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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA - Sede Medellín
Laboratorio de Química Analítica
Daniela Olivera Aguas
Juan Manuel Valencia Montoya
Laboratorio 6 Determinación del contenido de ácido acético en un vinagre
comercial.
Resumen. El laboratorio consistió en la determinación de la concentración de ácido acético (CH 3 COOH) en una muestra problema de vinagre, esto mediante la titulación de este con hidróxido de sodio (NaOH), pero dado a que la concentración de este reactivo también era desconocida se realizaron otras dos titulaciones una entre el carbonato de sodio (Na 2 CO 3 ) y ácido clorhídrico, para conocer la concentración de este último y con la concentración del ácido clorhídrico titular el NaOH para conocer la concentración del NaOH. En las valoraciones se usaron indicadores de verde de bromocresol y fenolftaleína para determinar el punto final de estas. En este laboratorio se determinó la concentración de ácido acético en un vinagre comercial mediante volumetría de neutralización, ejecutando tres titulaciones principales. Luego de realizar la primera titulación el grupo 2 obtuvo una concentración de HCl de 1,200 x 10-1^ M, con un porcentaje de error del -0,3%, mientras que la concentración obtenida por el promedio grupal fue de 1,204 x 10-1^ M con un porcentaje de error del 0% y una desviación estándar de 8,8x10- Primero, se prepararon y estandarizaron soluciones de HCl y NaOH. El HCl fue estandarizado utilizando carbonato de sodio (Na₂CO₃) como estándar primario, y la concentración promedio obtenida fue de 0.120 M con un error porcentual promedio del 0% y una desviación estándar de 8.8×10⁻⁴. En la segunda titulación el grupo 2 obtuvo una concentración de NaOH de 0,1 M con un porcentaje de error del -6,9%, mientras que la concentración grupal promedio fue de 0,11 M con un porcentaje de error del 0% y una desviación estándar del 1,3 x 10-2. En la segunda titulación, se utilizó la solución de HCl estandarizada para determinar la concentración de NaOH. Esta arrojó un valor promedio de 0.11 M, con errores que oscilaron entre -18.9% y +13.7% dependiendo del grupo, indicando variabilidad en los resultados. Finalmente en la última titulación el grupo 2 obtuvo una concentración de ácido acético en el vinagre de 0,91 M con un %p/v del 5,47% mientras que el promedio grupal obtuvo una concentración de 0,87 M y un %p/v de 5,21% con una desviación estándar de 3.22×10⁻², dado a que el vinagre usado en la práctica fue vinagre blanco comercial, el cual tiene un valor de %p/v que oscila entre el 3% y el 6%, se concluye que los resultados fueron exactos y precisos. Finalmente, se tituló la solución de vinagre diluido utilizando NaOH estandarizado y fenolftaleína como indicador. Se obtuvo una concentración promedio de ácido acético de 0.87 M, con un contenido del 5.21% p/v y una
desviación estándar de 3.22×10⁻², mostrando que los resultados son precisos pero menos exactos al compararlos con los valores esperados. Las bajas desviaciones en las titulaciones de HCl y vinagre reflejan alta precisión en los procedimientos. Cálculos. El objetivo de la práctica fue determinar la concentración de ácido acético en una muestra de vinagre, para ello se realizaron 3 titulaciones, la primera fue con un estándar primario de concentración conocida (carbonato de sodio (Na 2 CO 3 )) con ácido clorhídrico de concentración desconocida, con el cual gracias a la ayuda del indicador verde de bromocresol ( que por condiciones de PH cambia de un color azulado a un color amarillo), para ello se toma el volumen que se uso de HCl y se realizan los siguientes calculos. Dado a que la muestra de carbonato de sodio no es totalmente pura, primero calculamos los gramos puros de reactivo: 𝑔 