Curso de fisicoquímica (página 2)

2. Desarrollo experimental. del equilibrio iónico

Se inicia haciendo el cálculo del la cantidad de HCl necesario para preparar 100ml. De solución 0.1 M. Posteriormente se mide el volumen determinado en una pipeta y se lleva a un . matraz aforado de 100ml, se llena el matraz hasta el aforo con agua y se marca con la etiqueta de pH= 1. Seguido de esto, en un vaso de precipitados de 100ml. Se agregan 10ml de la solución que se encuentra en el matraz aforado con la etiqueta de pH=l y 90ml de agua destilada. Por último se marca este vaso con la etiqueta de pH=2.

Enseguida se calcula la cantidad de NaOH para preparar 100ml. de solución 0.1M, misma que se pesa en un vidrio de reloj en la balanza granataría. Una vez que se peso el NaOH se vacía en un vaso de precipitado y se disuelve con 20ml de agua destilada, llevando luego esta solución a un matraz aforado de 100ml. Finalmente con agua destilada se completa el volumen hasta el aforo y se marca el matraz con una etiqueta de pH=13.

Del matraz aforado con etiqueta pH=13 se miden 10ml. con una pipeta y se llevan a un vaso de precipitados de 100ml y después de agregar 90ml. de agua destilada se etiqueta con pH= 12.

Posteriormente se realiza el cálculo de la cantidad de Acetato de Sodio necesaria para preparar 100ml de una solución con un pH de 4.75, para lo cual se mide en un vaso de 250ml un volumen de 100ml de ácido acético 0.1M y se considera como un ácido débil cuya Ka= 1.8 x 10-5.

Una vez pesado la cantidad de acetato de sodio requerida, se agrega al vaso que contiene el ácido acético y se agita hasta que se disuelve completamente.

Finalmente se llevan al potenciómetro los vasos etiquetados incluyendo el del ácido acético, y se mide el pH de todas las soluciones preparadas .

En un vaso de precipitado de 250ml se mide un volumen de 100ml. de ácido acético 0.1M y se registra su pH, con este dato se calculan las concentraciones de los iones hidronio y acetato.

Enseguida se agrega 1ml de HCl concentrado al vaso que contiene el ácido acético 0.1M y se agita para mezclar el contenido, por último se mide su pH en el potenciómetro.

Material Y Equipo 2 matraces aforados de 100 ml 2 pipetas graduadas de 10 ml 2 vasos de precipitados de 250 ml 4 vasos de precipitados de 100 ml 2 vidrios de reloj 2 agitadores de vidrio 1 espátula

Reactivos: Agua Destilado (H2O): El agua es una sustancia, en el estado de agregación de la materia en líquido, es incolora, inodora e insípida, cualquier cambio en estas propiedades se debe a la impurezas que están disueltas en ella, con una densidad (g/ml, 20ºC) de 0.998 » 1, su valor máximo es 1 g/ml, este valor sirve como patrón en los cálculos en donde se utiliza la densidad relativa, su calor específico es de 1 cal/g ºC o de 4.18 ´ 103 J/kg ºK, su punto de fusión en grados Celsius es de un valor de cero, su punto normal de ebullición es de 100 ºC, dentro de la química subre electrólisis para formar hidrógeno y oxígeno.

Ácido acético (CH3 COOH) líquido incoloro, de olor irritante y sabor amargo. En una solución acuosa actúa como ácido débil. El ácido etanoico puro recibe el nombre de ácido etanoico glacial, debido a que se congela a temperaturas ligeramente más bajas que la ambiente. En mezclas con agua solidifica a temperaturas mucho más bajas. El ácido etanoico es miscible (mezclable) con agua y con numerosos disolventes orgánicos.

Hidróxido de Sodio (NaOH), combinación que deriva del agua por sustitución de uno de sus átomos de hidrógeno por un metal. Se denomina también hidróxido el grupo OH formado por un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno, característico de las bases y de los alcoholes y fenoles.

3. Conclusiones

Concluimos el que la importancia de conocer los factores industriales que modifican la velocidad de un proceso es de gran uso, ya que gracias a dichos factores podemos determinar o mejor aún lograr el tiempo necesario o requerido para que un proceso se lleve a cabo en la industria, lo anterior es importante, puesto que es de gran utilidad el aplicar los factores que puedan hacer que un proceso se acelere o se vuelva lento si así lo requerimos, ya que en muchas ocasiones se requerirá modificar la velocidad de un proceso. Un ejemplo es obtener cierto número de producción en menor tiempo que el normal, requiriendo así que los procesos se aceleren haciendo uso de los factores que logren un aumento en la velocidad del proceso y una disminución en el tiempo de realización del mismo. A lo largo de esta investigación hemos adquirido mas conocimientos del tema de la cinética de las reacciones y esto me facilitara la compresión de temas similares que le siguen. Posterior a esto podremos resolver problemas de aplicación en la industria a estos temas con mayor facilidad.

Las propiedades, conceptos y aplicaciones del equilibrio iónico son importantes para la industria, ya que algunas máquinas como los vaporizadores y las bombas centrífugas (por mencionar algunos) requieren el conocimiento perfecto del valor de gama para determinar en que aparato se utilizaron. Por ejemplo, el vaporizador de tubos, se requieren un conocimiento conciso y preciso de los procesos, y en su aplicación, en donde los tubos se puede determinar si es un sistema cerrado en donde si hay o no hay transferencia de calor, ya que muchas veces la transferencia de calor puede ser sumamente importantes y manejar el comportamiento para poder manejarlos adecuadamente ya que esto reduce costos y se aprovechan al máximo para obtener mayor eficiencia en la industria, ya que gracias a estos se necesita saber el tiempo de reacción. En la determinación de la acidez del acetato de sodio 0.1 molar, es decir; en la determinación de su pH, observamos que este valor depende mucho de la preparación de la solución. En este caso, la preparación no fue la correcta, ya que el valor real del pH se diferenció mucho del valor esperado, en mas de un 100%.

