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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
QUÍMICA REDISEÑO
Nombre: Cristina Silva Asignatura: Analítica II Fecha: 15/08/ Cuestiones Capitulo 4
1. Definir la zona de viraje de un indicador de neutralización (ácido-base). Es el rango de pH en el cual el indicador experimenta un cambio de color observable durante una valoración ácido-base. Esta zona está ubicada en torno al valor de pKa del indicador y se extiende aproximadamente desde una unidad de pH por debajo del pKa hasta una unidad de pH por encima del mismo. El pKa es el valor de pH en el cual la concentración de formas ácida y básica del indicador es igual, resultando en un color intermedio del indicador. Es importante elegir un indicador cuya zona de viraje se solape con el rango de pH de la valoración para asegurar una correcta medición del punto final de la valoración. 2. Explicar brevemente por qué el pH varía lentamente en algunas zonas de una curva de valoración. El pH varía lentamente en algunas zonas de una curva de valoración debido a que la adición de pequeñas cantidades de sustancia valorante no produce un cambio significativo en el pH de la solución, ya que la concentración de la solución aún tiene un exceso de uno de los reactivos. Una vez que se está acercando al punto de equivalencia, el cambio de pH se vuelve más rápido ya que cualquier adición de sustancia valorante tendrá un efecto significativo en el pH de la solución. El punto de equivalencia es el punto en el que la cantidad de sustancia valorante agregada es suficiente para reaccionar completamente con el analito y el pH cambia dramáticamente debido a que el equilibrio ácido-base se desplaza completamente hacia un solo lado. 3. La fenolftaleína (8,2-9,8) es un indicador adecuado para la valoración de (marcar con una X lo correcto): [ ] Ácidos fuertes con bases fuertes [ ] Ácidos débiles con bases fuertes [ ] Bases fuertes con ácidos fuertes [ X] Bases débiles con ácidos fuertes 4. ¿Qué condición ha de cumplir un indicador para poderse utilizar en la valoración de un ácido débil con NaOH? Para poder utilizar un indicador en la valoración de un ácido débil con NaOH, el pKa del indicador debe estar dentro del rango de pH de la curva de titulación de la valoración. Dado que la NaOH es una base fuerte, el punto final de la valoración estará en una región alcalina de la curva de titulación, por lo que el indicador debe tener una zona de viraje en este rango de pH. Por lo tanto, un indicador adecuado para la valoración de un ácido débil con NaOH debe tener un pKa que caiga dentro del rango de pH 7-10. 5. ¿De qué depende el salto de pH en el punto de equivalencia en una valoración de un ácido con una base?
[X] Fuerza del ácido [ ] Indicador utilizado [X] Concentración del ácido [ ] Temperatura
6. En la tabla siguiente se dan los intervalos de viraje de tres indicadores: Indicador Intervalo de viraje Fenolftaleína (F) 8,0 – 9, Rojo de metilo (RM) 4,8 – 6, Naranja de metilo (NM) 3,1 – 4, **Cuál o cuáles se podrían utilizar para:
