Universidad Nacional

Autónoma de México.

FES Zaragoza

Química Farmacéutico Biológica.

Najera Sánchez Gloria Guadalupe.

Miranda Campech Nataly.

Grupo: 2155

Laboratorio de Ciencia Básica II

Título

“Calculo de la constante de acidez del ácido acético (CH3COOH)”

Fecha de entrega

29/octubre/2012

Cálculo de la constante de acidez del ácido acético (CH3COOH)

Resumen:

Introducción:Los ácidos y las bases son muy importantes ya que controlan el pH de los sistemas vivos. En el caso de los humanos variaciones fuera del rango de 7.3-7.5 pueden provocar enfermedades serias.

Según el concepto de Arrhenius los ácidos son sustancias que al disolverse en agua aumentan la concentración de iones H+. Análogamente las bases son sustancias que al disolverse en agua aumentan la cantidad de iones OH-.

Brontes y Lowry consideraron un ácido como una sustancia (molécula o ion) capaz de donar un protón a otra sustancia, y las bases son sustancias que aceptan dicho protón.

En todo equilibrio ácido-base hay transferencia de protones, es decir:

HX(ac) + H2O (l) X-(ac) + H3O+ (ac)

Un ácido y una base como HX y X-, que difieren sólo en la presencia o ausencia de un protón, constituyen un par conjugado ácido-base.

La determinación potenciométrica de la concentración de iones hidrógeno, [H+], requiere la utilización de un pHmetro (potenciómetro). El electrodo con membrana de vidrio es sumergido en una disolución de pH desconocido, estableciendo una diferencia de potencial entre la disolución dentro del electrodo y la disolución problema, transformando el valor obtenido en una escala de pH. Así el método potenciómetrico permite seguir cuantitativamente la concentración de H+ en el transcurso de una reacción ácido-base.

Un procedimiento para determinar el punto final de una valoración es mediante el empleo de curvas de valoración. Éstas son una relación entre la propiedad medida y la cantidad total de valorante agregado. Son fuentes de información, dándonos a conocer la estequiometria de la reacción, las etapas de reacción, constantes de equilibrio, etc.

Las curvas de valoración llamadas sigmoidales o logarítmicas se caracterizan por presentar forma de S y se obtienen al representar valores de pH en función del volumen adicionado de reactivo. En este tipo de curvas, el punto de equivalencia coincide con el punto de máxima pendiente, que es además el punto de inflexión.

Si la curva de valoración viene representada por la ecuación

y = f(x)

en el punto de máxima pendiente, se cumple que el valor de la primera derivada (dy/dx) es máximo, mientras que el punto de inflexión, el valor de la segunda derivada (d2y/d2x) es cero. Estas características permiten la localización del punto de

equivalencia mediante los métodos de la curva primera derivada, y de la curva segunda derivada.

El ácido acético se disocia parcialmente en agua, según la reacción

HAcO(ac) + H2O ⇄ AcO-(ac) + H3O+

(ac)

La constante termodinámica para la disociación anterior (constante de disociación ácida) alcanza un valor de 1.75x10-5, a la temperatura de 25°C.

La constante de disociación se puede escribir

Ka=¿¿

Una constante de equilibrio puede ser afectada por diversos factores según lo explica el principio de Le Chatelier que predice que cuando a un sistema en equilibrio se le modifica alguna de las características que lo definen (presión, volumen, temperatura, concentración, etc.) el sistema evoluciona en el sentido en que contrarreste la modificación introducida.

Particularmente, el cambio de la temperatura de un sistema en equilibrio químico, modifica el valor de su constante de equilibrio.

Objetivos

General Determinar la cnstnte de acidez del ácido acético

Particular Calcular el porcentaje de error del valor experimental; titular para conocer la concentración real de la solución de CH3COOH, calbración y uso del potenciómetro,

Hipótesis:Mediante las concentraciones de los iones OH- y H3O+ se obtendrá la cconstnte de acidez del ácido acéico

Variables:

Dependientes: Constante de acidez, concentraciones de iones OH- y H3O+

Independientes:

Temperatura (T), concentración incial de reactivos, tiempo (t). Volumen de aliciotas

Parte experimental:

Procedimiento:Preparar disoluciones 0.1, 0.01 y 0.001N de NaOH, las disoluciones de 0.1 y 0.01N se harán en un matraz aforado de 200 mL la disolución de 0.001N será una dilución de la disolución de 0.01N , posteriormente se estandarizará con biftalato de potasio.

Preparar disoluciones 0.1N, 0.01N y una dilución de concentración 0.001N agregando la cantidad correspondiente de ácido y aforando a 200 mL.

Calibrar el potenciómetro con soluciones buffer pH 7 y pH 4. Realizar la titulación potenciométrica agregando millitro a mililitro y registrando el pH.