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 × 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 100 𝑔 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 =^ 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜 0, 2694 𝑔 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 × 99,5 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑁𝑎𝑠𝐶𝑂 3 100 𝑔 𝑖𝑚𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑁𝑎𝑠𝐶𝑂 3 =^ 0, 2681 𝑔 𝑝𝑢𝑟𝑜𝑠 𝑁𝑎𝑠𝐶𝑂 3 Ecuación 1: gramos puros de carbonato de sodio. Con la masa pura de carbonato de sodio se calculan las moles presentes en la masa tomada usando la masa molar: 0, 2681 𝑔 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 × 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 105.99 𝑔 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 =^ 2, 53 × 10 − 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 Ecuación 2: moles de Na 2 CO 3 Luego con estos datos se procede a calcular la concentración (M) del carbonato de sodio, dado a que este se paso a un balón volumétrico de 50 mL y se completó con agua hasta el aforo: 2.53 ×10−3^ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 0.050 𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 5 × 10 − 𝑀 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 Ecuación 3: Molaridad carbonato de sodio. Pero dado a que en la titulación no se trabajara con dicho volumen, si no que con una alícuota de 10 mL se procede a calcular las moles en ese nuevo volumen usando la molaridad: 5×10−2^ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 1 𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 × 0, 01 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 5 × 10 − 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 Ecuación 4: moles de carbonato de sodio en 10 mL. Luego usando la relación estequiométrica entre el ácido clorhídrico y el carbonato de sodio (2 a 1) calculamos las moles de HCl requeridas para la neutralización: 5 × 10 − 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑎 2 𝐶𝑂 3 × (^) 1 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝐶𝑙 2 𝐶𝑂 3
= 1 × 10
− 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝐶𝑙 Ecuación 5: moles de HCl usadas en la neutralización. Luego dado a que se conoce el volumen de HCl empleando en la titulación y las moles de este calculamos la concentración de este: 1×10−3^ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝐶𝑙 0,0084 𝐿 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝐻𝐶𝑙 =^ 0, 12 𝑀 𝐻𝑐𝑙 Ecuación 6: concentración del HCl Luego de encontrar la concentración del ácido clorhídrico, se realizó la segunda titulación para encontrar la concentración de NaOH con ayuda del indicador fenolftaleína (que cambia de color traslucido a rosa dependiendo del PH) para ello con la concentración del ácido clorhídrico en molaridad, podemos calcular las moles de este en un volumen específico: 10 𝑚𝐿 𝐻𝐶𝑙 × 1 𝐿 𝐻𝐶𝑙 1000 𝑚𝐿 𝐻𝐶𝑙 ×^ 0,12 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝐶𝑙 1 𝐿 𝐻𝐶𝑙 = 1, 2^ × 10 − 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝐻𝐶𝑙
3 0,2592 0,2579 2,43 x 10-3^ 9,73 x 10^4 8,1 1,200 x 10-1^ -0, 5 0,265 0,2637 2,49 x 10-3^ 9,80 x 10^4 8,125 1,206 x 10-1^ 0, 6 0,2657 0,2644 2,49 x 10-3^ 9,98 x 10^4 8,4 1,200 x 10-1^ -0, 7 0,2677 0,2664 2,51 x 10-3^ 1,00 x 10^4 8,4 1,200 x 10-1^ -0, 8 0,2658 0,2645 2,50 x 10-3^ 1,00 x 10^4 8,4 1,200 x 10-1^ -0, 10 0,2665 0,2652 2,50 x 10-3^ 1,00 x 10^4 8,6 1,200 x 10-1^ -0, Prom. N.A. N.A. N.A. N.A. N.A. 1,204 x 10-1^0 Desviación N.A. N.A. N.A. N.A. N.A. 8,8x10-4^ 7,30 1,20 x 10 - Tabla 1. estandarización de HCl. Valoración NaOH grupo mL HCl (mL) Moles de HCl Moles de NaOH P.M. 40. g/mol Vol NaOH M NaOH Porcentaje de error 1 10 1,23 x 10-3^ 1,23 x 10-3^ 12,3 9,96 x 10-2^ -8, 2 10 1,20 x 10-3^ 1,20 x 10-3^ 11,9 0,10 -6, 3 10 1,20 x 10-3^ 1,20 x 10-3^ 9,75 