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En este
proyecto experimental se determinó la constante de acidez del ácido
acético
(Ka=1.81*10
-5 del
HC2H3O2)
en
vinagre.
La
determinación de la constante se realizó con una lata de chiles en
vinagre, caso particular de los chiles de la comercial mexicana los
cuales resultaron ser los mas ácidos (se determinó un pH de 3.15) en
comparación con varias marcas más, la constante obtenida fue de:
Ka
= 4.27*10 -7
la cual,
comparada con la esperada fue muy alejada, en este caso, podríamos
argumentar que se debió a los condimentos que contienen los chiles y
que pudieron influir en el resultado, y finalmente se realizaron
varias pruebas organolépticas para identificar los gustos del publico
consumidor.
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Las concentraciones que existen cuando un sistema químico
alcanza su equilibrio reflejan tendencia intrínseca de los átomos a existir
bien sea como moléculas de reaccionantes o bien como moléculas de productos.
Por eso, al aprender a describir cuantitativamente el estado de equilibrio,
seremos capaces de reemplazar razonamientos cualitativos acerca de la
tendencia de una reacción a proseguir por expresiones definidas y numéricas
del grado de conversión de reaccionantes a productos.
Antes de
abordar cualquier estudio cualitativo sobre los equilibrios químicos, es
imprescindible conocer qué es un equilibro químico y por qué se produce.
Los
equilibrios químicos son consecuencia de la reversibilidad de las
reacciones: mientras los reaccionantes reaccionan dando lugar a los
productos de la reacción, estos productos también reaccionan simultáneamente
dando lugar a los reaccionantes. La reacción avanza mientras que la
velocidad a. la que se forman los productos es mayor a la velocidad inversa
de formación de reaccionantes. Finalmente, se llega a un estado de la mezcla
en donde parece que la reacción no avance por cuanto la composición de la
misma permanece constante. Este estado se denomina EQUILIBRIO QUÍMICO. Es
importante notar que el equilibrio se establece no por el hecho de que la
reacción haya cesado sino como resultado del desarrollo simultáneo y con
igual velocidad de las reacciones directa e indirecta.
Hay factores que van a afectar de manera indirecta o directa
una reacción dentro de las cuales son:
1.- Temperatura
2.- Presión
3.- volumen
4.- concentración
Es evidente que para que las velocidades tiendan a igualarse
la velocidad directa disminuye y la velocidad inversa, por contra, aumenta a
medida que transcurre la reacción. Esto ocurre porque la velocidad de una
reacción es función de la concentración de sus reaccionantes: a medida que
transcurre la reacción, la concentración de los reaccionantes va
disminuyendo (y, por tanto, su velocidad directa) y la concentración de
productos va aumentando (y, por tanto, su velocidad inversa).
La velocidad de una reacción, y por tanto el equilibrio
químico, también es función de la temperatura. Efectivamente, una variación
de temperatura afecta de forma desigual a las velocidades directa e inversa
en función si dichas reacciones son endotérmicas o exotérmicas: frente a un
incremento de calor la velocidad de una reacción endotérmica aumenta más
rápidamente que la de una exotérmica (esto último constituye, en definitiva,
una aplicación del Principio de Le Châtelier. Supongamos la reacción
exotérmica:
A + B
D
C + D + q; siendo q el desprendimiento de calor. Al suministrar calor la
reacción se desplaza hacia la izquierda).
El siguiente paso consiste en traducir al lenguaje matemático
lo expuesto hasta ahora de forma cualitativa. Para ello, supongamos la
reacción:
a A+b B
D
c C+d D
La condición de equilibrio, tal como hemos definido en los
párrafos anteriores, es aquella en que las velocidades de reacción en un
sentido y otro son iguales, por tanto:
K1[A]a
[B]a = K2[C]c [D]d
en donde [A], [B],
[C] y [D] son las concentraciones en el equilibrio
de los reactivos y los productos.
Reordenando convenientemente los términos de la anterior
expresión matemática, resulta que:
K1
/ K2 = [C]c [D]d / [A]a [B]a
La relación K1 / K2 es una constante
(siempre que se trabaje a la misma temperatura; esto es, a 20ºC esta
relación tiene un valor y a 80ºC tiene otro) que nos puede servir como
criterio cualitativo de equilibrio. A esta relación le daremos el nombre de
Keq (Constante de Equilibrio); por tanto,
K1 / K2
= Keq.