- Valoración de HCl con NaOH 0,1 mol L–1. (** F) Se podría utilizar la fenolftaleína como indicador de punto final, ya que el HCl es un ácido fuerte y su punto de equivalencia en la titulación con una base fuerte como NaOH se encuentra en un pH cercano a 7, el cual es el rango de viraje de la fenolftaleína. 2) Valoración de Na 2 CO 3 con HCl 0,1 mol L–1. (F, NM) Para la valoración de Na2CO3 con HCl 0,1 mol L-1 se podrían utilizar dos indicadores diferentes. En primer lugar, se podría utilizar la fenolftaleína como indicador hasta el punto de equivalencia del NaOH, que se encuentra alrededor de pH 8,3. Después de este punto de equivalencia, se podría utilizar el naranja de metilo como indicador hasta el punto final de la titulación, que ocurre alrededor de pH 4,0. La fenolftaleína cambia de incolora a rosa en un intervalo de pH de 8,2 a 10, mientras que el naranja de metilo cambia de amarillo a rosa-rojizo en un intervalo de pH de 3,1 a 4,4, lo que los hace adecuados para su uso en esta valoración específica. 3) Valoración de Na 2 HPO 4 con HCl 0,1 mol L–1. Para la valoración de Na2HPO4 con HCl 0,1 mol L-1 se podría utilizar como indicador de punto final el azul de bromotimol o la alizarina como indicador. El pH de la solución en el punto de equivalencia de la valoración se encuentra alrededor de 4,7, lo que se encuentra dentro del rango de viraje de estos indicadores. 4) Determinación de bórax por valoración con HCl 0,1 mol L–1. (F, NM) Para la determinación de bórax por valoración con HCl 0,1 mol L-1, se podría utilizar la p-toluenosulfonato de feniloftaleína como indicador, ya que el punto final de la valoración se encuentra en un pH cercano a 9,2 y este indicador tiene un rango de viraje alrededor de ese pH. También se podría utilizar el naranja de metilo como indicador, ya que tiene un rango de viraje en un intervalo de pH de 3,1 a 4,4, y aunque no coincide exactamente con el punto final de la valoración, puede ser útil para detectar un posible error en la titulación. 5) Determinación de sales amónicas mediante la destilación del amoniaco formado por adición de un exceso de NaOH, recogida del amoniaco sobre
básica). El pH en la zona de pre-equivalencia (antes del punto de equivalencia) será ligeramente ácido debido al carácter ácido del ácido acético, mientras que en la zona de post-equivalencia (después del punto de equivalencia) el pH será ligeramente básico debido al exceso de NaOH. d) En la valoración de NH4OH con HCl, el pH en el punto de equivalencia se encuentra en un valor cercano a 7. El pH antes del punto de equivalencia será ligeramente básico debido al carácter básico de NH4OH, mientras que en la zona de post-equivalencia (después del punto de equivalencia) el pH será ligeramente ácido debido al exceso de HCl. e) En la valoración de un ácido con pKa = 3,0 con NaOH, el punto de equivalencia se encuentra en un pH alrededor de 10, ya que se trata de la reacción entre un ácido débil y una base fuerte y, por lo tanto, se forma una solución básica en el punto de equivalencia El pH en la zona de pre-equivalencia (antes del punto de equivalencia) será ligeramente ácido debido al carácter ácido del ácido débil, mientras que en la zona de post-equivalencia (después del punto de equivalencia) el pH será alto debido al exceso de NaOH.
9. La figura muestra las curvas de valoración de tres ácidos políproticos, obtenidas con hidróxido de sodio 0,1 mol L–1 como valorante. a) A cuál de las siguientes disoluciones corresponde cada una de las curvas: 1) 25 mL H3PO4 0,1 mol L–1, 2) 25 mL H2SO4 0,1 mol L–1, 3) 25 mL H2C2O4 0,1 mol L–1. b) Proponer métodos volumétricos ácido-base para la determinación de los ácidos anteriores, comentando qué indicador sería el más adecuado y el volumen de valorante que se necesitaría en cada caso. A. H3PO4 0,1 mol L– B. H2C2O4 0,1 mol L– C. H2SO4 0,1 mol L–