0,12 13, 5 10 1,20 x 10-3^ 1,21 x 10-3^ 12,25 0,10 -9, 6 10 1,20 x 10-3^ 1,20 x 10-3^ 13,6 0,09 -18, 7 10 1,20 x 10-3^ 1,20 x 10-3^ 10,1 0,12 10, 8 10 1,20 x 10-3^ 1,20 x 10-3^ 10,2 0,12 8, 10 10 1,20 x 10-3^ 1,20 x 10-3^ 9,5 0,12 10, Prom. (^) N.A N.A N.A N.A 0,11 0, Desviación (^) N.A N.A N.A N.A 1,3 x 10-2^ 12, Tabla 2. Valoración NaOH. Valoración vinagre grupo mL NaOH moles NaOH moles CH 3 COOH mL CH 3 COOH M diluida M original %P/V CH 3 COOH 1 9,15 9,11E-04 9,11E-04 10 9,11 x 10-2^ 0,91 5, 2 9,1 9,10E-04 9,10E-04 10 9,10 x 10- 0,91 5, 3 7,05 8,69E-04 8,69E-04 10 8,70 x 10- 0,87 5, 5 9,1 8,92E-04 8,92E-04 10 8,90 x 10- 0,89 5, 6 9,55 8,40E-04 8,40E-04 10 8,40 x 10- 0,84 5,
7 7,1 8,41E-04 8,41E-04 10
8,40 x 10- 0,84 5, 8 7 8,40E-04 8,40E-04 10 8,40 x 10- 0,84 5, 10 7,5 9,00E-04 9,00E-04 10 8,40 x 10- 0,84 5, Prom. (^) N.A N.A N.A N.A N.A 0,87 5, Desviación N.A^ N.A^ N.A^ N.A^ N.A^ 3,22 x 10
Tabla 3. Valoración vinagre. Análisis de resultados. El análisis de resultados obtenidos en el laboratorio de determinación de contenido de ácido acético en vinagre comercial se centrará en evaluar la precisión y exactitud de las titulaciones, comparando los valores experimentales obtenidos con los valores teóricos. El objetivo principal del experimento fue determinar la concentración de ácido acético (CH 3 COOH) en una muestra de vinagre blanco comercial para consumo, esto mediante una titulación ácido-base entre el vinagre y hidróxido de sodio (NaOH), en esta reacción se usa un indicador de PH, la fenolftaleína, esta indica el punto final de la reacción ya que esta cambia de un color traslúcido a un color rosa pálido al pasar de un PH ácido a un PH neutro o ligeramente básico; la reacción que rige el proceso es la siguiente: 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 ⇒ 𝐶𝐻 3 𝐶𝑂𝑂 − 𝑁𝑎
- 𝐻 2 𝑂 Pero dado a que la concentración del NaOH con el cual se va a titular el ácido acético también es desconocida se realiza una titulación posterior en la cual se titula ácido clorhídrico con el NaOH de concentración desconocida para así hallar la concentración del NaOH, en esta titulación también se usa Durante el desarrollo de la práctica se realizaron tres titulaciones fundamentales para determinar la concentración de ácido acético en vinagre comercial, estandarizar el HCl y valorar el NaOH. Las reacciones químicas involucradas fueron: la neutralización del Na₂CO₃ con HCl (2HCl + Na₂CO₃ → 2NaCl + CO₂ + H₂O), la valoración del NaOH con HCl (HCl + NaOH → NaCl + H₂O) y la determinación de ácido acético con NaOH (CH₃COOH + NaOH → CH₃COO⁻ + Na⁺ + H₂O). Estas reacciones fueron fundamentales para obtener resultados precisos en las determinaciones. La solución de HCl se estandarizó utilizando Na₂CO₃ como estándar primario debido a su alta pureza y estabilidad, cumpliendo con las características ideales de un estándar. El cálculo de su concentración exacta se realizó considerando una masa de carbonato de sodio impuro (0.2694 g) y su pureza (99.5%), lo que resultó en una masa pura de 0.2681 g. Este dato permitió determinar una concentración promedio de HCl de 0.120 M, con un error de 0% y una desviación estándar de 8.8×10⁻⁴. Estos resultados reflejan alta precisión y exactitud en la preparación y estandarización del HCl. Por su parte, la solución de NaOH se preparó con base en los resultados de la estandarización de HCl, utilizando una relación estequiométrica 1:1. La concentración promedio de NaOH obtenida fue de 0.101 M, con errores porcentuales individuales entre -18.9% y +13.7%, dependiendo del grupo. Esto muestra una mayor variabilidad en comparación con el HCl, probablemente atribuible a pequeñas desviaciones durante la preparación y el proceso de titulación. A pesar de esto, los resultados fueron adecuados para continuar con la valoración del vinagre.
