Laboratorio de valoración de base débil con ácido fuerte

Introducción

Por un momento, imagina que eres un médico en un hospital. Un paciente llega quejándose de fatiga y somnolencia. Aunque esto podría ser el resultado de un exceso de trabajo, decide analizar su sangre para detectar una condición peligrosa llamada acidosis. En esta condición, la sangre tiene demasiado ácido o una concentración de iones de hidrógeno. Si desea saber más sobre la acidosis, eche un vistazo a esta lección sobre acidosis metabólica: Acidosis metabólica: causas, síntomas y tratamiento

Para evaluar su estado, debe tomar una muestra simple de sangre y encontrar el pH o la concentración de ácido presente. Pero, ¿cómo se puede detectar algo invisible, como los iones de hidrógeno?

La respuesta es una técnica llamada titulación , donde una base conocida, o la concentración de iones de hidróxido, se agrega lentamente a una muestra de ácido. Se mezcla un indicador de pH con el ácido. Cuando hay cantidades iguales de ácido y base, la solución se vuelve de un color particular. Dado que hay cantidades iguales de ácidos y bases, puede usar esta información para encontrar la concentración inicial de ácido para ayudar a su paciente. Para repasar la valoración, consulte esta lección: Valoración de un ácido fuerte o una base fuerte

Aunque no somos médicos, tendrá la oportunidad de practicar la titulación de un ácido débil con una base fuerte. Antes de comenzar, piense por qué puede usar una concentración conocida de una base para encontrar la concentración de un ácido.

Materiales

• Gafas protectoras
• Delantal de química de plástico
• Guantes
• Bureta de 50 ml
• Abrazadera
• Estar
• Matraz de 500 mL
• Embudo
• Pipeta volumétrica de 25 ml
• 2 vasos de precipitados de 250 ml
• Fenolftaleína
• 75 ml de ácido acético
• 300 ml – 1 molar de hidróxido de sodio (para revisar la molaridad, consulte esta lección en video: Cálculo de la molaridad y la concentración de molaridad
• Cuaderno

Pasos

1. Primero, configure su aparato de titulación. Utilice la abrazadera para sujetar la bureta al soporte. Coloque un vaso de precipitados debajo de la bureta.

• ¡Consejo de Seguridad! Póngase los guantes, el delantal y las gafas de seguridad antes de manipular la base. Consiga que un adulto le ayude.

2. Ahora, mida 5 ml de base y viértalo en la bureta usando un embudo para enjuagar la bureta. Asegúrese de que la base cubra todos los lados.

3. Repita el paso 2.

4. Llene la bureta con 50 ml de base y deje que dos gotas fluyan a través del vaso para eliminar las burbujas de aire.

5. Vierta 25 ml de ácido en el matraz.

6. Agregue 2-3 gotas de fenolftaleína al ácido y agítelo. El ácido debe ser claro.

7. Saque el matraz de debajo de la bureta y reemplácelo con el matraz de ácido.

8. Agregue lentamente una gota de base a la vez al ácido. Agite el matraz suavemente con cada gota agregada. Cuando la solución se vuelve rosa y permanece de ese color después de girar, la solución ha alcanzado su punto de equivalencia.

Configuración del experimento en el punto de equivalencia

9. Ahora es el momento de los cálculos. Primero, observe cuánta base queda en la bureta. Reste esto de la cantidad inicial (50 ml). Convierta mL a litros dividiendo por 1000. Anote esto en su cuaderno.

10. Para encontrar los moles de base utilizados, multiplique el volumen de base utilizado en litros por la molaridad de la base. Anote este número en su cuaderno.

11. En este experimento, la relación de ácido a base en la reacción química es 1: 1, por lo que en el punto de equivalencia, los moles de ácido son iguales a los moles de base.

12. Convierta el volumen inicial de ácido en litros dividiendo 25 ml entre 1000.

13. Ahora, divida los moles de ácido calculados en el paso 11 por el volumen calculado en el paso 12 para obtener la concentración de ácido. Registre esto en su cuaderno.

14. Lave completamente todo su equipo y repita el paso 2-13 tres veces. Promedie la concentración de ácido para cada prueba para obtener la concentración real de su ácido.

Solución de problemas

Este experimento es extremadamente delicado. Si no registra el volumen de base exactamente cuando el ácido se vuelve rosado por primera vez, sus datos no serán precisos. Esto puede requerir más de tres intentos para corregirlo.

Preguntas de discusión

• ¿Cómo usamos la concentración de la base para encontrar la concentración del ácido?
• ¿Qué significó cuando el ácido se volvió rosado?

Cómo funciona

Los ácidos tienen muchos iones de hidrógeno en solución y las bases no, tienen más iones de hidróxido. Los iones de hidrógeno tienen carga positiva y los iones de hidróxido tienen carga negativa. Si recuerdas, ¡los opuestos se atraen! Entonces, cuando un ácido se mezcla con una base, los iones de hidrógeno quieren unirse con los iones de hidróxido. Cuando los dos se combinan, forman agua.

En nuestro experimento, usamos ácido acético e hidróxido de sodio. Cuando los iones de hidrógeno abandonan el ácido acético, queda acetato cargado negativamente. Cuando los iones de hidróxido abandonan el sodio, queda un ión de sodio con carga positiva. Estos dos compuestos se combinan para formar acetato de sodio.

Reacción de hidróxido de sodio con ácido acético.

Entonces, a medida que el ácido acético y el hidróxido de sodio se mezclan, se forma agua y acetato de sodio. Los iones de hidróxido y los iones de hidrógeno se sacan de la solución, y cuando hay cantidades perfectamente iguales de ácido y base, todos los iones de hidrógeno y los iones de hidróxido se unen en agua, haciendo que la solución sea neutra.

¿Qué le permitió observar este cambio químico en el experimento? El indicador de pH, fenolftaleína, es claro cuando la solución es ácida y rosa cuando la solución es básica. Cuando la solución cambia a rosa por primera vez, hay concentraciones perfectamente iguales de ácido y base, lo que le permite observar el punto de equivalencia.