Práctica 3. Soluciones, pH y acidez
Tipo de práctica
Presencial X Autodirigida Remota
Otra ¿Cuál?
Horas de práctica 3
Temáticas de la
práctica
Preparación de soluciones a diferentes concentraciones y
determinación del pH y la acidez.
Intencionalidades
formativas
PROPÓSITO
Familiarizarse con la preparación de soluciones de
diferentes concentraciones
OBJETIVO GENERAL
Aprender a calcular y preparar soluciones y diluciones de
diferentes concentraciones y determinar el pH y la acidez
de los mismos.
METAS
Que el estudiante comprenda las diferentes formas de
expresar las concentraciones y cómo calcularlas.
COMPETENCIAS
Adquirir destreza en el manejo de materiales volumétricos
del laboratorio para la preparación de diferentes
soluciones.
Adquirir habilidad de deducción para comprender la
diferencia entre las formas de expresar las
concentraciones.
Adquirir destreza en la determinación del pH y la acidez
de diferentes soluciones.
FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
Soluciones
Las soluciones son mezclas homogéneas de dos o más componentes. El ser
homogéneas significa que las propiedades físicas y químicas son iguales en
cualquier parte de la solución. Además, cuando se observa una solución a simple
vista solo se distingue una fase, sea líquida, sólida o gaseosa.
Los componentes de las soluciones se denominan soluto y solvente; el soluto es
el componente que se disuelve y el solvente es el componente en el cual el soluto
se disuelve. Por regla general, el solvente es el componente cuyo estado de la
materia es igual al de la solución final; pero, cuando los componentes se
encuentran en el mismo estado de la materia, el solvente será el que se
encuentra en mayor proporción.
Las unidades de concentración expresan la relación de las cantidades de soluto
y solvente que se tomaron para preparar la solución. Las principales unidades
de concentración son: porcentaje en masa (%m/m), porcentaje en volumen
(%v/v), porcentaje masa volumen (%m/v), molaridad (M), molalidad (m) y
normalidad (N).
Las sustancias empleadas como solvente experimentan un cambio en sus
propiedades coligativas cuando son empleadas en la preparación de una
solución; lo anterior, debido a la presencia de moléculas, iones o átomos de
soluto disueltos. Así, el valor de estos cambios se encuentra directamente
relacionado con la concentración final de la solución y no de su naturaleza.
Ácidos y bases
La teoría de Brönsted - Lowry define los ácidos como las sustancias que donan
iones hidronios, H30+ (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.
Los ácidos y bases se clasifican en fuertes y débiles. Los ácidos y bases fuertes
son sustancias que se disocian (ionizan) totalmente; para los ácidos fuertes, la
concentración de iones hidronios (H3O+) es muy grande; por su parte, los ácidos
y bases débiles, son sustancias que en soluciones acuosas se disocian (ionizan)
parcialmente; para los ácidos débiles la concentración de iones hidronios (H3O+)
es muy pequeña. Un ácido de Brönsted-Lowry donará iones hidronios (H3O+) a
cualquier base cuyo ácido conjugado sea más débil que el ácido donante.
El pH.
Se define como el logaritmo decimal negativo de la concentración de los iones
hidronios (pH = -log [H3O+]).
Las soluciones acuosas de ácidos tienen un pH 7, 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. El pH en el cual un indicador
cambia de color depende de su fuerza ácida.
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DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA
En esta práctica se preparan soluciones de diferente concentración utilizando
unidades de concentración físicas y químicas.
Recursos a utilizar en la práctica (Equipos / instrumentos)
Materiales, equipos y reactivos
✓ Balón aforado de 25 mL
✓ Balón aforado de 100mL
✓ Vaso de precipitados de 200mL
✓ Vaso de precipitados de 100mL
✓ Embudo
✓ Frasco lavador
✓ Pipeta 5mL
✓ Pipeta 10mL
✓ Pipeteador
✓ Espátula
✓ Agitador de vidrio
✓ Balanza
✓ NaOH (sólido)
✓ Ácido acético
✓ Leche entera
✓ Jugo de naranja
Software a utilizar en la práctica u otro tipo de requerimiento para el
desarrollo de la práctica
Video sobre preparación de soluciones. Consultado el 22 de junio de 2024,
disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=ev3wTXmL-l8
Seguridad Industrial
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seguridad transparentes.
Metodología
Preparación y cálculo de una solución en % P/P
1) Disolver 0,5 gramos de NaOH en 20 mL de agua, calcular el porcentaje
peso a peso de la solución.
2) Calcular normalidad y molaridad de la solución del ácido acético. Registre los
cálculos en el espacio correspondiente del Anexo 4.
Nota: Recuerde tomar la temperatura del agua y buscar la densidad a esta
temperatura.
3) Pesar un picnómetro vacío y después pesar el picnómetro con la solución
preparada en el numeral 1. Hallar la densidad de la solución a partir del dato
obtenido.
