sábado, 7 de junio de 2008

DETERMINACION DE LA ACIDEZ DEL AGUA

Práctica de Laboratorio

Determinación de la acidez del agua.

El agua es una de las sustancias químicas más familiar, abundante y de mayor significación para la vida.
El agua químicamente pura es un electrolito débil cuya disociación se representa por:
2 H2O (l) = H3O+ (ac) + OH- (ac)

y K0 (H2O) = c(H3O+). c(OH-)

donde K0 (H2O) se conoce como constante del producto iónico del agua y a 25ºC K0 (H2O) = 1.10-14, por lo que c(H3O+) = c(OH-) = 1. 10-7 mol.L-1 y se dice que el medio es neutro.
Una forma de expresar el carácter ácido o básico de una disolución es mediante el pH de la misma.
Se define el pH como: pH = - log c(H3O+) y pOH = - log c(OH-).
Es fácil deducir que: pH + pOH = 14
Resumiendo:

Si
c(H3O+)
pH
medio
c(H3O+) = c(OH-)
= 1. 10-7 mol.L-1
= 7
neutro
c(H3O+) > c(OH-)
> 1. 10-7 mol.L-1
< 7
ácido
c(H3O+) < c(OH-)
< 1. 10-7 mol.L-1
> 7
básico

El agua que se encuentra en la naturaleza no es pura, pues contiene gases y sales disueltas, por lo tanto su pH ¹ 7.
Así por ejemplo la presencia de CO2 disuelto en el agua hace que la misma sea ligeramente ácida.
CO2 (ac) + H2O = HCO3- (ac) + H3O+ (ac)

La presencia de aniones disueltos en el agua como el HCO3- y el CO32-, le proporciona un carácter básico a la disolución.
CO32- (ac) + H2O = HCO3- (ac) + OH- (ac)
HCO3- (ac) = CO2 (ac) + OH- (ac)

La acidez de una disolución dependerá de la extensión de la disociación del ácido disuelto.
La acidez real o efectiva depende sólo de la c(H3O+) y se determina mediante indicadores ácido – base o medidores de pH ( pHmetro).
Los indicadores ácido – base son ácidos o bases orgánicos débiles que se caracterizan porque sus especies conjugadas disociadas tienen un color diferente al de las especies no disociadas.
HInd (ac) + H2O = Ind- (ac) + H3O+ (ac)
color 1 color 2
Evidentemente este equilibrio se verá afectado por la c(H3O+) que presente la disolución donde se añade el indicador.
Cuando la c(H3O+) de la disolución es tal que:
se observa el color correspondiente a la forma Ind-, o sea el color 2.
Si por el contrario, la c(H3O+) de la disolución es tal que:

se observa el color 1.

Si se observa un color intermedio entre 1 y 2 a ese intervalo de pH, donde esto ocurre, se le llama zona de viraje del indicador y corresponde a un valor de pH = pKHind ± 1.
Ejemplo:

Indicador

Zona de viraje

tornasol
rojo
4,5 – 8,3
azul
rojo neutro
rojo
6,8 – 8,0
amarillo

Con un indicador ácido base se puede determinar el pH aproximado de una disolución. Así, por ejemplo si una disolución toma color rojo, cuando se le añaden gotas de rojo neutro, sólo se podrá afirmar que su pH < 6,8. Si se utilizan varios indicadores se puede precisar más este valor. Por ejemplo si a otra porción de esa disolución se le añaden gotas de tornasol y toma color violáceo, esto quiere decir que el pH está dentro de la zona de viraje. Como resultado de las dos observaciones se puede concluir que el pH de la disolución está entre 4,5 – 6,8.
El pH de una disolución puede ser medido con mayor exactitud usando un pHmetro, un aparato electrónico, que consta de un electrodo que se introduce en la disolución de pH desconocida.
En líneas generales, el funcionamiento del pHmetro se basa en que el electrodo contiene una disolución ácida encerrada en una membrana de vidrio especial que permite la migración de los iones H3O+. Si la disolución desconocida tiene un pH diferente a la disolución dentro del electrodo, se establece una diferencia de potencial, la cual se registra en la escala de pH que presenta el equipo. El pHmetro permite medir el pH con una precisión de 2 cifras decimales.
La acidez total o analítica considera la concentración total de ácido, incluye a la concentración de los iones y a la de las moléculas sin disociar y se determina por análisis volumétrico.
El análisis volumétrico es una técnica analítica, mediante la cual se puede determinar la concentración de una disolución (denominada problema), conocidas la concentración de otra disolución (denominada patrón) y los volúmenes de ambas que reaccionan.
Las valoraciones ácido – base son un ejemplo del análisis volumétrico. En las mismas es muy importante determinar el punto de equivalencia o estequiométrico, que es cuando se ha añadido disolución patrón para que reaccione exactamente con la cantidad de disolución problema o viceversa.
Este punto es frecuentemente marcado por un cambio de color que experimente un indicador ácido – base, que se añade al sistema y se denomina punto final de la valoración. Se debe escoger un indicador de modo tal que el punto final de la valoración coincida lo más posible al punto estequiométrico.
También será muy importante en el análisis volumétrico, la precisión de los instrumentos con los que se miden los volúmenes de las disoluciones, utilizándose para ello pipetas y buretas.
Para el cálculo de la concentración de la disolución problema se utiliza la ecuación de la ley fundamental de la volumetría.

c(X/z*)prob. V(D)prob = c(X/z*)patrón. V(D)patrón

Recuerde que si el número de equivalencia z* = 1 c(X/z*) = c(X)

Técnica operatoria

· Anote la clave de la muestra de agua entregada.
· Determinación de acidez real
1. Tome 4 tubos de ensayos y en cada uno añada 5 mL de agua.
2. En uno de ellos introduzca una tira de papel universal de pH. Anote el color.
3. En los otros añada en cada uno 2 o 3 gotas de un indicador diferente. Anote los colores observados.
4. En un vaso de precipitado de 25 mL añada 20 mL de agua y mida el pH en el pHmetro. Anote el valor.
· Determinación de acidez total.

Tome 3 erlemeyer y añada a cada uno 50 mL de la muestra de agua medida con bureta. Añada 1 gota de disolución de tiosulfato de sodio para eliminar el dicloro libre.
Añada a cada uno 2 o 3 gotas de metil naranja.
Valore con disolución patrón de ácido clorhídrico hasta que observe el primer cambio de color. Anote el volumen de ácido consumido en cada valoración.

Autopreparación.
Estudie lo referente a:
v Concepto de pH. Determinación experimental del mismo. Fundamento y precisión del pHmetro.
v Acidez real y total.
v Indicadores ácido- base. Aplicaciones.
v Análisis volumétrico. Valoraciones ácido- base.
v Buretas y pipetas. Usos.
2. Informe previo.
v Anotar colores y zona de viraje para los indicadores: fenoftaleína, metil naranja y bromotimol azul.
v Plantear la ley de la volumetría para la valoración a realizar en la práctica.
v Buscar la toxicidad y peligrosidad del HCl (ac) y las medidas de seguridad a tener en cuenta.
Informe final

Práctica de Laboratorio. Determinación de la acidez del agua.

Nombre:________________________________________________________

Clave de la muestra:________

Determinación de la acidez real.

Indicador
Color
pH aproximado
Fenolftaleína


Metil naranja


Bromotimol azul


Papel Universal


Muestra de agua
----------


Medición de pH en el pHmetro:_______

Haga un análisis de cual de los dos métodos usados es más exacto para determinar la acidez real de una muestra.



Cálculo de c(OH)-



Determinación de la acidez total.

Concentración de la disolución patrón.
c(HCl) =
Volumen de muestra usada
V(muestra) =
Volumen de HCl(ac) consumido
Valoración 1
Valoración 2
Valoración 3



Volumen de HCl(ac) promedio
V (D)HCl =

Cálculo de la c(OH )- de la muestra:







Explique porque son tan diferentes las dos c(OH)- calculadas