Práctica 6: Determinación de pH y caracterización de ácidos y bases, Esquemas y mapas conceptuales de Química

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COMPILADOR

NUBIA JUDITH VALCARCEL BOLIVAR

Licenciada en Química y Biología. UPTC Magister en Docencia de la Química. UPN Tunja, 2021

PRACTICA 6

DETERMINACION DE PH Y CARACTERIZACION DE ACIDOS Y BASES

OBJETIVO GENERAL

 Caracterizar soluciones como ácidas o básicas utilizando un indicador ácido-básico, estimando su PH. INTRODUCCIÓN La teoría de Brönsted - Lowry define los ácidos como las sustancias que donan iones hidronios, H 30 +^ (protones) y las bases como las sustancias que reciben iones hidronios. De esta manera, solo existe el ácido, si la base está presente y viceversa. Según la teoría de Brönsted - Lowry la ecuación general para una reacción ácido – base, se puede escribir así: HA + H 2 O  H 3 O+^ + A- Ácido I Base II Ácido II Base I En esta ecuación A-^ es la base conjugada de HA. Por otro lado H 30 +^ es el ácido conjugado de H 2 O. Los ácidos y bases se clasifican en fuertes y débiles. Los ácidos y bases fuertes son aquellas sustancias que se disocian (ionizan) totalmente. Para los ácidos fuertes, la concentración de iones hidronios es muy grande. Los ácidos y bases débiles son las sustancias que en soluciones acuosas se disocian (ionizan) parcialmente. Para los ácidos débiles la concentración de iones hidronios (H 3 O+) es muy pequeña. Un ácido de Brönsted-Lowry donará iones hidronios (H 3 O+) a cualquier base cuyo ácido conjugado sea más débil que el ácido donante. Se define el pH como el logaritmo decimal negativo de la concentración de los iones hidronios. pH = - log H 3 O+ Las soluciones acuosas de ácidos tienen un pH  7 y las soluciones básicas un pH  7 y las soluciones neutras pH = 7 Un indicador ácido-básico es un ácido débil que cambia de color cuando pierde iones hidronios. Por ejemplo, la fenolftaleína, que representaremos como HPhth, es un indicador que cambia de incolora (en medio ácido) a rosado intenso (en medio básico). HPhth + OH-^  Phth-^ + H 2 O

ELABORACION DE UN INDICADORES

1. REPOLLO MORADO LOMBARDA y PETALOS DE ROSA El extracto de col lombarda es uno de los extractos vegetales con más cambios de color, mientras que el extracto obtenido a partir de pétalos de rosa es prácticamente incoloro en un intervalo bastante amplio del pH, adquiriendo coloración a pH tanto ácido como básico. En la tabla 1 se muestra la relación entre el pH y color del extracto de lombarda y el de pétalos de rosas rojas, respectivamente (Schreiner et al., 1989). PROCEDIMIENTO  Corta unas hojas de repollo morado (cuanto más oscuras mejor)  Cucinelas en una olla pequeña con un poco de agua durante al menos 10 minutos  Retira el recipiente del fuego y dejarlo enfriar  Retire las hojas cocinadas y deja el líquido que contiene el indicador de pH.  Determine el pH del indicador Realice la misma operación con los pétalos de la rosa EXPERIENCIAS USANDO INDICADORES DE pH CASEROS  Comprobación del carácter ácido o básico de algunas sustancias  Para observar los cambios de color que se producen en los extractos obtenidos al variar el pH, se coloca un poco de agua en tres vasos transparentes e incoloros  A continuación se agrega a cada uno de los vasos un poco del extracto que queramos estudiar. El vaso central se usará como patrón, mientras que los dos vasos restantes se usarán para determinar las variaciones de color al agregarles diversas sustancias, tanto ácidas como básicas. Conviene destacar que es más fácil observar los colores colocando un folio blanco debajo de los vasos. Realizar las siguientes pruebas con los indicadores preparados.  1. Prepare varios vasos plásticos pequeños, a cada uno adicione un poco de la sustancia que se quiere determinar el pH (Una cucharadita): Vinagre, jugo de limón, jugo de

