Determinación del porcentaje del acido acético en vinagre

Leonel Rodríguez, Jhonell Rodríguez, y Laura RichiezUniversidad de Puerto Rico, Recinto Rio Piedras

EXTRACTOLa titulación es un procedimiento de análisis volumétrico que se utiliza para poder discernir las concentraciones de sustancias desconocidas.   Este proceso utiliza la añadidura de un agente titulante con una concentración y volumen conocido para poder discernir y calcular la concentración de la sustancia desconocida.   En este experimento el agente titulante es la base NaOH, y el agente titulado con concentración desconocida es el acido acético. Al finalizar el experimento se encuentra que existe aproximadamente una concentración 5% g/mL de acido acético en el vinagre con un promedio de 5.16% y una desviación estándar de ±0.1.

INTRODUCCIÓNEl vinagre es una solución acuosa, comúnmente utilizada para en preparación de alimentos y aderezo, que contiene una sustancia llamada acido acético. La fórmula química del acido acético es HC2H3O2 y su masa molar es 60.00g/mol. El nombre del acido acético también puede ser abreviado como HOAc, en el cual H representa el protón que dona el acido acético cuando reacciona con una base, y Ac es simplemente una conjugación de su base, ion acetato (C2H3O2). De seguro se estarán preguntado, ¿Cuál es la importancia de esta sustancia llamada acido acético en el vinagre? Pues ,el acido acético es la sustancia que le da al vinagre su sabor amargo. Por lo cual, el sabor del vinagre depende grandemente de la concentración de del acido acético en su solución. Esto hace que la concentración de acido acético sea un criterio importante para la cálida de este tipo de producto. La concentración de acido acético en el vinagre varia entre un 3% y %6 por volumen, dependiendo de la compañía que produce este vinagre.

Durante este experimento se obtuvo la oportunidad de medir el porcentaje de acido acético en el vinagre a través de un método conocido como el método de titulación. Fue a través de esta practica que aprendimos los instrumentos necesarios para poder llevar acabo tal proceso. De igual forma, se pudo observar el papel crucial que juega el indicador para ayudarnos a identificar el punto final y de equivalencia de la reacción entre especie titulada y agente titulante.

¿Qué es la titulación?La titulación, de acuerdo al manual de Laboratorio de química general, es una técnica volumétrica que se usa para hallar la cantidad de una sustancia en una muestra mediante su reacción con otra sustancia cuya cantidad se conoce con precisión.1 En este experimento utilizaremos este método para encontrar la cantidad de acido acético en el vinagre a través de su reacción con el NaOH valorado (que conocemos su medida con precisión). Al combinar, de forma controlada, ambas soluciones ocurrirá la siguiente reacción:

HOAc(ac) + NaOH(ac) NaOAc(ac) + H2O(l)

Como el HOAc es un acido, al este reaccionar con la base NaOH produce una sal, NaOAc (acetato de sodio), y agua. En este experimento, no le prestaremos mucha atención al producto de la reacción. En cambio, le prestaremos atención a la cantidad de moles de NaOH necesarios para que reaccione completamente con el HOAc. De esta manera podremos obtener la cantidad de moles del acido acético que reaccionaron para darnos el porcentaje de este en el vinagre. Antes de poder lograr esto es necesario que entendamos cómo obtener los moles de NaOH. Estos moles se obtienen midiendo el volumen en litros de una solución de un reactivo cuya molaridad sea conocida, y luego calculando los moles con la siguiente ecuación: moles= V x M. En el proceso de titulación tomaremos en cuenta varios aspectos como:

Se utilizara una bureta para añadir el agente titulante (el cual es el NaOH) al otro envase donde se mantiene la especie titulada (en este caso HAc) en constante agitación. De esta manera se mantiene una reacción controlada en la que se puede medir la cantidad de agente titulante reaccionados.

Antes de comenzar la titulación, le añadiremos a la especie titulada un indicador. Este indicador es un reactivo que cambia la solución de color cuando este reacciona completamente. Para este experimento, el indicador utilizado será fenolftaleína. Esta sustancia es incolora en medio acido, y rosada en medio alcalino o base. Al llegar al punto final, se torna rosa sumamente pálido o claro. Si se torna rosa intenso, hay un exceso de agente titulante.

