Práctica 8

UNIVERSIDAD DE COSTA RICA
ESCUELA DE QUIMICA
LABORATORIO DE QUÍMICA GENERAL Y CUALITATIVA
QU-0107, II Ciclo 2014


Universidad de Costa Rica Estudiante: María Esther
Sequeira Castillo
Facultad de Ciencias Carné: B46641
Escuela de Química Profesor: M. Sc. Ernesto
Ballestero y M.Sc. Jenaro Acuña
Sección de Química General Asistente: Erick Cordero A.
Laboratorio de Química General y Cualitativa Grupo: 05
QU-0107 Fecha: 21/08/2014

Cinética química de reacciones autoindicadoras

Introducción




Sección Experimental
Se aplicó el procedimiento recomendado en la Práctica 6 y 7 del Manual de Laboratorio de Química General (1983) con algunas modificaciones como

Resultados y discusión:
Para la primera parte, se realizó una valoración de una disolución de 25,00 mL de ácido clorhídrico con una disolución de hidróxido de sodio con una concentración de 0,0975 mol/L.
Se colocaron 25 mL de HCl S.R. con una concentración indeterminada en una probeta con 10 mL de agua destilada y se ajustó el volumen con 100 mL de agua destilada. Esto se trasvasó a un vaso de laboratorio de 250 mL, el cual fue previamente lavado tres veces con agua destilada, de forma que no existieran contaminantes que afectaran la concentración que se acababa de obtener.
Con una pipeta aforada se midió una alícuota de 25 mL, correspondiente al volumen de la pipeta. Se utilizó esta por su precisión para medir volúmenes determinados gracias a la calibración que posee mediante el aforo (Cabrera, 2007). Fue previamente lavada con agua destilada para eliminar residuos y se "ambientó" con la disolución de ácido clorhídrico que fue medida con anterioridad.
Esta ambientación permitió que ningún otro contaminante afectara la muestra ni se dieran cambios de concentración ya que se estaba lavando con el mismo reactivo que se quería valorar. El lavado también se realizó en el frasco cónico, el cual iba a contener la alícuota de ácido clorhídrico.
Con los procesos necesarios para utilizar la pipeta, es decir, limpiarla antes de tomar la alícuota y de aforar para no contaminarla con residuos exteriores y aforar en una superficie lisa, se trasladó la disolución aun frasco cónico. Los frascos cónicos son útiles en las valoraciones ya que permiten que se pueda agitar la disolución mientras se vierte el valorante sobre el analito (Cabrera, 2007).
Posteriormente, se preparó una bureta con NaOH, realizando de nuevo los lavados y la ambientación con NaOH en este caso, para evitar la alteración de la concentración. Esta disolución fue el valorante.
La prueba se realizó por triplicado, dejando caer el NaOH hasta que se tornara rosado la disolución del ácido clorhídrico. Este color rosado, se debió a que se agregaron dos gotas de un indicador de pH conocido como fenolftaleína, este es incoloro en medio ácido y se torna rosado en medio básico, es decir cuando la disolución tienen un pH entre 8 y 10 (Garcia-Soto., 2006).
La fenolftaleína en medio ácido es incolora, sin embargo cuando se encuentra en medio básico se transforma en un anión, como se observa en la Figura 1, al perder un H+ y este tiene un color rosado (Martinez, s.f.).