En función del tipo de reacción de la que tratemos:
ácido-base, redox o de formación de complejos; hablaremos de un tipo de
equilibrio o de otro, y el aparato matemático con el cual se abordan
cuantitativamente
Con respecto a lo anterior, el problema consistió en la determinación
experimental,
de la constante de acidez. La hipótesis planteada fue que al hacer la
determinación de la constante del ácido acético en vinagre estaría en el
rango de 1.81*10 -5 .
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El
conocimiento del equilibrio así como su manejo resulta de importancia
fundamental para el ingeniero químico para determinar el momento preciso del
final de una reacción y por consiguiente conocer los tiempos de residencia
en un reactor. Hay infinidad de procesos industriales que tienen lugar a un
pH determinado. Un ejemplo del manejo del pH, es en el control de los
deshechos de subproductos industriales en las corrientes de las aguas
residuales de la industria jabonera, de las industrias fabricantes de
acumuladores de plomo, etc.
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MATERIAL: |
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REACTIVOS: |
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Matraz aforado 250
mL
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Soporte universal
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Bureta
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Pipeta volumétrica
-
Potenciómetro
-
Embudo de tallo
corto
-
Parrilla de
agitación
-
Magneto
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NaOH
-
Vinagre
-
Agua destilada
-
ftalato de sodio
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METODOLOGÍA:
Estandarización de NaOH
Se hierven
200 ml de agua para eliminar el dióxido de carbono-libre disuelto en
el agua en un matraz de fondo plano y se enfría el matraz bajo el
chorro de agua, teniendo el cuidado de no agitar el agua
innecesariamente lo que permitiría al anhídrido carbónico disolverse
nuevamente. En un matraz con tapón se agregan el agua fría, y 20 mL de
solución 6M de NaOH libre de carbonato, y se mezcla tapando para
prevenir la absorción de anhídrido carbónico. La solución del hidróxido de
sodio diluida debe estandarizarse; es decir, su concentración exacta debe
determinarse.
Se obtienen
varias muestras secas y puras de patrón primario (potassium
hydrogen phthalate (KHP), KHC8H4O4)
para la titulación de la solución de NaOH. Disuelva el sólido en
aproximadamente 40 mL de agua destilada recientemente hervida. Se prepara de
la misma manera la segunda y la terceras muestras. se agregan 2 gotas de
Fenolftaleína a cada vaso y se titula
Se limpia,
enjuaga, y llena una bureta de la solución de NaOH diluida. Al titular se
usan incrementos de 1 mL de solución cada 10 segundos por ver la coloración.
Asegurándose de agitar para lograr el mezclando completo de la NaOH con la
solución ácida. Se agrega NaOH para que el pH varíe (y se presente el vire
del indicador rosa) y finalmente se agrega 1-2 mL más NaOH. Se guardan los
datos para el Análisis Gráfico. Se repite la operación anterior con la
segunda y terceras muestras.
Titulación de Ácido acético
Se titularon
tres muestras de 10.00 mL del vinagre con la solución de NaOH
recientemente estandarizada. Se omitió el indicador de la Fenolftaleína,
para determinar con la computadora el gráfico de la titulación.
Titulación
del
ácido
acético
en
un
vinagre
Dentro de los
resultados podemos observar que la constante fue muy lejana a la esperada
dentro de los factores que intervinieron pudieron ser que cuando se tituló
no se deseco el ftalato y por lo tanto no se pudo obtener la molaridad 0 .1N
que se tenia contemplada, otro factor pudo ser que los chiles en vinagre
contienen muchos condimentos y no se realizó una separación adecuada de los
ingredientes que contenía el vinagre.
A pesar de
que se intentó tener los menores errores posibles, la experimentación no
estuvo exenta de ellos. Como se mencionó líneas arriba las fallas pudieron
ser de diversa índole, pero a nuestro parecer las que pudieron influir más
es la de la medición potenciométrica (en especial del ácido acético) y la de
contaminación del vinagre por otros componentes.
Se propone
para evitar estos errores, llevar a cabo las siguientes recomendaciones:
Para evitar
el error de contaminación del ácido acético se recomienda realizar una
extracción líquido - liquido, para la separación del aceite contenido por el
vinagre y una filtración meticulosa para la separación de los restos
orgánicos procedentes de los sazonadores.
Seguramente
que estas recomendaciones ayudarían a una mejor experimentación y un
resultado más preciso, que como consecuencia nos dejaría más satisfechos.
-
AYRES, G. H. Análisis químico cuantitativo. Harla.
México 1978.
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OROZCO, D. F. Análisis químico cuantitativo, Porrúa.
México, 1978
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Mahan B. H. Química curso universitario, Fondo Educativo
Interamericano, EUA., 1977
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