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Laboratorio de Química Orgánica– IQM 122 Semestre: I-
LABORATORIO N°
EQUILIBRIO DE ACIDOS Y BASES DEBILES
Nombre del Estudiante: Gerardo Gabriel Cruz Flores
C.I: 6784813 L.P.
Nombre del Docente: Dra. Virginia González
Horario de la materia: Viernes 16:15 – 17:
Fecha de entrega del informe: 5/03/
C
1.Objetivos. –
a. OBJETIVO GENERAL:
Evaluar las Reacciones Químicas de Equilibrio de sustancias Acidas y
Básicas por medio de Simulador CLOUDLABS.
b. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Determinar el Carácter Anfótero del “Cloruro De Amonio “en reacciones
(Acidas y Básicas).
Comprobar la sintetizas “Sulfato De Amonio” y “Amoniaco”.
Evaluar las constantes de “Hidrolisis” del “Amonio” y “Amoniaco”.
Examinar los niveles de pH del “Sulfato De Amonio” y “Amoniaco”.
2.Fundamento Teórico. –
2.1.- Teoría ácido-base:
Una sustancia es llamada ácido o base de acuerdo a tres teorías: Arrhenius, Bronsted-
Lowry y Lewis. (Upo, 2017)
Teoría Ácido-Base de Arrhenius:
El concepto de ácido-base de Arrhenius clasifica una sustancia como un ácido si
produce iones hidrógeno H (+) o iones hidronio H3O (+) en agua. Una sustancia se
clasificará como una base si produce iones hidróxido OH (-) en agua. Esta manera de
definir los ácidos y las bases funciona bien para las soluciones acuosas, pero las
propiedades de ácido y de base se observan en otros entornos.
Teoría Ácido-Base de Bronsted-Lowry
La teoría de Bronsted-Lowry clasifica una sustancia como ácido si actúa como donador
de protones, y como una base si actúa como aceptor de protones.
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Teoría Ácido-Base de Lewis
La teoría de Lewis clasifica una sustancia como ácido si actúa como un aceptor de par
de electrones y como una base si actúa como un donador de par de electrones.
2.2.- Ácidos y bases fuertes y débiles:
Se sabe que un ácido o una base débiles son especies que no se hallan completamente
disociados, de modo que su reacción con agua no tiene lugar por completo, pudiendo
definirse para el ácido débil su constante de disociación ácida o constante de hidrólisis
ácida (Ka) y para la base débil su constante de disociación básica o constante de
hidrólisis básica (Kb). (Rosales , Portuguez, & Ocampo, 2019)
Imagen N°1.- Ejemplos De Reactivos Fuertes y Débiles
2.3.- Sales. –
La acidez o basicidad de las disoluciones de diferentes sales en agua se puede
interpretar en función de su disociación completa para formar iones libres que presentan
propiedades de ácido o base. Las bases conjugadas de los ácidos débiles y los ácidos
conjugados de las bases débiles reaccionan con el agua modificando el pH de ésta. En el
primer caso dan carácter básico, y en el segundo carácter ácido. Esta reacción del ión
con el agua recibe el nombre de hidrólisis.
Así, el anión (A-), (por ejemplo, el ión acetato) procedente de un ácido débil (por
ejemplo, el ácido acético) da la siguiente reacción con agua
Imagen N°2.- Ejemplos De Reacción de Acido Débil.
Y el catión B+ (por ejemplo, el ión amonio) procedente de una base débil (por ejemplo,
el amoniaco) da la siguiente reacción con agua:
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Si la base tenía carácter débil el catión se hidroliza regenerando la base, y por tanto
incrementando la concentración de iones H+, lo que explica el carácter ácido de la
disolución:
B+ H2O → BOH + H+
Ambas reacciones tienen una constante llamada constante de hidrólisis. En general se
puede resumir, que el carácter ácido básico aproximado de la disolución dónde se haya
producido la hidrólisis de una sal, será el siguiente: (Granada, 2012) y (Masou Soto, 2018)
Neutro para el caso de sales formadas a partir de ácido fuerte más base fuerte.
Ligeramente básico para el caso de sales formadas a partir de ácido débil y base
fuerte.
Ligeramente ácido para el caso de sales formadas a partir de ácido fuerte y base
débil.
