Práctica de Laboratorio: Preparación y valoración de soluciones analíticas

 Preparación y valoración de soluciones analíticas

 

Objetivo general

Desarrollar habilidades en la preparación de soluciones de concentración conocida y en la realización de valoraciones ácido-base utilizando materiales volumétricos con precisión y aplicando procedimientos adecuados.

 

Objetivos específicos

• Preparar soluciones molares a partir de reactivos sólidos y líquidos.
• Estandarizar una solución de ácido clorhídrico utilizando una base patrón.
• Realizar una valoración ácido-base con el uso de un indicador adecuado.
• Calcular la concentración de una solución mediante datos experimentales.
• Aplicar correctamente las técnicas de medición y registro de volúmenes durante una titulación.

 

Introducción

La preparación y valoración de soluciones analíticas es una de las habilidades fundamentales en química analítica cuantitativa. Una solución analítica es una disolución de concentración conocida que se utiliza para determinar la cantidad de una sustancia presente en una muestra, generalmente mediante una reacción química.

La valoración, o titulación, es un método volumétrico que permite conocer la concentración de un analito al hacerlo reaccionar con un reactivo de concentración conocida (titulante). Para lograrlo, se requiere que la reacción sea rápida, completa y estequiométrica, y que se pueda identificar su punto final mediante un cambio perceptible, como el color de un indicador.

Esta práctica permitirá al estudiante aplicar los conceptos teóricos de concentración, neutralización y estequiometría, al tiempo que desarrolla habilidades técnicas para preparar soluciones molares y llevar a cabo valoraciones con exactitud y precisión.

 

Fundamentos teóricos

Concentración de soluciones

La concentración molar (molaridad, M) se define como los moles de soluto disueltos en un litro de solución:

Preparación de soluciones

Para preparar una solución molar a partir de un sólido, se requiere pesar la cantidad adecuada del soluto, disolverlo en una pequeña cantidad de disolvente y llevarlo a volumen en un matraz aforado.

Ejemplo: para preparar 100 mL de NaOH 0.1 M, se calcula la masa necesaria mediante:

Valoración ácido-base

Una valoración ácido-base implica una reacción de neutralización. La base o ácido de concentración conocida se añade lentamente a través de una bureta hasta que se alcanza el punto de equivalencia, que se detecta por el cambio de color del indicador (fenolftaleína en este caso).

La relación estequiométrica entre el ácido y la base permite calcular la concentración del analito:

Donde:

• M₁ y V₁​: molaridad y volumen del ácido respectivamente,
• M₂ y V₂: molaridad y volumen de la base respectivamente.

 

Parte experimental

Materiales y reactivos

Materiales:

• Balanza analítica
• Vaso de precipitado (100 mL)
• Matraz aforado (100 mL)
• Pipeta volumétrica (10 mL)
• Bureta (25 mL)
• Soporte universal con pinza para bureta
• Embudo
• Frasco lavador
• Erlenmeyers (125 mL)
• Pera de succión
• Gafas y guantes de seguridad

Reactivos:

• Hidróxido de sodio (NaOH) sólido
• Ácido clorhídrico (HCl) ~0.1 M
• Agua destilada
• Indicador fenolftaleína

 

Procedimiento

A. Preparación de una solución de NaOH 0.1 M (100 mL)

1. Calcular la masa necesaria de NaOH: 0.4 g.
2. Pesar 0.4 g de NaOH en un vaso de precipitado.
3. Disolver con una pequeña cantidad de agua destilada.
4. Transferir cuidadosamente al matraz aforado de 100 mL.
5. Enjuagar el vaso con agua destilada y verter los enjuagues al matraz.
6. Completar hasta la marca con agua destilada.
7. Tapar y agitar suavemente.

B. Valoración del HCl con la solución preparada de NaOH

1. Enjuagar la bureta con HCl ~0.1 M y llenarla con esta solución.
2. Enjuagar la pipeta con la solución de NaOH preparada y transferir 10 mL al erlenmeyer.
3. Añadir 2 gotas de fenolftaleína al erlenmeyer.
4. Titular con HCl desde la bureta hasta que desaparezca el color rosado.
5. Registrar el volumen de HCl gastado.
6. Repetir la titulación dos veces más y calcular el volumen promedio.
7. Usar los datos para calcular la concentración del HCl.

 

Cuestionario

1. ¿Qué diferencia existe entre una solución molar y una solución normal?
2. ¿Por qué es necesario enjuagar la bureta y la pipeta antes de usarlas?
3. Explique la importancia del matraz aforado en la preparación de soluciones.
4. ¿Por qué se utiliza fenolftaleína como indicador en esta titulación?
5. ¿Qué significa el punto de equivalencia y cómo se detecta?
6. ¿Qué precauciones se deben tener al titular una solución?
7. Si el volumen de HCl usado fue 9.8 mL, ¿cuál es la concentración de HCl si se titularon 10 mL de NaOH 0.1 M?

 

Referencias bibliográficas

• Harris, D. C. (2016). Análisis químico cuantitativo (9.ª ed.). McGraw-Hill Education.
• Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2014). Fundamentos de química analítica (9.ª ed.). Cengage Learning.
• Christian, G. D. (2013). Analytical Chemistry (7th ed.). Wiley.
• Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). (2019). Manual de prácticas de laboratorio de Química General. Facultad de Química.