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Preparación y cálculo de una solución en % P/V
4) Disolver 1 mL de ácido acético en 20 mL de agua, calcula el porcentaje p/v
de la solución preparada.
5) Calcular normalidad y molaridad de la solución del ácido acético. Registre los
cálculos en el ítem del Anexo 4.
6) Pesar un picnómetro vacío y después pesar el picnómetro con la solución
preparada en el numeral 1. Hallar la densidad de la solución a partir del dato
obtenido.
Medición de pH y acidez de la solución
7) Para las soluciones preparadas de NaOH y ácido acético se requiere medir el
pH de las siguientes formas establecidas:
8) Con pHmetro tomar el valor de pH para cada solución y registrar el valor.
9) Con las tiritas de papel indicador tomar el pH de las soluciones anteriores
medir el valor de pH registrar el color y rango obtenido. Registre los datos en
la tabla 11 del Anexo 4.
10) Dividir las soluciones de NaOH y ácido acético cada una en 3 tubos de ensayo
y agregar a cada tubo gotas de los indicadores: fenolftaleína, naranja de
metilo y verde de bromocresol. Observar y registrar las coloraciones en cada
tubo de ensayo. Registre los datos en la tabla 11 del Anexo 4.
11) Para muestras de jugo de naranja, leche entera y café (Tinto o café oscuro,
sin azúcar), se agrega 1 mL de cada muestra en un tubo de ensayo, es decir
Tubo 1 jugo de naranja, Tubo 2 leche, Tubo 3 café, acto seguido agregamos
gotas de indicador (repetir el paso para cada indicador: fenolftaleína, naranja
de metilo y verde de bromocresol). Registre los datos en la tabla 12 del Anexo
4.
12) En 3 tubos de ensayo limpios y secos, agregar a cada tubo, muestras de
jugo de naranja, leche entera y café (Tinto o café oscuro, sin azúcar), se
agrega 1 mL de cada muestra en un tubo de ensayo, es decir Tubo 1 jugo de
naranja, Tubo 2 leche, Tubo 3 café, acto seguido medir el pH de cada tubo
con pHmetro y con tiras de papel indicador. Registre los datos en la tabla 12
del Anexo 4.
Acidez total en muestra comercial de café.
Paso 1: Prepare una taza de café que contenga 20 g en 300 mL de agua
asegurándose de que la muestra esté a temperatura ambiente.
Paso 2: Filtrar el café si es necesario para obtener una solución clara.
Paso 3: Usando una pipeta volumétrica, mida exactamente 10 mL de la muestra
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de café y transfiéralo a un matraz Erlenmeyer de 250 mL. (esta es la muestra del
volumen de café).
Paso 4: Agregar 50 mL de agua destilada al matraz Erlenmeyer para diluir la
muestra de café.
Paso 5: Añada 3 gotas de fenolftaleína al matraz Erlenmeyer (el indicador
permanecerá incoloro) y se tornará rosado cuando el punto final de la titulación
(neutralización) sea alcanzado.
Paso 6: Llenar la bureta con la solución de NaOH estándar (0.1 M).
Paso 7: Inicie la titulación añadiendo el NaOH gota a gota, se recomienda agitar
suavemente el erlenmeyer con movimientos circulares hasta que la solución de
café cambie a un color rosado tenue que permanezca durante al menos 30
segundos. Este es el punto final de la titulación. Anote el volumen de NaOH
CONSUMIDO. Calcule la acidez: Utilice la siguiente fórmula para calcular la acidez
del café como ácido cítrico con la siguiente formula:
�
�𝒄𝒊𝒅𝒆𝒛 (𝒎𝒐𝒍/𝑳) = 𝑽𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝑵𝒂𝑶𝑯 (𝑳) 𝒙 𝑪𝒐𝒏𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝑵𝒂𝑶𝑯 (𝑴)
�
�𝒐𝒍𝒖𝒎𝒆𝒏 𝒅𝒆 𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒂 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒇𝒆 (𝑳)
Paso 8: Para ácido cítrico (peso molecular = 192.12 g/mol y peso equivalente =
64.04 g/equiv):
�
�𝒄𝒊𝒅𝒆𝒛 (𝒈/𝑳) = 𝑨𝒄𝒊𝒅𝒆𝒛(𝒎𝒐𝒍/𝑳) 𝒙 𝒑𝒆𝒔𝒐 𝒆𝒒𝒖𝒊𝒗𝒂𝒍𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒊𝒅𝒐 𝒄𝒊𝒕𝒓𝒊𝒄𝒐 (𝒈/𝒆𝒒𝒗)
NOTA: Reporte la acidez del café en g/L de ácido equivalente, como ácido cítrico.
Paso 9: Realice dos replicas más para asegurar la precisión de los resultados y
calcular el promedio.
Paso 10: Registre los datos en la tabla 13 del Anexo 4.