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Con estos aspectos podremos estar al tanto de lo que ocurre en la reacción. Cada pequeña cantidad que se añade del agente titulante consume una cantidad de la especie titulada, de acuerdo a la estequiometria de la reacción. Estas cantidades añadidas deben de ser pequeñas para evitar un exceso. Si la solución no cambia permanentemente de color, esto indica que todavía no a reaccionado completamente. Poco a poco se añade el agente titulante hasta que cambie por tiempo prolongado de color. Esto indica que la reacción esta cerca de su punto final. El punto final en la titulación es la medida cuando las sustancias reaccionan completamente, y la solución cambia permanentemente de color. Este volumen es el que se utiliza para obtener los moles de el agente titulante.

Una vez obtenidos los moles del agente titulante, podemos sacar el porciento de acido acético de las siguientes dos maneras:

% por peso = (gramos de HAc/ gramos del vinagre) x 100

% por volumen = (gramos de HAc/ mL del vinagre) x 100

METODOLOGÍA Preparación:Antes de comenzar el experimento, se llevaron acabo las medidas de precaución al utilizar las gafas y bata de laboratorio. Se buscaron todos los instrumentos necesarios para este laboratorio, los cuales son: matraz cónico de 125mL, bureta de 25mL, una pipeta de 5.00mL. Estos instrumentos fueron lavados antes de ser utilizados para evitar cualquier tipo de contaminación. También nos aseguramos de tener listas las soluciones que son necesarias para llevar acabo el método de titulación: vinagre, fenolftaleína, y NaOH 0.3090 M. Una vez se adquirió todo lo necesario, se comenzó con el método de titulación.

Preparación del agente titulante y especie titulada: Se colocaron 5.00mL de vinagre en un matraz cónico de 125mL utilizando una pipeta de 5.00ml ionizada con la misma solución de vinagre. Se obtuvo la masa de los 5.00mL del vinagre al pesar la masa del matraz cónico vacío, y la masa del matraz cónico con los 5.00mL de vinagre. Se restaron ambas masa para obtener la masa de los 5.00mL de vinagre. A esos 5.00mL de vinagre en el matraz cónico se le añadieron aproximadamente unos 30mL de agua utilizando una probeta. A esta solución también se le añadieron 2 gotas de fenolftaleína y se agito suavemente. Se coloco encima del matraz cónico una bureta de 25mL ionizada con NaOH 0.3090M. A esta bureta se le lleno hasta donde fuera adecuado con la

solución de NaOH 0.3090 M, asegurándonos de que la misma no cayera en el vinagre antes de comenzar el proceso de titulación. Teniendo ya listo la especie titulante (NaOH 0.3090 M), como la especie titulada (vinagre), comenzamos de imediato con el proceso de titulación.

Método de titulación:Antes de comenzar a descargar el agente titulante en la especie titulada, primero se anoto la lectura inicial que presenta la bureta ante el NaOH 0.3090M. Ahora se comenzó a descargar lentamente, gota por gota, el agente titulante en la especie titulada. Al caer la gota del agente titulante en la especie titulada, se agito la especie titulada ya que la misma adquiera un color rosa claro provocado por el indicador. Siempre y cuando el color rosado desapareciera rápidamente, se continuo añadiendo el agente titulante. Una vez el color rosado apareció en la solución aproximadamente unos 5 segundo, se supo que el punto de equivalencia estaba cerca, por lo cual se disminuyo la rapidez con la cual caía cada gota. Una vez la especie titulada se torno de incoloro a un rosa claro, nos indico que todo el HAc del vinagre se consumió, y se detuvo el proceso de titulación. Se anoto la lectura final del NaOH en la bureta de 25mL. Este procedimiento se repitió tres veces mas, y con los resultados de las tres muestra se obtuvieron los resultados.