En el caso de sales formadas a partir de ácido débil más base débil, el carácter
ácido básico de la disolución dependerá de la fortaleza relativa de los ácidos o
bases de los cuales provengan.
2.5.- Clasificación de las sales en neutras, Acidas y Básicas. -
Las reacciones de hidrólisis pueden variar la concentración de protones o hidroxilos en
el medio, haciendo a la solución de pH por debajo, igual o por encima de 7, permitiendo
clasificar a las sales en ácidas, neutras y básicas, como se muestra en la Tabla 1. Tabla
- Clasificación de las sales según la variación de pH de sus soluciones acuosas.
(Gonzales, 2009)
Imagen N°5- Características De Sales.
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Los aniones proveniente de ácidos fuertes, como el cloruro ( ), nitrato ( ),
perclorato ( ), entre otros, junto con metales del Grupo I (Li, Na, K, Cs) y II (Mg,
Ca, Ba, Sr, a excepción del ) de la Tabla Periódica, forman sales neutras. Ambas
clases de iones son bases y ácidos conjugados débiles.
Los cationes provenientes de bases débiles, como el amonio ( ) son ácidos
conjugados fuertes, que ceden un protón al agua, disminuyendo el pH de la solución.
Por lo tanto, sales como el cloruro de amonio o nitrato de amonio, se catalogan como
sales ácidas. De igual manera, iones metálicos pequeños y con carga elevada, como el
, , , y , pueden causar hidrólisis en un grado apreciable.
Por su parte, los aniones de ácido débiles, como el acetato (CH 3
COO
) o el cianuro
(CN
), aceptan un protón del agua, aumentando el pH de las soluciones acuosas. Por lo
tanto, sales como el acetato de sodio (CH 3
COONa) o el cianuro de potasio (KCN), se
clasifican como sales básicas.
La magnitud del hidrólisis del catión o del anión depende del valor de la constante de
basicidad o acidez de la base o el ácido de donde provienen estos iones, y en la medida
en que esta sea más pequeña, mayor será la hidrólisis. En el caso que la sal esté formada
por iones que son capaces de hidrolizar, la variación del pH y la clasificación de la sal
va a depender de la diferencia en las constantes de acidez o basicidad. Si la K b
de la base
es mayor que la K a
del ácido, la disolución debe ser básica porque el catión se
hidrolizará en menor proporción que el anión y en el equilibrio habrá más iones OH
que
H
Imagen N°6- Niveles de Equilibrio De Sales.
UNIVERSIDAD CATOLICA BOLIVIANA “SAN PABLO” Facultad de Ingeniería Laboratorio de Química Orgánica– IQM 122
Semestre: I-
3.2.- PROCEDIMIENTO
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4.-Tabla De Datos y Observaciones. –
Datos Para Las Condiciones De Trabajo Del Laboratorio
Amonio 0.0070 mol
Sulfato De Amonio 0.0024 mol
Cloruro De Amonio 63 % Masa
Ácido Sulfúrico 1.2 M
Hidróxido De Sodio 0.7 M
Cloruro De Amonio Liquido 2.3 M
Tabla N°
Registro de concentración, volumen y número de moles de los componentes en el tubo
de ensayo 1
COMPONENTE CONCENTRACION (M) VOLUMEN (ml) NUMERO DE MOLES
Cloruro De Amonio 2.3 3.04 6.992 x 10^-
Hidróxido De Sodio 0.7 10 7 x 10^-
Amoniaco 2.78 x 10^3 13.04 3.625 x 10^-
Cloruro De Sodio 0.53077 10.3 6.92 x 10^-
Tabla N°1: Se presentan las condiciones para el Tubo De Ensayo N°1. En la primera columna se
observan las especies químicas. En la segunda columna se muestra las concentraciones molares de cada
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0.0070 mol
C ∗ 1 mol A
1 mol C
∗ 1000 ml
2.3 mol A
=3.04 ml de NH
4
Cl
0.0070 mol
C ∗ 1 mol B
1 mol C
∗ 1000 ml
0.7 mol B
= 10 ml NaOH
Se debe añadir 3.04 ml de “Cloruro De Amonio” y 10 ml de “Hidróxido De
Amonio” al Tubo de Enseño N°1.