naranja, solución de aspirina, agua gaseosa, solución de jabón; y adiciones una o dos cucharaditas del indicador de repollo morado. Compare el color obtenido con el de la tabla de pH de la col lombarda. Registre el valor de pH obtenido en la tabla 8.  Deseche y tome nuevamente las soluciones a analizar y esta vez adicione el extracto de rosa, registre el pH en la tabla 8 INFORME DE LABORATORIO Título de la práctica: DETERMINACION DE PH Y CARACTERIZACION DE ACIDOS Y BASES Nombre del Estudiante: Andres Mauricio Alfonso Acevedo Código : 201910777 Fecha: 26-09- Objetivo de la práctica: Caracterizar soluciones como lo son (col lombarda y agua de rosas) ácidas o básicas utilizando un indicador ácido-básico, estimando su PH. Palabras Claves (5) :, pH, electrolito, solución acida, solucion basica Investigar :

1. Qué es pH y pOH, como se relacionan  pH: es una medida de la acidez o basicidad de una solución. El pH es la concentración de iones hidronio [H 3 O+] presentes en determinada sustancia. La sigla significa "potencial de hidrógeno" (pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del latín pondus , n. = peso; potentia , f. = potencia; hydrogenium , n. = hidrógeno). Este término fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrógeno.  pOH: se define como el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidróxido. Esto es, la concentración de iones OH- de acuerdo con las concentraciones en equilibrio de H+^ y de OH-^ en agua, la siguiente solución es verdadera para cualquier solución acuosa a 25ºC. ph+pOH= esta relación se puede usar para convertir entre pH y Poh.
2. Electrolitos fuertes y débiles Un electrolito (o electrólito) es una sustancia que al disolverse en agua da lugar a la formación de iones. Los electrolitos pueden ser débiles o fuertes, según estén parcial o totalmente ionizados en medio acuoso.  Un electrolito fuerte es toda sustancia que al disolverse en agua se disocia completamente en iones. Por ejemplo: KNO 3 → NO 3 -^ + K + NaOH → Na+^ + OH- H 2 SO 4 → HSO 4 -^ + H+

 BASES DEBILES:

Las bases débiles reaccionan con el agua según el equilibrio: B + H2O  BH+^ + OH- A este equilibrio le corresponde una constante de basicidad Kb =[BH+][OH-]/[B] Al igual que en el caso de los ácidos débiles, en este artículo docente se considera despreciable la autoionización del agua y se deberán verificar las aproximaciones que se realicen en la resolución.

4. Escriba la escala de pH diferenciando la región ácida, básica y neutra En la escala de ph se puede observar el grado de acidez. La escala de PH va desde cero donde se puede observar el valor mas ácido, hasta PH catorce que sería el valor mas básico: 0 1 2 3 4 5 6← 7 → 8 9 10 11 12 13 14 Los valores que se encuentran entre (0,1,2,3,4,5 y 6) son los Ácidos el número 7 es el valor medio este representa el valor NEUTRO y los valores que se encuentran entre (8,9,10,11,12,13 y 14) son valores Básicos. Tabla 7. Resultados de pH del simulador. Solución casera (pH: mezcla sin agua) pH (Vol: 0,56 L) pH (Vol: 0,61 L) pH (Vol: 0,66 L) pH (Vol: 0,71 L)

[H 3 O]+

(Molar)

[OH]+

(Molar) Jabón para manos pH: 10.

PH: 9.

PH: 9.92 PH: 9.88 PH:9.

1.4 × 10

− 10 7.1 × 10 − 5 Leche pH: 6.

PH: 6.

PH: 6.56 PH: 6.58 PH:6.

2.5 × 10

− 7 4.0 × 10 − 8 Jugo de Naranja pH: 3.

PH: 3.

PH: 3.59 PH: 3.62 PH: 3.

2.2 × 10

− 4 4.5 × 10 11 Gaseosa pH: 2.

PH: 2.

PH: 2.58 PH: 2.62 PH: 2.

2.2 × 10

− 3 4.5 × 10 − 12

Café pH: 5.

PH: 5.

PH: 5.08 PH: 5.12 PH: 5.