DATOS TABULADOS

Muestra #1

Muestra #2

Muestra #

Masa vaso vacío

77.91 g + 0.01

73.90 g + 0.01

101.75 g + 0.01

Masa vaso + vinagre

82.94 g + 0.01

78.90 g + 0.01

106.74 g + 0.01

Masa vinagre

5.03 g + 0.01

5.00 g +

0.01

5.99 g + 0.01

Lectura inicial de NaOH

3.0 mL + 0.1

8.0 mL + 0.1

0.0 mL + 0.1

Lectura final NaOH

16.7 mL + 0.1

21.91 mL + 0.1

14.2 mL + 0.1

Volumen de NaOH descargado

13.7 mL + 0.1

13.9 mL + 0.1

14.2 mL + 0.1

Moles de NaOH que reaccionan

4.233 x 10-3

moles de NaOH

4.295 x 10-3

moles de NaOH

4.388 x 10-3

moles de NaOH

Moles de HAc

4.233 x 10-3

4.295 x 10-3

4.388 x 10-3

2

moles de NaOH

moles de NaOH

moles de NaOH

Molaridad de HAc

0.8 M 0.8 M 0.9 M

Masa de HAc

0.2540g 0.2577g 0.2633g

%m/m de HAc

5.05 %m/m

5.15 %m/m

5.28 %m/m

% m/v de HAc

5.08 %m/v

5.15 %m/v

5.27 %m/v

CALCULOS

Determinación de los moles de NaOH requeridos en cada titulación:

(V) x (M) = x moles de NaOH

Muestra #1o (0.0137 L) x (0.3090 M) = 4.233 x

10-3 moles de NaOH Muestra #2

o (0.0139 L) x (0.3090 M) = 4.295 x 10-3 moles de NaOH

Muestra #3 o (0.0142 L) x (0.3090 M) = 4.388 x

10-3 moles de NaOH

Determinación de los moles de HAc en cada muestra titulada x moles de NaOH (1 mol HAc/ 1 mol NaOH) = x moles de HAc

