Técnicas de Laboratorio

Valoración Ácido-Base

Introducción

Hemos realizado en esta ocasión una valoración ácido-base. Se trata de una técnica o método de análisis muy común para conocer la concentración exacta de una disolución ácida mediante la neutralización de la misma con una solución básica de concentración conocida o viceversa. También recibe el nombre de Volumetría ya que es la medida del volumen de las disoluciones la que nos permite conocer la concentración de la mismas.

En nuestro laboratorio hemos creado una disolución ácida a partir de ácido clorhídrico (HCl) de concentración 0,1M y 0,5L de volumen y una disolución básica a partir de Hidróxido de Sodio (NaOH) también a 0,1M y 0,5L de volumen. A pesar de conocer ambas concentraciones, la valoración nos permitirá comprobar la exactitud en la preparación de las mismas así como el error cometido y el hecho de que lo difícil que es afirmar que hemos preparado una disolución, por ejemplo, "0,1M".

Objetivos

Los objetivos principales fueron, como ya mencionamos anteriormente, comprobar la exactitud en la concentración de las disoluciones, además de aprender los fundamentos de la técnica de la valoración ácido-base y los diferentes indicadores que se pueden utilizar. Por otra parte, un objetivo importante es comprender el concepto de PH y como esta técnica se basa en cálculos relacionados con el mismo.

Datos

Para preparar las dos disoluciones realizamos los cálculos pertinentes:

En el caso del HCl, el reactivo viene con una concentración del 37 %, a tener en cuenta en la medida.

0,5L (0,1M) implican 0,05 mol de HCl x 36,5 g/mol de HCL = 1,825 g de HCl.

1,825 g de HCl x (100 g de disolvente/37 g de HCl) = 4,3 g de reactivo al 37 %.

Con el NaOH no tenemos que considerar ningún grado de pureza.

0,5L (0,1M) implican 0,05 mol de NaOH x 40 g/mol de NaOH = 2 g de NaOH.

Se han elegido estas concentraciones ya que al tratarse de soluciones corrosivas y peligrosas, hay que priorizar siempre la seguridad en el laboratorio.

Procedemos a pesar las cantidades de los reactivos en la balanza y apuntamos las cantidades. Se ha pesado más de la cuenta ya que algunos reactivos se encontraban en forma de lentejas o cuentas, lo que no nos permitía determinar la cantidad exacta que queríamos. Preparamos las disoluciones pues, con 4,95 g de HCl y 2,3 g de NaOH. Ambos reactivos se disuleven con una pequeña cantidad de agua en un vaso de precipitado y después se introducen en un matraz aforado de medio litro donde se añadirá agua hasta completar el volumen, cuidando siempre de lavar bien el vaso de precipitado con el agua que se va añadiendo al matraz para asegurarnos de que la disolución cuenta con todo el material que hemos pesado. Repetimos el proceso para el ácido y la base.

Una vez que contamos con las disoluciones preparadas montamos un soporte con una pipeta de 25 mL con llave en la boca para poder controlar la caída del ácido. En un Erlenmeyer de 100mL colocaremos 10 mL de la disolución de NaOH y añadimos unas gotas del indicador. Los indicadores son compuestos, generalmente orgánicos que reaccinan al encontrarse en una disolución de un PH determinado. Cada indicador cambia de color en un PH ligeramente diferente y eso permite seleccionar uno u otro según la valoración que realicemos. El más común es la fenolftaleína que cambia a fucsia desde prácticamente una disolución incolora. Al no contar con este indicador hemos probado diferentes como Rojo de Metilo, Rojo Congo o Azul de Metilo. Al tratarse de una técnica basada en una reacción de neutralización trataremos de buscar un indicador que reaccione en ambientes de PH próximos al neutro.

Análisis de los Datos

Llevamos a cabo el proceso con cuidado, añadiendo el ácido al Erlenmeyer con la disolución básica y el indicador lentamente y, al final, gota a gota a la misma vez que removemos. Es importante la precisión para conocer con cuanto volumen de ácido hemos conseguido neutralizar la base y así conocer la concentración de la misma. En nuestro caso, en todas las ocasiones tuvimos que emplear mas de 10 mL de ácido (10,4 mL la primera ocasión, 10,4 mL la segunda y 10,20 mL la tercera y última), lo que nos indica que la disolución de NaOH estaba más concentrada que la de HCl.

Si contásemos con una sonda de PH que permitiese medir el PH durante el proceso se obtendría una gráfica parecida a la siguiente en l que se observa como el PH desciende bruscamente en el momento de la neutralización. Vemos las dos posibilidades, valorando la concentración de NaOH, nuestro caso, a la derecha, y valorando la concentración de HCl, a la izquierda.

En el caso de querer conocer con mayor exactitud la concentración de la disolución, por ejemplo, de NaOH, se puede emplear otra técnica mediante el uso de un patrón primario, el Biftalato de Potasio. Para ello se prepararía una disolución con el Biftalato y fenolftaleína como indicador y se llevaría a valoración con la disolución de NaOH. Apuntamos el volumen en el que "vira" y se calcularía el llamado factor "F" mediante la siguiente fórmula:

Conclusión

Finalmente la concentración exacta sería la Aproximada multiplicada por el factor "F". Cabe destacar que para realizar este proceso de manera correcta se requiere el uso de una balanza analítica con una precisión de alrededor de 4 decimales entre otras medidas que, en nuestro caso no disponemos. 

Sin embargo, esta valoración nos ha servido para objetivo que planteamos al comienzo, comprobar la exactitud de la disolución preparada así como aprender el funcionamiento de esta y otra técnica como es la del Biftalato de Potasio.

Webgrafía

Para elaborar este pequeño informe se han ampliado los conocimientos del uso del Biftalato en los siguientes enlaces, junto a los que se añaden los enlaces a las fotos correspondientes (Gráfica). El resto de fotos han sido tomadas en nuestro propio Laboratorio durante la práctica.

• https://lidiaconlaquimica.wordpress.com/2015/07/30/valoraciones-acido-base/
• http://www.ciens.ucv.ve:8080/generador/sites/lfqf/archivos/estandarizacion.pdf