Construir la grafica para obtener el pH en el punto de equivalencia y calcular la constante deacidez.

Material y reactivosPotenciometro

3 vasos de precipitado 50mL

2 vasos de precipitado de 100mL

Bureta

Soporte Universal

Pinzas de doble presión

Pipeta volumétrica 10 mL

Pipeta graduada 1 mL

Pipeta volumétrica 5mL

Matraz aforado 200mL

Parrilla de agitación

Agitador magnético

Hidróxido se sodio

Fenofaleina

Biftalato de potasio

Ácido acético

Esquemas:

Diagrama:

Resultados:

Disolución 0.1N

Disolución 0.01N

Tabla 1. Resultados titulación 1 disolución 0.01N

Mililitros de NaOH pH registrado0 2,851 3,132 3,233 3,374 3,43

5 3,536 3,617 3,728 3,839 3,94

10 4,1

Preparar soluciones de NaOH y

CH3COOH a 0.1, 0.01, y 0.001

Normal

Estandarizar NaOH con biftalato de

potasio

Calibrar el potenciómetro con buffer pH 7 y pH 4

Realizar la titulación potenciométrica

registrando mL vs pH

Realizar la gráfica de pH

Determinar el punto de equivalencia y de semi equivalencia.

Calcular el pka del ácido ácético.

Repetir tres veces por cada disolución de

ácido.

DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE ACIDEZ DEL CH3COOH

11 4,2512 4,4713 4,7914 5,4515 7,8416 8,6217 9,218 9,26

Mililitros de NaOH pH registrado19 9,4320 9,5421 9,6422 9,7823 9,85

24 9,9425 10,0426 10,0827 10,2728 10,3329 10,3530 10,3731 10,4432 10,4833 10,5334 10,5635 10,5836 10,74

Gráica 1. Prueba uno titulación del acico acético 0.1N con hidróxido de sodio 0.0099N

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 402

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12Disolución 0.01N

Prueba 1: NaOH agregado vs pH disolución de CH3COOH

pH

NaOH agregado (mL)

pH d

e di

aolu

ción

Tabla2. Resultados titulación 2 disolución 0.01N Mililitros de NaOH pH prueba 2

0 3,781 4,072 4,293 4,44 4,53

5 4,766 4,927 5,158 5,59 6,3

10 6,87

10,5 7,9111 8,29

11,6 9,5212 9,8813 10,3514 10,5215 10,5516 10,5917 10,67

Mililitros NaOH pH prueba 2 18 10,719 10,7120 10,7321 10,7922 10,8323 10,95

24 1125 11,0826 11,1227 11,1328 11,1429 11,1830 11,2231 11,2832 11,3433 11,3834 11,4135 11,4836 11,5

Gráica 1. Prueba dos titulación del acico acético 0.1N con hidróxido de sodio 0.0099N

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 383

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Disolución 0.01NPrueba 2: NaOH agregado vs pH disolución

de CH3COOH

pH

NaOH agregado (mL)

pH d

e di

aolu

ción

Tabla 3. Promedio prueba 1 y prueba 2

Mililitros NaOH pH promedio0 3,4751 3,8752 4,093 4,25

4 4,45 4,6156 4,767 5,0158 5,335

9 5,910 6,685

10,5 7,90511 8,715

11,6 9,5712 9,8113 10,2814 10,5115 10,62516 10,6617 10,735

Mililitros NaOH pH promedio18 10,80519 10,85520 10,8921 10,93522 10,965

23 11,0424 11,07525 11,1326 11,1627 11,18528 11,229 11,22530 11,2531 11,28532 11,3233 11,36534 11,40535 11,4936 11,5

Gráica 1. Prueba dos titulación del acico acético 0.1N con hidróxido de sodio 0.0099N

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 383

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Disolución 0.01NPromedio. NaOH agregado vs pH diso-

lución de CH3COOH

pH

NaOH agregado (mL)

pH d

e di

solu

ción

Determinación gráfica del punto de equialencia:Gráfica . Determinación del punto de equivalencia por el método gráfico 1. Valoración del acido acético 0.01N

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 383

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Disolución 0.01NPromedio. NaOH agregado vs pH disolución

de CH3COOH

pH

NaOH agregado (mL)

pH d

e di

solu

ción Punto de equivalencia

Punto de equivalencia:

pH : ≈7.75

Volumen: ≈10.25 mL

Gráfica . Determinación del punto de equivalencia por el método gráfico 1. Valoración del acido acético 0.01N

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 383

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Disolución 0.01NPromedio. NaOH agregado vs pH disolución

de CH3COOH

pH

NaOH agregado (mL)

pH d

e di

aolu

ción

Punto de equivalencia:

pH : ≈7.85

Volumen: ≈10.5 mL

Gráfica . Determinación del punto de equivalencia por el método gráfico 1. Valoración del acido acético 0.01N

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 383

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Disolución 0.01NPromedio. NaOH agregado vs pH disolución

de CH3COOH

pH

NaOH agregado (mL)

pH d

e di

aolu

ción

Punto de equivalencia:

pH : ≈7.75

Volumen: ≈10.25 mL

Determinación del pKa del CH3COOH por el método de la segunda derivada

Tabla 1.1 Promedio de las pruebas de la valoración de CH3COOH con NaOH 0.0955N. Cálculo de la primera y segunda derivadas.