Figura 1. Cambio de estructura de la fenolftaleína en medio ácida y en medio básica
(Obtenido de la referencia 3)
Se obtuvo un promedio de 0,106 mol/L de ácido clorhídrico, siguiendo el punto de equivalencia, es decir el valor teórico donde la misma cantidad de moles de valorante reacciona con la misma cantidad de moles que el analito (Rodríguez, 2005). Siguiendo la ecuación [1], un mol de NaOH teóricamente reacciona con un mol de HCl, en este caso 0,0975 mol/L de NaOH debe reaccionar con 0,0975 mol/L de HCl.
Sin embargo, este valor teórico no se obtuvo en el experimento. Se realizaron cuatro réplicas, en la primera se observó una burbuja y se repitió de nuevo para tener un valor más preciso. En las tres réplicas siguientes la tonalidad de la valoración no era un rosa tenue como se esperaba, sino coloraciones más fuertes y con puntos finales de valorantes, es decir cuando se dejó de verter, entre 27,00 mL y 25 mL.
Como promedio de concentración se obtuvo un 0, 106 mol/L de ácido clorhídrico con una desviación estándar de 0, 0063. Esta es que tan lejos estuvieron los valores de la media, por lo tanto los valores se agruparon mucho en este valor (Harris, 2007).
Se realizaron dos secciones demostrativas: la preparación de una disolución de NaOH y la estabilidad de suspensiones. Para la primera, se midieron 4,00 g de en bolitas y se colocaron en un vaso de laboratorio con 50 mL de agua. Mientras se disolvía el NaOH en el agua, el vaso de laboratorio se calentaba, esto muestra que la disolución es exotérmica, por lo tanto, está liberando calor al medio.
Esta disolución se trasvasó a un balón aforado de 100 mL y se diluyó con agua destilada hasta esta marca. La concentración aproximada fue de 1,0 mol/L. La concentración no es exacta ya que pueden existir errores humanos o de medición durante el proceso que provoquen un fallo en las medidas.
Para la estabilidad de las suspensiones, se colocaron tres tubos de ensayo: uno con arena y agua, otro con almidón y agua y el último con etanol y agua. En el primer tubo la arena se sedimentó con rapidez, podía apreciarse con claridad las dos fases, una de arena y otra de agua en el tubo, por lo tanto se puede considerar como una mezcla heterogénea.
El segundo tubo de ensayo se agregó agua a una cantidad de almidón, se dio una suspensión ya que no se apreciaba precipitación ni se apreciaba una disolución. Esta sustancia era un coloide, por lo tanto, sus partículas no eran los suficientemente pequeñas para sedimentarse (Chaverri, 1983).
En el tercer tubo de ensayo, el etanol tuvo una hidratación en el agua ya que sus moléculas se vieron rodeadas (Timberlake, 2008). No se dio sedimentación de ningún tipo ni se notaba la separación entre etanol y agua, pero sí ocurrió un fenómeno conocido como "estrías de disolución" donde se observaban una sería de líneas flotando. Se puede considerar una disolución o mezcla homogénea ya que no se dio una clara distinción de fases en el tubo de ensayo.
A los tres tubos de ensayo se les colocó un láser con una luz roja, en el primer tubo la luz pasaba y se reflejaba en la pared pero no en la disolución, lo mismo sucedió con el tercer tubo de ensayo. Sin embargo, el segundo tubo de ensayo presentó un fenómeno diferente. La luz se podía observar en medio de la suspensión, esto se debe a un fenómeno especial que presentan los coloides: el efecto Tyndall. Debido a este, la luz se refleja en las partículas del coloide y se puede apreciar la trayectoria que esta muestra (Márquez, 2010).
Esto se debe a que las partículas son lo suficientemente grandes, en comparación a las de las otras mezclas, como para permitir que la luz se refleje en ellas (Chaverri, 1983).
Como última demostración de las suspensiones, se centrifugó una mezcla de agua y crema dulce. La centrífuga tiene como propósito separar a los componentes según su forma y masa y sedimentarlo, la viscosidad de la disolución afecta la sedimentación de las mismas (López, S.f.). Después de centrifugar se dividió en dos fases una amarillenta arriba de aspecto coloidal y otra blanca abajo más líquida. La crema dulce tiene una coloración amarillo claro, por lo que muchos de sus componentes se pudieron asentar mientras que otros menos viscosos o densos, se disolvieron con el agua, ocasionando esa separación.
Se realizó por último una disolución de NaCl. Se midió 2,98 gramos de NaCl, ya que cierta cantidad de residuo quedo al colocar el cloruro de sodio en el vaso de laboratorio con 50 mL de agua destilada. Esto se trasvasó a un balón aforado de 100 mL y se llevó hasta la marca de 100 mL. La concentración aproximada fue de 0,51 mol/L. La cual tampoco podría decirse que es exacta porque puede tener ciertos errores humanos. Sin embargo, los instrumentos utilizados suelen ser lo sufrientemente precisos.

Conclusiones:
Para las valoraciones si se quiere obtener un rosado tenue, es necesario comenzar a verter el valorante no en flujo continuo, sino en gotas, para no poner más valorante del necesario. Instrumentos como la bureta y la pipeta aforada le dan mayor precisión a las mediciones, ya que se encuentran calibradas y en el caso de la pipeta el aforo mide volúmenes muy exactos.
El uso de la fenolftaleína es esencial para determinar el punto final, su cambio de coloración con en los diferentes medios permitió que se dieran las valoraciones, al obtener los datos necesarios.
Si es necesario que ambas disoluciones sean miscibles, porque es más sencillo realizar una valoración porque si no se daría una división de fases y componentes y el proceso no sería tan efectivo. La realización de lavados permitió mantener una concentración estándar entre cada instrumento que llegaba a contener cierta cantidad de reactivos, eliminando la posibilidad de un cambio de concentración o la aparición de un contaminante.
La disolución de NaOH fue un proceso exotérmico, ya que calentó el vaso de laboratorio, además para realizar una disolución sin pérdida de reactivo, es necesaria la realización de varios lavados con agua para asegurarse de que se dio un trasvase completo. Esto aplica también para la disolución de NaCl.
Los coloides son capaces de reflejar la luz por el efecto Tyndall, el tubo con almidón y agua, reflejó la luz en el tubo de ensayo, por lo tanto, se pudo asegurar que esa disolución es un coloide. La sedimentación de la arena en el agua se dio por el tamaño de las partículas de arena, son muy grandes para disolverse por lo tanto se sedimentan.
El etanol es soluble en agua, por lo tanto formó una mezcla homogénea con la misma. Esta mezcla como la de arena no fueron capaces de reflejar la luz en el tubo de ensayo, por lo tanto se puede concluir que sus partículas son muy pequeñas para reflejar la luz.
Para la centrifugación de la crema dulce hubiese sido mejor realizar el tubo de ensayo en reposo para observar si hay una sedimentación y comparar el tiempo. Si se conociera más a profundidad cada componente de la crema dulce, se podría explicar cuáles quedaron arriba como suspendidos y cuales abajo
Bibliografía

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