Definición
La alcalimetría es un Método de análisis volumétrico que permite la valoración cuantitativa de un ácido mediante la neutralización con una base de concentración conocida.
Es decir para determinar la acidez de una sustancia o solución problema mediante titulación con una solución valorada básica.
El álcali suele ser óxido, hidróxido o un carbonato del grupo de los alcalinos. Éstos desempeñan una función de bases fuertes, siendo bastante solubles en agua, como por ejemplo el amoniaco.
En cuanto a las soluciones alcalinas son muchas pero entre las más empleadas destaca: NaOH. Otras disoluciones como KOH, NH4OH, etc. tienen ciertas desventajas por lo cual se usan poco.
Ejemplo:
En el caso de un álcali, para preparar una solución y valorarla se utiliza una solución de NaOH; es decir, una base fuerte. Se pesan unos 4.02 gr de NaOH disuelto en agua destilada previamente hervida, hasta alcanzar el volumen final de un litro, con el fin de preparar la disolución. Seguidamente se añaden unas pocas gotas de indicador, que en este caso puede ser fenolftaleína, y se titula con ácido clorhídrico: HCl, y ya se pueden anotar los resultados.
Se representa por la siguiente reacción química:
H+ + OH- ? H2O
Analito Titulante Producto
HIDRÓXIDO DE SODIO
Es la base que más se utiliza, siempre esta combinada con pequeñas cantidades de impurezas de las cuales, la más grave es el carbonato de sodio, es extremadamente higroscópico y absorbe dióxido de carbono de la atmosfera transformándose en el correspondiente carbonato de acuerdo a la siguiente reacción.
CO2+ 2CO- ?CO3-2 + H2O
Las soluciones de hidróxido de sodio, aunque sean diluidas, atacan lentamente al vidrio y se contaminan con silicato.
HIDRÓXIDO DE POTASIO
El hidróxido de potasio, base fuerte; también reacciona con el dióxido de carbono, pero su uso es limitado debido a que su precio es más elevado que el hidróxido de sodio.
HIDRÓXIDO DE BARIO
Representa el inconveniente de que la mayor parte de las sales de bario son insolubles en agua y en soluciones alcalinas, su principal ventaja es que la solución está siempre libre de carbonatos, minimizando el "error por carbonatos". Como el hidróxido de bario tiene una solubilidad limitada en agua, la concentración de sus soluciones no puede estar más allá de 0.05N.
HIDRÓXIDO DE AMONIO
No se utiliza como reactivo valorante, debido a la volatilidad del amoniaco aun en soluciones diluidas y por ser una base débil.
Ninguno de los hidróxidos sólidos mencionados puede obtenerse puros, de modo que, una solución valorada no se puede preparar directamente, disolviendo un peso conocido en agua y diluyendo a volumen definido. Básicamente estos inconvenientes se deben a dos razones:
• Por ser fuertemente hidroscopicas.
• Contener cierta cantidad de carbonato.
Estos problemas determinan errores en las titulaciones, por lo que es necesario considerar los métodos para preparar soluciones de álcalis, libre de carbonatos y eliminar el llamado error de carbonato. El ión carbonato es una base, pero se combina con el ion hidrogeno en dos etapas.
CO3-2 + H+ ? HCO3- + H2O
HCO3- + H+ ? CO2 + H2O
Si se utiliza fenolftaleína como indicador, el cambio de color ocurre cuando la reacción inicial se completa, esto, cuando el ión carbonato ha reaccionado solo con un ión hidrogeno. Esto ocasiona un error, puesto que para la formación de un carbono se emplea dos iones OH.
Si se utiliza el naranja de metilo como indicador, el cambio de color sucede cuando la segunda reacción se completa y no existe ningún error, ya que cada ión carbonato se combina con dos iones hidrogeno. Sin embargo, la fenolftaleína es el indicador adecuado para las titulaciones de ácidos débiles; si el titulante ha absorbido CO2 se originara un error.
PREPARACIÓN DE LA SOLUCION N/10 DE HIDROXIDO DE SODIO LIBRE DE CARBONATOS.
Existen varios métodos para eliminar los carbonatos y entre ellos tenemos:
1. Por lavado con agua destilada de las lentejas de NaOH que elimina los carbonatos en su superficie.
2. Se separa el CO3-2 agregando un ligero exceso de solución de BaCl2 o de Ba(OH)2, agitando y dejando que sedimente el precipitado. Ejemplo para 100g. de NaOH, se agrega 10g, de Ba(OH)2.8H2O u 8g. de BaCl2.8H2O.
3. Si se prepara una solución concentrada de NaOH (pesos iguales de NaOH y agua), se cubre y se deja reposar un cierto tiempo, entonces el CO3-2 sedimenta, por ser insoluble en este medio; el líquido sobrenadante puede separarse y luego diluirse adecuadamente. La concentración de esta solución es de más o menos 17N a 19N. Su normalidad se determina mediante valoración con un acido estandarizado. Para preparar una solución N/10 de NaOH 1:1 (50% de reactivo y 50% de agua) para luego partir de él prepara por disolución la solución N/10 de NaOH para un volumen deseado.
VALORACIÓN DE LA SOLUCIÓN DE HIDRÓXIDO DE SODIO
Para la siguiente estandarizar las soluciones alcalinas se utilizan los siguientes patrones primarios ácidos, sólidos.