Promedio de las pruebas 1 y 2

V promedio NaOH (mL)

pH promedio V' (mL) pH/mL V" promedio pH/mL

0 3.475 0.5 0.4 1 -0.1851 3.875 1.5 0.215 2 -0.055

Prueba 1Prueba 2

2 4.09 2.5 0.16 3 -0.013 4.25 3.5 0.15 4 0.0654 4.4 4.5 0.215 5 -0.075 4.615 5.5 0.145 6 0.116 4.76 6.5 0.255 7 0.0657 5.015 7.5 0.32 8 0.3458 5.335 8.5 0.665 9 0.5359 6 9.5 1.2 9.875 1.453333333

10 7.2 10.25 2.29 10.5 -0.6410.5 8.345 10.75 1.97 11.025 -2.30909090911 9.33 11.3 0.7 11.55 -0.3

11.6 9.75 11.8 0.55 12.15 -0.29285714312 9.97 12.5 0.345 13 -0.13513 10.315 13.5 0.21 14 -0.0914 10.525 14.5 0.12 15 -0.06515 10.645 15.5 0.055 16 -0.0116 10.7 16.5 0.045 17 0.01517 10.745 17.5 0.06 18 -0.0118 10.805 18.5 0.05 19 -0.01519 10.855 19.5 0.035 20 0.0120 10.89 20.5 0.045 21 -0.01521 10.935 21.5 0.03 22 0.04522 10.965 22.5 0.075 23 -0.0423 11.04 23.5 0.035 24 0.0224 11.075 24.5 0.055 25 -0.02525 11.13 25.5 0.03 26 -0.00526 11.16 26.5 0.025 27 -0.0127 11.185 27.5 0.015 28 0.0128 11.2 28.5 0.025 29 029 11.225 29.5 0.025 30 0.0130 11.25 30.5 0.035 31 031 11.285 31.5 0.035 32 0.0132 11.32 32.5 0.045 33 -0.00533 11.365 33.5 0.04 34 0.04534 11.405 34.5 0.085 35 -0.07535 11.49 35.5 0.01 35.75 0.61888888936 11.5 36 0.319444444 36 0.008873457

Gráficas de la valoración de CH3COOH con NaOH 0.0955N.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 382

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Gráfica 1.2 Promedio de pH de CH3COOH

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 380

0.5

1

1.5

2

2.5

Gráfico. 1° derivada

V' NaOH (mL)

pH

0 5 10 15 20 25 30 35 40

-2.5-2

-1.5-1

-0.50

0.51

1.52

Gráfico 2° derivada

V'' NaOH (mL)

pH

9.8 10 10.2 10.4 10.6 10.8 11 11.2

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

f(x) = − 3.27411386016037 x + 33.770472544426R² = 0.999779591188939

Volumen promedio de NaOH

Axis Title

Axis Title

Donde:

y= 0 x=10.3142x=5.1571

3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.53.8

4

4.2

4.4

4.6

4.8

5

f(x) = 3.59289 exp( 0.0429262 x )

Chart Title

Axis Title

Axis Title

Donde:

x= 5.1571 y=4.4825

0 5 10 15 20 25 30 35 400

2

4

6

8

10

12

14

Coparación de las titulaciones de ácido acé-tico

a distints concentración

pH concentración 0.1pH concentración 0.01pH concentracion 0.001

NaOH adicionado (mililitros)

pH d

e la

diso

lució

n

Análisis de resultados:

Conclusiones:

Referencias:1.- Cromer A. Física para las ciencias de la vida. Editorial Reverté 2ª edición. España: 2004

2.- Atkins P. Química Física 8ª edición Capitulo 2. Editorial Médica Panamericana. México: 2008

3.- Reboiras MP Química la ciencia básica Editorial Thompson México 2006

4.- Burmistrova, O A. Prácticas de Química Física, Editorial MIR Moscú 1988

5.-R. Chang Química McGraw´- Hill 4ª edición México 1992

6.- Palmer, W. G. "Química Física Experimental". EUDEBA, Buenos Aires, 1966