Reacción Química Para Tubo De Ensayo N°
0.0024 mol
C ∗ 2 mol A
1 mol C
∗53.5 g A
1 mol A
∗ 100 g A
63 g A
=0.40 g De NH
4
Cl
0.0024 mol
C ∗ 1 mol B
1 mol C
∗ 1000 ml
1.2 mol B
= 2 ml de H
2
SO
4
Se debe añadir 0.40 g de “Cloruro De Amonio” y 2 ml de “Acido Sulfúrico” al
Tubo de Enseño N°2.
Determinar el reactivo limitante para los tubos de ensayo 1 y 2
Determinar el reactivo en exceso para los tubos de ensayo 1 y 2
Para las Condiciones de Trabajo De Tubo De Ensayo N°
NH
4
Cl =2.3 M
NaOH =0.7 M
N H
3
=0.007 mo
V = 13 ml
ml ∗2.3 mol A
1000 ml
∗ 1 mol C
1 mol A
=0.0069 mol NH
3
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ml ∗0.7 mol B
1000 ml
∗ 1 mol C
1 mol B
=0.0091 mol NH
3
Para las condiciones de Trabajo del Tubo De Ensayo N°1 el reactivo limitante es el
NH
4
Cl ya que presenta un menor unidad molar de
NH
3
=0.0069 mol
. Mientras que
el reactivo en exceso es
NaOH ya este presenta un mayor unidad molar de
NH
3
=0.0091 mol .
Para las Condiciones de Trabajo De Tubo De Ensayo N°
NH
4
Cl =2.3 M
H
2
SO
4
=1.2 M
NaCl =0.0024 mo
V =2.4 ml
ml ∗2.3 mol A
1000 ml
∗ 1 mol C
2 mol A
=0.0023 mol ( NH
4
2
SO
4
ml ∗1.2 mol B
1000 ml
∗ 1 mol C
1 mol B
=0.0024 mol ( NH
4
2
SO
4
Para las condiciones de Trabajo del Tubo De Ensayo N°2 el reactivo limitante es
NH
4
Cl ya que presenta un menor unidad molar de ( NH
4
2
SO
4
=0.0023 mol.
Mientras que el reactivo en exceso es
H
2
SO
4
ya este presenta un mayor unidad
molar de ( NH 4
2
SO
4
=0.0024 mol.
Realizar cálculos para determinar la constante de equilibrio del amoniaco
(Ka) y discuta sus resultados.
Ecuación Para Constante de Equilibrio Acida (Ka):
ka =
[0.529]
[ 0.00087]∗[0.00108 ]
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de fertilizantes, tienen alta eficiencia y baja volatilización de nitrógeno. (Fertilizantes
Liquidos Nieto, 2019) y (Flideco, 2019)
6.-Discuciones. –
A partir de los cálculos realizados para determinar las cantidades volumétricas que se
deben adicionar a cada tubo de ensayo, se puede suponer cómo va a ir yendo las
direcciones de las concentraciones para cada condición de trabajo. Las condiciones de
trabajo para el tubo de ensayo N°1 son condición en la cual la sal de partida
NH} rsub {4} C ¿” actúa como una “ácido” en medio de una solución básica de NaOH
, la cual daría suponer que encontramos para la constante de equilibrio ácido son
bastante alta gracias a las concentraciones de partida iniciales. Esto se comprueba en las
pruebas de papel tornasol las cuales arrojan resultados coherentes, ya que cuando la sal
actúa como un ácido se obtiene un pH = 13 o 14 , mientras si la sal actúa como un base
se obtienen pH=1.
Por otro lado las condiciones de trabajo del tubo de ensayo N°2 en las cuales se
manejan cálculos para los reactivos, la concentración másica de la sal no se encuentra
pura , aumenta la concentración ácida del reactivo “
H
2
SO
4
”. Por lo cual da entender
que la sal actúa de modo “básico” y que la reacciona es en función de un medio ácido,
por lo cual podría llegarse a suponer y comprender que la conformación de sus ácidos y
bases conjugadas serán débiles. Por lo que se tendría una constate de hidrolisis acida
coherente con las concentraciones de partida como las del equilibrio para las especies
químicas.
