CualiA_DanielaMelchor: 2.3 DETERMINACIÓN DEL pH DE SUSTANCIAS POR MÉTODOS EXPERIMENTALES Y EMPLEANDO ECUACIONES MATEMÁTICAS (Práctica No.4)

2.3 DETERMINACIÓN DEL pH DE SUSTANCIAS POR MÉTODOS EXPERIMENTALES Y EMPLEANDO ECUACIONES MATEMÁTICAS (Práctica No.4)

Objetivo:

Determinar el pH de soluciones ácidas y básicas o alcalinas, comparando el valor calculado por fórmulas, para confirmar la veracidad y utilidad de éstas últimas. Así mismo, comprobar que a medida que una solución es más diluida, los valores de acidez o basicidad disminuyen.

Materiales y equipos:

· Matraz aforado de 100 ml

· Etiquetas grandes

· 4 vasos de precipitado de 250 ml

· Agitador

· Balanza granataria

· 2 charolitas de papel aluminio

· Material de limpieza

· Vaselina

· Cucharas de plástico

· Pipeta aforada de 10 ml

· Pipeta graduada de 5 ml

· Potenciómetro

· Perilla

· Pizeta

Reactivos:

· Agua destilada

· Ácido clorhídrico

· Hidróxido de sodio

· Ácido acético (vinagre)

· Hidróxido de amonio

Tiras de papel pH

Técnica:

En cada vaso de precipitado coloca las etiquetas de “Ácido fuerte”, “Ácido débil”, "Base fuerte” y “Base débil”.
Realiza los cálculos para preparar 100 ml de solución 0.1 N de HCl, NaOH, NH₄OH. Es importante anotar de cada de frasco su densidad (marcada como peso o gravedad específica), pureza o concentración también llamada ensayo), etc. Estos datos te servirán para efectuar correctamente tus cálculos.
Colocar 25 ml de solución de HCl en el vaso que diga ácido fuerte.
Coloca 25 ml de ácido acético (vinagre), usando sin diluir, en el vaso con la etiqueta de ácido débil.
Coloca 25 ml de NaOH en el vaso con etiqueta base fuerte.
Por último, coloca 25 ml de solución de NH₄OH en el vaso con etiqueta de base fuerte.
Mide el pH de cada solución y registra.
Realiza el cálculo del pH de cada una de tus soluciones, de acuerdo a las ecuaciones matemáticas, compara tus resultados.
Toma 10 ml de HCl 0.1 N y diluye en proporción 1:10 (en un matraz aforado de 100 ml). Mide nuevamente el pH de esta solución diluida y efectúa el cálculo para comparar ambos resultados.
Toma 10 ml de HCl de la solución anterior y vuelve a diluir 1:10, mide nuevamente el pH y calcula el valor por fórmula.
Anota tus observaciones, realiza tus cálculos y tus esquemas.
Realiza el mismo procedimiento para el hidróxido de sodio y el ácido acético (diluyendo 1:10 en dos ocasiones cada uno). Registrando cuidadosamente tus resultados.
Compara los resultados calculados teóricamente con los valores obtenidos con mediciones directas (tiras de papel o potenciómetros).

g Tabla de datos:

Compuesto	pH inicial	1ra dilución	2da dilución
HCl (ácido fuerte)	1	2	4
C₂H₄O₂ (ácido débil)	2	3	4
NaOH (base fuerte)	14	12	11
NH₄OH (base débil)	10	9	7

Cálculos:

Para prepara las soluciones

100 ml de HCl 0.1 N

PM= 36.45

PE= PM/1

PE= 36.45

E= N x V

E= 0.1 x 0.1

E= 0.01

Gr= E x PE

Gr= 0.01 x 36.45

Gr=0.3645

100 ml ---- 38 gr

X ----- 0.3645

X= 0.95 ó 1gr

100 ml de NH₄OH

PM= 35

PE=PM/1

PE=35

E= N x V

E= 0.1 x 0.1

E= 0.01

Gr= E x PE

Gr=0.01 x 35

Gr= 0.35

100ml ---- 28 gr

X ---- 0.35 gr

X= 1.25

100 ml de NaOH 0.1 N Pureza= 100%

PM= 39.98

PE= PM/1

PE= 39.98

E= N x V

E= 0.1 x 0.1

E= 0.01

Gr= E x PE

Gr=0.1 x 39.98

Gr= 0.39 ó 0.4gr

Cálculos para la comprobación del pH obtenido

o HCl

Ph = -log [ H⁺]

Ph = -log [ 0.1 ] = 1

Ph = -log [0.01]=2

Ph= -log [0.001]=3

o C₂H₄O₂

Ph= -log [H⁺]

2.5/1 = -log [H⁺]/ -1

[ -2.5= log (H⁺)]

10^-2.5= [H⁺]

[H⁺] = 3.16227x10³= 0.00316227

[H⁺] = ÖKaCa

[0.00316227]= Ö1.8x10^-5Ca

[0.00316227]^|2=1.8x10^-5Ca

Ca= 0.5555

[H⁺] = ÖKaCa

[H⁺] =Ö1.8 x 10^-5(0.5555)