Cabe mencionar, que el pH del ácido acético varió mucho al agregarle el ácido clorhídrico, y cuando se midió el pH del ácido acético 0.1 molar, este presento un pH mas bajo.

Finalmente, los resultados obtenidos no diferenciaron mucho de los resultados esperados, podemos considerar que la practica se realizó exitosamente, y no hubo complicación alguna para realizar los cálculos pertinentes.

Es de suma, importancia saber' calcular el pH de las soluciones, debido a que en la industria es de vital importancia conocer el pH de los productos, ya que con este hasta el sabor de los alimentos cambia.

Desarrollo

1.-Cantidad del HCl necesario para preparar 100ml. De solución 0.1M.

M = n/V 0.1M = n/ 0.1l t. n = 0.01mol

N = W/PM 0.1 = W/36.5 W = 0.365gr

0.365 36% X =1.01388 gr. Al 36 %

X 100%

P = 1.19 g/ml p = m/v v = m/p v =

2.-Cantidad de NaOH necesario para preparar 100ml. De solución 0.1M.

M = n /V 0.1M = n / 0.1l t. n =0.01

n. = W/PM 0.01 = W/40g/mol W= 0.4 gr

0.4 98% x=0.4081 gr

x 100%

3.- Cantidad de Acetato de sodio necesaria para preparar 100ml. De solución con un pH de 4.75

Si

pH. = 4.75

PH = -log

Se tiene: n = MV n =

n.= 0.0101677 mol m = nPM

m =0.8337gr

0.8337gr —-100%

x —-99% x = 0.8412 gr

4.-Calcular las concentración de los iones hidronio y acetato, con el pH obteniendo anteriormente:

pH = 3.8

pH = -log

pH DE LAS SOLUCIONES PREPARADAS

Calculos y resultados:

1.-¿Encuentra usted alguna diferencia entre ls valores de pH reales y los esperados, para cada una

de las soluciones?

Explique en cualquier caso.

Las diferencias más marcadas de pH, se localizaron en el HCl 0.1M, en el ácido acético y su sal,

Y en el ácido acético 0.1M Estas diferencias, tal vez se deben a que su preparación no fue adecuada.

En el caso del HCL 0.1M, el valor de su pH esperado es de 1 y en nuestros experimento resultó ser de 2.1, observando que hay más del 100% de diferencia.

Para el ácido acético y su sal, su valor esperado de pH es de 4.75 y en la practica resulto ser de 3.94, observando que hay un 17% de diferencia.

Y finalmente para el ácido acético 0.1M observamos un valor de su pH real de 3.8, mientras que el pH esperado era de 2.8

2.-¿Cuál es el % de ionización (%ά) del ácido acético 0.1M?(puntos 12 y 13)

%a =

%a =

%a = 2.511

3.-De acuerdo con lo obtenido en los pasos 14 y 15, calcule:

1. El pH del ácido acético 0.1M y HCl fue de 1.99, por lo que:

   

2. La concentración de ión de la nueva solución.
3. La concentración final de ión

– para lo cual debe considerar la relación:

despejando a

Ka =1.8

Como Ka es muy pequeña:

4.-¿Qué es una solución tampón, buffer o reguladora?

Es una solución que tiene la propiedad de mantener constante el Ph, en inglés es solución buffer. Las soluciones reguladoras tienen un ácido débil y sus sal, o una base débil su sal.

5.- Cite cinco ejemplos donde a nivel industrial sea necesario controlar el pH, ya sea en un proceso o en la calidad de algún producto.

• En la producción de medicamentos, ya sea vitamínicos minerales.
• En la preparación de soluciones inyectables, sueros, etc.
• E n la preparación de reactivos químicos para diagnosticos y reactivos Químicos para alimentos de diferentes presentaciones.
• En la preparación de soluciones orales.
• En industrial importantes que se dediquen a todo los procesos químicos

6.- Calcule el pH de una solución 0.2M de

7.- Calcule el grado de ionización (a) de un ácido acético 0.5M si su pH es de 3.25

8.- Calcule el pH de una solución que resulta de agregar 2g de a 250ml de solucion0.1M. Considerar que el volumen no varia.

Nota: se disocia totalmente produciendo la misma cantidad de aniones y cationes.

La concentración total de aniones será:

Con respecto a

4. Bibliografía

Garzón G. Guillermo, "Fundamentos de Química General", Segunda Edición, Editorial: Mc Graw Hill, México D.F., 1986, Pag: 244 – 245 GORDON J. VAN WYLEN Y RICHARD E. SONNTAG "Fundamentos de TERMODINÁMICA", Primera Edición, Editorial: Limusa, S.A. México,1967. Páginas: 39-41, 125-126, 200-201. MARON Y PRUTTON, "Fundamentos de FISICOQUÍMICA", Editorial: Noriega – Limusa, México, D.F., 1990 Páginas: 237-238,239-243, 245.252-253. Whittaker Roland M, "Química General" Editorial: C.E.C.S.A., México, D.F., 1984, Página: 150 – 151 

Autor:

Iván Escalona M. Ocupación: Estudiante Materia: Química Estudios de Preparatoria: Centro Escolar Atoyac Estudios Universitarios: Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias sociales y Administrativas (UPIICSA) del Instituto Politécnico Nacional (I.P.N.) Ciudad de Origen: México, Distrito Federal Fecha de elaboración e investigación: Noviembre de 1999 Profesor que revisó trabajo: Romero Sánchez María del Rocío (Catedrática de la U.P.I.I.C.S.A.)