7.1 × 10

− 6 1.4 × 10 − 9 Sopa de pollo pH: 5.

PH: 5.

PH: 5.88 PH: 5.91 PH: 5.

1.2 × 10 −^6 8.7 × 10 −^9

 Realizar una gráfica del cambio de pH, determinando el cambio durante el incremento en el volumen de agua de 0,05 L en cada muestra. Realizar un análisis del comportamiento del pH a medida que se incrementa el volumen adicionado. Insertar gráficas. Para la leche leche volumen 0,56 0,61 0,66 0, pH 6,53 6,56 6,58 6, **6.48 6.5 6.52 6.54 6.56 6.58 6.6 6. 0

0.** f(x) = 2.06 x − 12. PH volumen de agua Se logra evidenciar que el comportamiento entre el PH y el volumen de adicion de agua es directamente proporcional, ya que a medida que se aumenta el volumen del agua se va incrememtando el PH. Ademas se realizo un ajuste lineal a la grafica la cual nos ayuda a evidenciar que los datos obtenidos tienen un incremento los cuales son casi los mismos que se obtienen en la linealizacion, esto quiere decir que el experimento realizado tiene una presicion y exactitud casi perfecta, pero tiene errores minimos los cuales pueden darse por errores sistematicos o humanos a la hora de la realizacion del experimento, ademas, se realizo el analizis de la pendiente el cual nos va un valor de 2.063. Se logra concluir que a mas volumen de agua, mas alto el nivel del Ph de la leche se

Para la naranja jugo de naranja volumen 0,56 0,61 0,66 0, pH 3,55 3,58 3,62 3, **3.48 3.5 3.52 3.54 3.56 3.58 3.6 3.62 3.64 3. 0

0.** f(x) = 1.39 x − 4. PH volumen del agua Se logra evidenciar que el comportamiento entre el PH y el volumen de adicion de agua es directamente proporcional, ya que a medida que se aumenta el volumen del agua se va incrememtando el PH. Ademas se realizo un ajuste lineal a la grafica la cual nos ayuda a evidenciar que los datos obtenidos tienen un incremento los cuales son casi los mismos que se obtienen en la linealizacion, esto quiere decir que el experimento realizado tiene una presicion y exactitud casi perfecta, pero tiene errores minimos los cuales pueden darse por errores sistematicos o humanos a la hora de la realizacion del experimento, ademas, se realizo el analizis de la pendiente el cual nos va un valor de 1.3919. Se logra concluir que a mas volumen de agua, mas alto el nivel del Ph de la naranja se encuentra.

Tabla 8. Muestra pH con el indicador de repollo Solución ácida básica o neutra PH con el indicador de rosa Solución acida , básica o neutra Vinagre <2 Solución Acida 2 Solución acida Jugo de Naranja <2 Solución Acida 2 Solución acida Jugo de Limón 3 Solución Acida 1 Solución acida Gaseosa 7 Solución Neutra 3 Solución acida Solución de aspirina 4 Solución Acida 7 Solución neutra Alkazeltzer 7 Solución neutra 7 Solución neutra Solución de jabón 12 Solución Baica 5 Solución acida Agua 7 Solución Neutra 7 Solución neutra  Imágenes de experimento con repollo morado Solucion de jabon, gaseosa, solucion de aspirina, jugo de naranja, jugo de limon, vinagre

 El pH, pOH y la escala de pH (artículo). (s. f.). Khan Academy. Recuperado 26 de septiembre de 2021, de https://es.khanacademy.org/science/ap-chemistry/acids-and- bases-ap/acids-bases-and-ph-ap/a/ph-poh-and-the-ph-scale  Electrolito. (s. f.). recursostic. Recuperado 26 de septiembre de 2021, de http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/acidosbases/ electrolitos.html?0&  El repollo mágico que cambia de color (indicador de pH) | Instituto Davidson de Educación en Ciencias. (s. f.). El repollo mágico que cambia de color (indicador de pH). Recuperado 26 de septiembre de 2021, de https://davidson.weizmann.ac.il/es/online/scienceathome/el-repollo-m%C3%A1gico- que-cambia-de-color-indicador-de-ph