H 3 PO 4 (pKa1 = 2,1, pKa2 = 7,2, pKa3 = 12,3); H 2 SO 4 (pKa2 = 1,9); H 2 C 2 O 4 (pKa1 = 1,3 pKa2 = 4,3) Para la determinación del ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) 0,1 mol L-1 se puede utilizar hidróxido de sodio (NaOH) como valorante y fenolftaleína como indicador. El punto final de la valoración se alcanza cuando la solución adquiere un color rosa claro. El volumen de valorante necesario se puede calcular a partir de la ecuación de neutralización: H 3 PO 4 + 3NaOH → Na 3 PO 4 + 3H 2 O Para neutralizar 1 mol de H3PO4 se necesitan 3 moles de NaOH. Si se desea preparar una solución de H3PO4 0,1 mol L-1, se necesitan 0, moles de H 3 PO 4 por litro de solución. Por lo tanto, para neutralizar 0, moles de H 3 PO 4 se necesitan 0,3 moles de NaOH. Por lo tanto, se necesitarán 30 ml de NaOH 0,1 mol L-1 para neutralizar 100 ml de H 3 PO 4 0,1 mol L-1. Para la determinación del ácido oxálico (H 2 C 2 O 4 ) 0,1 mol L-1 se puede utilizar hidróxido de sodio (NaOH) como valorante y rojo de metilo como indicador. El punto final de la valoración se alcanza cuando la solución adquiere un color rosado intenso. El volumen de valorante necesario se puede calcular a partir de la ecuación de neutralización: H 2 C 2 O 4 + 2NaOH → Na 2 C 2 O 4 + 2H 2 O Para neutralizar 1 mol de H 2 C 2 O 4 se necesitan 2 moles de NaOH. Si se desea preparar una solución de H 2 C 2 O 4 0,1 mol L-1, se necesitan 0, moles de H 2 C 2 O 4 por litro de solución. Por lo tanto, para neutralizar 0, moles de H 2 C 2 O 4 se necesitan 0,2 moles de NaOH. Por lo tanto, se necesitarán 20 ml de NaOH 0,1 mol L-1 para neutralizar 100 ml de H 2 C 2 O 4 0,1 mol L-1. Para la determinación del ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) 0,1 mol L-1 se puede utilizar hidróxido de sodio (NaOH) como valorante y azul de bromofenol como indicador. El punto final de la valoración se alcanza cuando la solución adquiere un color verde-azulado. El volumen de valorante necesario se puede calcular a partir de la ecuación de neutralización: H 2 SO 4 + 2 NaOH → Na 2 SO 4 + 2 H2O Para neutralizar 1 mol de H 2 SO 4 se necesitan 2 moles de NaOH. Si se desea preparar una solución de H2SO4 0,1 mol L-1, se necesitan 0, moles de H 2 SO 4 por litro de solución. Por lo tanto, para neutralizar 0, moles de H 2 SO 4 se necesitan 0,2 moles de NaOH. Por lo tanto, se necesitarán 20 ml de NaOH 0,1 mol L-1 para neutralizar 100 ml de H 2 SO 4 0,1 mol L-1. El azul de bromofenol es un indicador adecuado
12. Suponiendo que una especie sólida HA tiene las características de un patrón primario, ¿para qué se utilizará? (Marcar con una X.) [ ] Para estandarizar disoluciones de bases [X ] Para estandarizar disoluciones de ácidos [ ] Para ambos fines 13. ¿Cuándo influye la carbonatación de las disoluciones de NaOH cuando éstas se emplean para valorar ácidos fuertes? [ X] Cuando se emplea fenolftaleína [ ] Cuando se emplea naranja de metilo [ ] Cuando se realiza la valoración en ausencia de luz solar. Indicar el sentido del error debido a la carbonatación: [ X] Por exceso [ ] Por defecto 14. Indicar, de las siguientes sustancias, cuáles se pueden utilizar como patrón primario para estandarizar una disolución de NaOH: [ ] Ácido nítrico [ ] Carbonato de sodio [ ] Ácido sulfámico [ X] Ftalato ácido de potasio [ ] Ácido sulfúrico [ ] Ácido perclórico 15. Para determinar la acidez de un vinagre se realiza una valoración ácido-base con NaOH como valorante. Previamente la disolución de NaOH se estandariza con ftalato ácido de potasio. ¿Cuál es el estándar secundario? ¿Cuál es el estándar o patrón primarios? ¿Cuáles son los estándares químicos? El estándar secundario es la disolución de NaOH. El estándar o patrón primario utilizado para la estandarización de la disolución de NaOH es el ftalato ácido de potasio. Los estándares químicos son el vinagre y el NaOH.