Al momento de hallar la constante de equilibrio ácido para la reacción del tubo de
ensayo N°1, en la cual actúa como un ácido en medio básico. Se llega a determinar que
la constante el equilibrio bastante alto debido a las concentraciones de partida que se
dan para la sala como también se de hallar la constante de equilibrio del amonio que
está actuando como una base la inversa de la constante ácida nos da la constante básica
el amonio la cual es pequeña con comparación a la acida, legando a comprender
correlación de los resultados debido a las concentraciones de partida iniciales Se afirma
lo plante, según lo dicho por (Azevedo & Cavalerio, 2012) que las constelación de partida
afectan a las constantes de equilibrio.
Mientras que para determinar la constante de hidrólisis de la solución de las especies
ácidas básicas débiles se debe tomar en cuenta qué los reactivos de partida reaccionan
de manera tal que las constantes de equilibrio como sus concentraciones equilibrio
llegan hacer las óptimas para las especies débiles ya que ni llega a sobrepasar a nivel
alto niveles muy bajos, sino que se mantienen en parámetros adecuados para determinar
la constante de hidrólisis. Afirmando lo planteado por (Wensherg, 2013) que especia los
niveles de los constantes de hidrolisis para fertilizantes nitrogenados con base de
amonio.
7.-Concluciones. –
En este laboratorio, se realizó inicialmente un repaso teórico para obtener un mejor
análisis de los resultados obtenidos y desarrollar la lógica necesaria para la realización
de la práctica; para comprender las características del “ Equilibrio Químico De Ácidos
y Bases Débiles ” para su identificación entre compuestos químicos y sus
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concentraciones, para determinar las constantes de Equilibrio. Se pudo entender bien el
procedimiento para encontrar el Equilibrio de disociaciones de sales anfóteras débiles
frente a sustancia básicas o acidas.
Se puede llegar a interpretar la utilidad de encontrar el “Constante de Hidrolisis” para
sustancias bajo condiciones de adiciones “Básicas o Acidas” mediante la simulación
realizada en CLOUDLABS, llegando a comprender como las concentraciones varían a
partir de “Cloruro De Amonio” por ser un compuesto anfótero. Permitiendo encontrar el
punto de equilibrio de la sustancia mediante una prueba realizada se llegan a determinar
las concentraciones para cada esta de la reacción, que nos indica la constante de
Hidrolisis de Amonio.
Mediante el análisis realizó, sea llegando a comprender que el punto de equilibrio ácido
de la reacción es de un “Ka = 56300.55314” para las condiciones de estado N°1. Como
también una “Kb = 1.78 x 10^-5” para el Amoniaco, Lo que indica que la concentración
para hallar las constantes de equilibrio depende de las concentraciones de partida, esto
no afecta a que la reacción llegue al equilibrio. Por lo que indica que la constante de
Hidrolisis del Amonio “Kh = 5.53 x 10^-9” está en relación a las concentraciones y se
encuentra a rangos óptimos para su utilización en la fertilización agrícola.
Se pudo concluir y llegar al resultado planteado el cual es identificar el cambio de
concentración de una sustancia química en medio “Básico o Acido” por medios de
reactivos anfóteros como del “Cloruro De Amonio “que actúa sobre el Equilibrio
Química, como de sus constantes química. A partir de los métodos cuantitativos y
cualitativos mediante pruebas para cada estado de la reacción químicas, las cuales nos
lanzan diferentes resultados que nos indican que el cambio de concentraciones no afecta
al estado de equilibrio.
Los compuestos analizados en general comprobaron la acidez o alcalinidad propuesta
desde un principio, teniendo valores variados por inexactitud del componente principal
y de las concentraciones en la que se encuentran en los productos.
Igualmente se logró medir el pH de todos los productos y concluir sobre su alcalinidad y
acidez en función de la sal anfótera.
8.-Preguntas de Control. –
a) Investigue, la clasificación de los fertilizantes nitrogenados por su
composición química.