1. BIFTALATO ACIDO DE POTASIO (KHC8H4O4=204,23G).
Tiene una pureza del 99.95% peso equivalente alto y no es hidroscopio. Es un ácido débil, útil únicamente para la estandarización de soluciones de bases fuertes; empleando fenolftaleína como indicados. La reacción de neutralizador es:
HC8H4O4- + OH- ? C8H4O4= + H2O
2. ACIDO BENZOICO (C6H5COOH=122.12gr).
Es muy ligero y muy difícil de manipular en la pesada, es de alto peso equivalente, es insoluble en agua y soluble en soluciones acuoso – alcohólicas. Indicador es la fenolftaleína.
C6H5COOH + OH- ? C6H5COO- + H2O
3. ACIDO OXALICO (H2C2O4.2H2O=126.07gr).
Su inconveniente es la cierta inseguridad en el contenido de agua, se valora con fenolftaleína.
H2C2O4 + 2OH- ? C2O4= + H2O
4. ACIDO SULFANICO (NH2SO3H=97.09gr).
Es soluble en agua, pero hidroliza un poco en disolución
NH2SO3H + H2O ? NH4+ + H+ + SO4=
Este fenómeno no modifica su peso equivalente.
Fundamento teórico
Para preparar una solución y valorarla en el caso de un álcali, utilizaremos una solución de hidróxido sódico, es decir, una base fuerte.
Pesamos unos 4.02 gr. de NaOH, disuelto en agua destilada previamente hervida, hasta alcanzar el volumen final de un litro, con el fin de preparar nuestra disolución.
Seguidamente, añadimos unas pocas gotas de nuestro indicador, que en este caso puede ser fenolftaleina, y titularemos con el ácido (del ejemplo anterior), y ya podremos anotar nuestro gasto.
MATERIALES
-Soporte universal
-Pipeta
-Bureta
-Matraz Erlenmeyer
REACTIVOS:
-NaOH
-Fenolftaleína
-Ftalato acido de potasio
PROCEDIMIENTO
A.-Lavar todos los materiales.
B.-Utilizar la solución de NaOH y relavar la bureta
C.-Pesar el biftalato de potasio, y diluirlo con agua destilada aproximadamente de 20 – 30 ml y luego agregarle 3 gotas de fenolftaleína
1era Muestra 2da Muestra Pesó
0.2069gr 0.2090gr
D.-Agregar gota a gota NaOH con ayuda de la bureta hasta que elbiftalato de una coloración rosada.
OPERACIONES RESPECTIVAS PARA DETERMINAR LA CONCENTRACIÓN DEL NaOH
muestra ll
Peso
0.2069
Gasto
9.5
Numero de milimoles deH
+
0,2042 g Ftalato —- 1 mmol0.2069 g Ftalato—-X mmolX=1.013222331 mmol
Formula
# milimoles de H
+
= # milimoles de OH
–
1.01mmol H = MNaOH .
Vml (gasto)MNaOH
= 1.01/ 9.5 = 0,1066
Muestra ll
Peso
0.2090
Gasto
9.7
Numero de milimoles deH
+
0,2042 g Ftalato —- 1 mmol0.2090 g Ftalato—-X mmolX=1.023506366 mmol
Formula
# milimoles de H
+
= # milimoles de OH
1.02mmol H = MNaOH .
Vml (gasto)MNaOH
= 1.02/ 9.7 = 0,1055
(Muestra 1 + Muestra 2) / 2 = Molaridad Final
Resultado Final0.1066 + 0.1055 / 2 = 0.10605M
PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR SOLUCIÓN BÁSICA
Hidróxido de sodio M = 40gr.
V. N = M/ PE
M= V*N*PE
M NaOH = o,1 eq-g/L * 40g/eq-g * o.1 L
M = o,4gr.
_ Volumen de la solución 100ml H2O (destilada) = en litros o,1L.
_ Normalidad = 1 eq-g/L
Pesamos en una balanza analítica 0,4 g y disolvemos con agua destilada en 100ml de un matraz y luego cargamos con la solución la bureta que será como solución alcalina
ESTANDARIZACION DE SOLUCION BASICA
Tenemos un gasto de 9,5ml en litrso = 0,0095 L. (NaOH)
Datos:
M KHP………………………………………………………………… 0,2040gr
Volumen gastado ………………………………………………. 9,5ml = 0,0095 L
PE………………………………………………………………………. 204,2
Eq de NaOH = Eq de KHP
V. * N = M/PE
N = M/ PE* V.
N= o.2040gr /204.2 gr * 0,0095 L
N= 0,1
En el matraz tenemos el ftalato de potasio (kHP) (acido) hacemos gotear el NaOH hasta que cambie de color y este cambio en un gasto de 9.5ml de NaOH.
La alcalimetría nos ayuda a determinar la concentración de soluciones alcalinas que se encuentran en una sustancia o mezcla. Esto se va a dar con la ayuda de un patrón primario con el cual vamos a determinar la concentración real en que se encuentra la solución.
Con referente al compuesto del ftalato acido de potasio al contacto con el NaOH serán estandarizada con el punto dirección, esto con la ayuda del indicador de la fenolftaleína que da una coloración rosada.