Muestra #1 o 4.233 x 10-3 moles de NaOH (1 mol

HAc/ 1 mol NaOH) = 4.233 x 10-3

moles de HAc Muestra #2

o 4.295 x 10-3 moles de NaOH (1 mol HAc/ 1 mol NaOH) = 4.295 x 10-3

moles de HAc Muestra #3

o 4.388 x 10-3 moles de NaOH (1 mol HAc/ 1 mol NaOH) = 4.388 x 10-3

moles de HAc

Determinación de %m/m de cada muestra titulada

(gramos de HAc/ gramos del vinagre) x 100 = % por peso

Muestra #1o ( 0.2540g/ 5.03g) x 100 = 5.05

%m/m

Muestra #2o ( 0.2577g/ 5.00g) x 100 = 5.15

%m/m Muestra #3

o ( 0.2633g/ 4.99g) x 100 = 5.28 %m/m

Promedio:o [(5.05 + 5.15 + 5.28) / 3] = 5.16

%m/m promedio

Determinación de %m/v de cada muestra

(gramos de HAc/ mL del vinagre) x 100 = % por volumen

Muestra #1o ( 0.2540g/5.00mL ) x 100 = 5.08

%m/m Muestra #2

o ( 0.2577g/ 5.00mL) x 100 = 5.15 %m/m

Muestra #3o ( 0.2633g/ 5.00mL) x 100 = 5.27

%m/m Promedio

o [(5.05 + 5.15 + 5.28) / 3] = 5.16 %m/v promedio

RESULTADOS TABULADOS

Grupos

Promedio %m/m

Desviación Estándar %m/m

Promedio %m/v

Desviación Estándar %m/v

1 5.33 %m/m

+0.004 5.15 %m/v

+0.004

2 5.21 %m/m

+0.006 5.22 %m/v

+0.05

3 5.13 %m/m

+0.8 5.57 %m/v

+0.4

4 4.80 %m/m

+0.0 4.76 %m/v

+0.0

5 5.16 %m/m

+0.1 5.17 %m/v

+0.1

6 6.43 %m/m

+0.1 5.21 %m/v

+0.1

7 5.21 %m/m

+0.08 5.16 %m/v

+0.04

8 5.14 %m/m

+0.05 5.16 %m/v

+0.0

9 5.60 %m/m

+0.5 4.90 %m/v

+0.5

DISCUSION DE RESULTADOS

3

Una vez obtenida la masa del acido acético, se pudo determinar el porciento por masa (%m/m) y porciento por volumen (%m/v). Al utilizar ambas fórmulas de sacar porcentaje del acido acético en el vinagre se observo una diferencia clave en ambos. Esta diferencia se haya en el divisor de la fórmula. Cuando se utilizo la fórmula de porciento por masa se dividió por los gramos del vinagre, mientras que en la fórmula de porciento por volumen se dividió por los mililitros del vinagre. Uno pensaría que como ambas fórmulas trabajan con divisores diferentes, los resultados de la fórmula porciento por masa no seria igual a los resultados de la fórmula porciento por volumen, pero los resultados de este experimento demuestran lo contrario. No digo que los resultados de ambas formulas sean iguales, pero si son sumamente similares (lo cual es digno de atención). Los resultados de cada muestra para el %m/m son 5.05%, 5.15%, 5.20%* con un promedio e incertidumbre de 5.16% + 0.1, y para %m/v son 5.08%, 5.15%, 5.27%* con un promedio e incertidumbre de 5.17% + 0.1. Como se puede observar, los resultados de ambas fórmulas son sumamente similares para cada muestra en nuestros resultados.

Cuando tomamos en cuenta los resultados del grupo de laboratorio, tenemos la misma observación con algunos de los grupos. Aunque en otros grupos los resultados de ambas formulas no son muy similares, la diferencia no es muy mayor para descartar la observación. También podemos inferir que esa diferencia en los resultados se debe a posibles errores. De igual manera, los resultados pueden ser similares a causa de un error. Otra observación de los resultados grupales es que en el %m/v los números se mantienen alrededor de 5%, mientras que en el %m/m corre entre 4%-6%. Algo que si se ve claramente es que la mayoría de los grupos tienen una concentración alrededor de 5% de acido acético. Por lo cual, podemos decir que la concentración de acido acético en el vinagre es de 5%. Dando por cierto de que la concentración de acido acético en el vinagre es de 5%, el porcentaje de error (teórico-experimental/teórico x 100; 5 – 5.16 /5 x 100) en nuestros resultados es de 3.2%

Un posible error puede ser el utilizar la bureta sin haberla secado correctamente, ya que esto causa que la solución de NaOH se diluya y pierda la molaridad que tiene asignada dando un factor de error al determinar los moles del NaOH. La dilución de la molaridad para el vinagre con agua afecta los

resultados, porque la solución que tiene las medidas especifica es el NaOH, no la solución del vinagre.

CONCLUSION

Tomando en cuenta todo lo discutido anteriormente, podemos concluir ante los siguientes puntos. Cuando se trata de obtener el porciento de una sustancia en una solución, tanto la formula de %m/m como la formula de %m/v son eficiente y la diferencia de resultado entre ellas no es amplia. Los números en los resultas de %m/v fueron mas exactos, por lo que concluiré que la fórmula %m/v es mas exacta para buscar el porciento de concentración de una sustancia. Ante el método de titulación, durante el experimento se pudo apreciar el potencial de este método, ya que nos la concentración de una sustancia en una solución que ya había sido preparada. Por lo cual se pudiera determinar el porciento de una sustancia en una solución tan solo con saber si la sustancia es acido o base y sabiendo como aplicar el método de titulación. Una manera en la que se puede usar utilizar este método es el buscar la concentración de una sustancia en la sangre. Se diluye la sangre de la misma manera que se diluyo el vinagre, y ,dependiendo de la sustancia que busques, con el agente titulante determinas los moles, masa, %m/m y %m/v de esa sustancia. De igual manera, este método de titulación debe de ser sumamente util en muchas áreas de la ciencia y medicina.REFERENCIAS

Arce, josefina, Rosa Betancourt, and Noel Motta. Laboratorio de quimica General. Mexico: McGraw-Hill, 2002. Print.

Silberberg, Martin S.. Chemistry: the molecular nature of matter and change. 6th ed. Boston: McGraw-Hill, 2012. Print.

Tro, Nivaldo J.. Chemistry: a molecular approach. 2., International ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2011. Print.

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