOH).Se realiza la titulación utilizado una alícuota de 25 mL de CH3COOH se obtuvo la conductancia para cada mL de NaOH agregado; en la tabla 2 se observa los resultados de la titulación, además de los cálculos pertinentes para hallar el punto de equivalencia que corresponde a 0.1 de NaOH con una conductancia de 380 µc/cm. Se resalta el punto de equivalencia para la valoración con su respectiva gráfica. Evidentemente en la curva obtenida para esta muestra el titulante disminuye significativamente la conductividad esto puede explicarse debido a la baja concentración de protones por parte del ácido, la conductancia aumentará en la medida que se estabilice la nueva solución.

Tabla 2. Conductancia para el ácido débil.

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

Gráfica 2. Conductancia CH3COOH

mL NaOH

Cond

ucta

ncia

4

mL NaOH µc/cm

0 4400,1 3800,2 4700,3 6100,4 7400,5 8801 1630

1,5 23102 3030

2,5 37603 44704 6630

4.3 Titulación conductimétrica para la mezcla ácido fuerte-ácido débil (HCl-CH3COOH). Se realiza el mismo procedimiento con una alícuota de 25 mL de la mezcla de ácido fuerte - ácido débil, en la tabla 3 se observa los resultados obtenidos así como el punto de equivalencia que corresponde a de 1.2 mL de NaOH con una conductancia de 3690 µc/cm. Se resalta el punto de equivalencia para la valoración con su respectiva gráfica.

Para este caso no es posible evidenciar los dos puntos de equivalencia correspondientes a la mezcla de los ácidos.

Tabla 3. Conductancia para la mezcla (HCl- CH3COOH)

0 1 2 3 4 5 60

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Gráfica 3. Conductancia HCl + CH3COOH

mL NaOH

Cond

ucta

ncia

5

mL NaOhH µc/cm

0 97200,3 9070

0,55 7340

0,6 7000

0,75 6210

0,9 5250

1 4600

1,2 3690

1,55 3890

1,7 4140

2,05 4660

2,5 5340

3 6200

3,5 6870

4 7600

4,5 8360

5 9060

Se expresan los volúmenes que se requieren para alcanzar el punto de equivalencia para titulación en la tabla 4 y se calcula la concentración de tanto de HCl como de CH3COOH.

Tabla 4. Puntos de equivalencia para cada valoración.

Muestra Titulación para el HCl Titulación el CH3COOHTitulación para la mezcla

HCl + CH3COOH

Volumen gastado de NaOH en mL 1,5 0,1 1,2

Concentración (M) (0.12±5,4329*10-4)M (0.008±4,2967*10-4)M

Cálculo para la concentración del HCl

1.5 ml NaOH x2 mmol NaOH

mlNaOHx

1mmol HCl1 mmol NaOH

x1

25 ml CH 3COOH=0.12M

Concentración de CH3COOH

0.1 ml NaOH x2 mmol NaOH

mlNaOHx

1 mmolCH 3COOH

1 mmol NaOHx

125 ml CH3 COOH

=0.008 M

4 Conclusiones.- Se comprobó la metodología de titulación de soluciones por métodos conductimétricos, dando los resultados

esperados y muy similares a la tendencia estipulada teóricamente. - Se determinó la concentración de las muestras HCl y CH3COOH que corresponden a (0.12±5,4329*10-4) M y

(0.008±4,2967*10-4) M respectivamente. - Se observó el punto de equivalencia para las valoraciones conductimétricas ácido -base los cuales se presentan en la

tabla 4.

5 Bibliografía.[1].Guía de laboratorio. Práctica I. Química Analítica IV. Preparación y estandarización potenciométrica de una solución de NaOH aproximadamente 0,1 m [2]. Skoog, West, Holler, Crouch. Fundamentos de química analítica. 8° Ed. [3] Titulaciones Conductimétricas. [En línea]. [Mayo 20 del 2013]. Disponible en la web:<http://www.ciens.ucv.ve:8080/generador/sites/martinezma/archivos/Titulaciones%20Conductimetricas.pdf>

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