Clasificación De Fertilizantes Nitrogenados Por Composición Química
(Fernandez, 2012)
Fertilizantes Nitrogenados Ecuación Química Información
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Las cantidades reducidas de aplicar de fertilizante disminuyen la cantidad de N, P y K,
los micronutrientes importantes como el hierro y el manganeso también se ven
reducidos de manera importante, lo que afecta la calidad de la planta. Aunque las
cantidades de aplicación de fertilizante se pueden reducir para controlar el estiramiento
y el tamaño de la planta, la calidad del cultivo. La reducción de las cantidades de
aplicación de fertilizante para regular el crecimiento de las plantas funciona bien, pero
puede afectar fácilmente a la calidad de la planta. El potencial riesgo de perder la
calidad y el rendimiento del cultivo. Para el manipulador solo le interesa la producción
final si tiene más peso que los posibles beneficios. Por lo tanto, no usar fertilizante no es
siempre la mejor opción para controlar la altura y el crecimiento de las plantas. (Buechel,
c) ¿Qué es una sustancia anfótera? ¿Y cómo se evidencia en la práctica?
Una sustancia anfótera es aquella que puede reaccionar ya sea como un ácido o como
una base. Muchos metales tales como. (zinc, estaño, plomo y aluminio) y la mayoría de
los metaloides tienen óxidos o hidróxidos anfóteros. Como también algunos de los
aminoácidos y las proteínas, que tienen grupos amino y ácido carboxílico, y también los
como el agua y el amoníaco.
Las sustancias clasificadas como anfóteras tomando en cuenta la carga eléctrica de la
parte hidrofílica cambia en función del pH del medio. Actúan como bases en medios
ácidos y como ácidos en medios básicos, para contrarrestar el pH del medio. Los
tensioactivos que son anfóteros poseen una carga positiva en ambientes fuertemente
ácidos, presentan carga negativa en ambientes fuertemente básicos, y en los medios
neutros tienen forma intermedia híbrida, Ion Mixto. (Muhye, 2020)
En este laboratorio se puede apreciar una sustancia anfótera qué es el “Cloruro De
Amonio” ( NH ¿¿ 4 Cl ) ¿ , la cual actúa diferente en las dos condiciones de trabajo
dependiendo el medio en que se encuentre. Para la condición de trabajo del tubo de
ensayo N°1 el
NH
4
Cl actúa como una sustancia “Acida” ya que éste se encuentra en
medio básico gracias al hidróxido de sodio. Mientras que para la condición de trabajo
número del tubo de ensayo N°2 actuar como una sustancia “Básica” ya que se
encuentra en un medio ácido gracias a la presencia de ácido sulfúrico.
Observando, así como el
NH
4
Cl es un reactivo Anfótero, qué presenta diferentes
niveles de pH dependiendo la reacción química en la que éste se encuentre. Para las
condiciones de trabajo N°1 se tiene un pH = 14 indicando la presencia “Acida” y para
las condiciones de trabajoN°2 tiene un pH = 1 lo que indica que es un medio “Básico”.
d) ¿Cómo se puede identificar un ácido o base según lo experimentado en esta
práctica?
Para el laboratorio se puede identificar una sustancia “Acida o Básica” mediante las
reacciones químicas para diferentes condiciones de trabajo.
Para las Condiciones de Trabajo De Tubo De Ensayo N°1 (Medio Acido).
Laboratorio de Química Orgánica– IQM 122 Semestre: I-
Para las Condiciones de Trabajo De Tubo De Ensayo N°2 (Medo Básico).
Como también nos podemos ayudar del indicador tornasol la cual nos indica qué
sustancia es “Acida” y qué sustancia “Básica”.
e) ¿Qué es la hidrólisis de una sustancia por qué es importante para esta
práctica?
La hidrólisis es una reacción química que puede darse en moléculas o iones tanto
orgánicos como inorgánicos, y que involucra una reacción con el agua para el
rompimiento de sus enlaces. (Bolivar, 2019).
La accione que se conoce como Hidrolisis se debe al monte de reaccionar especies
“Acidas y Básicas” débiles, las cuales al momento de su disociación llegando a un
equilibrio cuya constante en términos de concentración se denomina Constante de
hidrolisis. En esta Práctica de Laboratorio gracias a la Hidrolisis su produce la
disociación de un “ácido o base” para que este pueda formar u otro de reactivo diferente
llegando al equilibrio de la disociación, como tal se modifica el pH de la disolución,
como de cada nueva especie formada de la disociación.
f) ¿Qué es y cómo se define un ácido y base débil, y como se evidencia en este
laboratorio