[H⁺] = 3.162x 10^-03

PH= -log [3.162x10^-03] = 2.5

[H+]= ÖKaCa

[H⁺]=ÖKaCa

[H⁺] = 1.8x10^-5(0.05555)

[H⁺] = 9.999x10^-04

PH= -log [9.999x10^-04]=3

[H⁺]=ÖKaCa

[H⁺] =1.8x10^-5(0.005555)

[H⁺] = 3.162x10^-04

PH=-log[3.162x10^-04]=3.5

o NH₄OH

[H⁺]=ÖKbCb

= Ö1.8x10^-5(0.1)

= 1.34x10^-03

POH= -log[OH^-]

POH=-log [1.34x10^-03]

POH= 2.87

PH+POH= 14

PH=14-2.87

PH=11.13

[H⁺]= ÖKbCb

=Ö1.8x10^-5(0.01)

=4.24x10^-04

POH =-log[OH^-]

POH= -log [4.24x10^-04]

POH=3.37

PH+POH= 14

PH=14-3.37

PH=10.63

[H⁺]=ÖKbCb

=Ö1.8x10^-5(0.001)

= 1.34x10^-04

POH= -log[OH^-]

POH= -log [1.34x10^-04]

POH= 3.87

PH+POH= 14

PH=14-3.87

PH=10.13

o NaOH

PH=-log[OH^-]

POH=-log (0.1) = 1

POH= -log (0.01) =2

POH= -log (0.001) = 3

0.1

PH+POH=14

PH=14-1

PH=13

0.01

PH+POH=14

PH=14-2

PH=12

0.001

PH+POH=14

PH=14-3

PH=11

Tabla comparativa

pH obtenido de manera instrumental			pH obtenido con cálculos matemáticos
Compuesto	pH inicial	1ra dilución	2da dilución	pH inicial	1ra dilución	2da dilución
HCl (ácido fuerte)	1	2	4	1	2	3
C₂H₄O₂ (ácido debil)	2	3	4	2.5	3	3.5
NaOH (base fuerte)	14	12	11	11.13	10.63	10.13
NH₄OH (base debil)	10	9	7	13	12	11

Cuestionario:

1.- ¿Qué es un potenciómetro?

El pH-metro es un sensor utilizado en el método electroquímico para medir el pH de una disolución.
La determinación de pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una fina membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de protones. En consecuencia se conoce muy bien la sensibilidad y la selectividad de las membranas de vidrio delante el pH.

2.- Investiga los diferentes tipos de papel pH

El Papel tornasol o Papel pH es utilizado para medir la concentración de Iones Hidrógenos contenido en una sustancia o disolución. Mediante la escala de pH, la cual es clasificada en distintos colores y tipos.

ü El papel de tornasol rojo, cambia su color a azul con soluciones alcalinas.

ü El papel de tornasol azul, cambia su color a rojo con soluciones ácidas.

3.- Investiga cómo se prepara un papel para identificar ácidos y bases caseros.

El extracto de col lombarda es uno de los extractos vegetales con más cambios de color, mientras que el extracto obtenido a partir de pétalos de rosa, es prácticamente incoloro en un intervalo bastante amplio del pH, adquiriendo coloración pH tanto ácido como básico.

El procedimiento es el siguiente…

v Se trocea finamente la col

v Se coloca en un recipiente y se pone en ebullición durante 10 min.

v Se deja enfriar

v Se filtra el líquido de las hojas usando un embudo con papel filtro

v El líquido que se ha obtenido es el indicador de pH

v Se coloca en tiras de papel cartoncillo, o cartulina gruesa)

v Así podrás identificar el pH siguiendo la escala siguiente:

4.- Defina el término electrolito

Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones en su composición orbitando libres, los que le ayudan a comportarse como un conductor eléctrico. Debido a que generalmente se encuentran iones en una solución, los electrólitos también son conocidos como soluciones iónicas, pero también son posibles electrolitos fundidos y electrolitos sólidos

5.- Encuentra el valor de la constante de disociación del ácido acético y del hidróxido de amonio.

Compuesto	Valor de disociación
NH₄OH	1.8x10^-5
C₂H₄O₂	1.8x10^-5

6.- Cómo se comporta la acidez y la basicidad de una solución cuando se diluye?

A medida que una solución es más diluida, los valores de acidez y basicidad disminuyen. También el grado de acidez o basicidad dependerán del grado en que se disocian y forman el electrolito.

Conclusión

En esta práctica logramos comprobar que la escala del pH no es lineal sino logarítmica y la base de esta es 10. También tenemos que tomar en cuenta que ácidos débiles y ácidos fuertes disocian [H⁺], y que bases fuertes y bases débiles disocian [OH^-]

El objetivo de esta práctica era comprobar que tanto el grado de acidez o basicidad disminuyen a través de las diluciones. Para comprobar esto, medimos el pH, empleando métodos instrumentales, como métodos de ecuaciones matemáticas. Primero se hizo de manera instrumental y posteriormente comprobamos de manera matemática. Algunos coincidieron.

En conclusión podemos decir que a medida que una solución es más diluida, los valores de acidez y basicidad disminuyen.

Evidencias:

CualiA_DanielaMelchor

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