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|UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA CONTROL DE CALIDAD

INFORME PREPARACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN DE SOLUCIONES

Informe Presentado Por: Sandra Porras Dávila Mónica Juliana Leal

Universidad del Quindío Facultad de Ciencias Básicas y Tecnologías Programa de Química Armenia, 2012


|UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA CONTROL DE CALIDAD Práctica de laboratorio Nº2 PREPARACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN DE SOLUCIONES OBJETIVOS General: Preparar y estandarizar una solución de H2SO4 4 M Específicos  Preparar una solución de H2SO4 4 M  Estandarizar la solución mediante  Con base en los resultados obtenidos en la valoración del ácido sulfúrico, realizar la corrección de la concentración del ácido. INTRODUCCIÓN Las soluciones son mezclas homogéneas de dos o más sustancias que pueden separarse por métodos físicos en sus diversas sustancias componentes. En una solución aquella sustancia que se encuentra en mayor proporción se conoce como solvente y las demás como solutos. La relación o proporción de la mezcla soluto a solvente se conoce como concentración (Cárdenas, 2005) En química analítica, una solución estándar o disolución estándar es una disolución que contiene una concentración conocida de un elemento o sustancia específica, llamada patrón primario que, por su especial estabilidad, se emplea para valorar la concentración de otras soluciones, como las disoluciones valorantes. En nutrición clínica, una solución estándar de aminoácidos es una disolución que contiene cantidades fisiológicas de aminoácidos esenciales y no esenciales, y están diseñadas para pacientes con función orgánica normal. Un "estándar simple" se obtiene por dilución de un único elemento o sustancia en un disolvente en el cual es soluble y con el que no reacciona. Como la mayoría de las muestras reales, contienen un variado rango de distintas sustancias, y si se mide la concentración de un elemento o sustancia en concreto, la muestra puede tener una composición diferente de la que se utilice como estándar. De hecho se suele usar por comodidad con fines comparativos los "estándares simples": disoluciones estándares del elemento o sustancia pura en el disolvente. Esto puede ocasionar inexactitudes, por eso algunas "muestras estándares" son diseñadas específicamente para que sean lo más parecidas posibles en su composición a las "muestras reales" que pretendemos determinar. Se dispone también de materiales de referencia certificados que contienen concentraciones, verificadas de forma independientes por distintos laboratorios usando distintas técnicas analíticas, de elementos o sustancias disponibles en distintas matrices o materiales de muestra (por ejemplo, la sangre). Con estos materiales se obtienen resultados analíticos finales más exactos.


|UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA CONTROL DE CALIDAD En su forma pura, el Acido Sulfúrico es un líquido aceitoso, sin color y sin olor. Es muy corrosivo. En su forma comercial está usualmente impuro y su coloración es pardusca. El Acido Sulfúrico puede formar soluciones con el agua en cualquier proporción. Las soluciones acuosas de Acido Sulfúrico se nombran de acuerdo con el porcentaje en peso de Acido en la solución; el Acido Sulfúrico concentrado es entonces H2SO4 100%, que se conoce como anhidro o como monohidrato de trióxido de Azufre. El Acido Sulfúrico puede disolver cualquier cantidad de trióxido de Azufre (SO3). Al introducir trióxido de Azufre sobre Acido Sulfúrico concentrado se genera óleum, que por lo general se comercializa en soluciones de 10 a 70% de contenido de trióxido de Azufre y que se conocen también como Acido Sulfúrico fumante. Se comercializa en solución acuosa de concentración entre 33 a 98%. Existen cuatro grados de comercialización: comercial, electrolito (alta pureza para baterías), textil o grados de reactivo. Propiedades físicas ácido sulfúrico

Tabla Nº 1 propiedades físicas del ácido sulfúrico


|UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA CONTROL DE CALIDAD Continuación Tabla Nº 1 propiedades físicas del ácido sulfúrico

Propiedades químicas del ácido sulfúrico El ácido sulfúrico es un ácido mineral fuerte y un oxidante fuerte, se disocia en agua de acuerdo a las siguientes ecuaciones

Figura Nº 1 Reacción de disociación del ácido sulfúrico

El primero de ellos a proporciones de agua bajas y el segundo a proporciones altas; por esta razón el ácido sulfúrico diluido actúa como un ácido dibásico. Estas características ácidas hacen que reaccione con metales básicos como el aluminio provocando la generación de Hidrógeno y los correspondientes Sulfatos y bisulfatos metálicos. El Acido Sulfúrico concentrado y caliente es una sustancia altamente oxidante y ataca metales preciosos. En este mismo estado reacciona con carbono, fósforo y Azufre produciendo dióxido de Azufre (SO2). El Acido Sulfúrico descompone las sales de muchos otros ácidos, lo cual representa una oportunidad industrial en diversos campos como en la producción de Sulfato de sodio (Na2SO4) y cloruro de Hidrógeno (HCl) a partir del cloruro de sodio (NaCl), la descomposición de sulfitos a dióxido de Azufre y la descomposición de fosfatos de calcio naturales (Ca3 (PO4)2) hasta Acido fosfórico (H3PO4) y Sulfato de calcio (CaSO4). Sus características de higroscopicidad se deben a la formación de diferentes hidratos, los cuales corresponden al monohidrato (H2SO4*H2O), el dihidrato (H2SO4*2H2O), el trihidrato (H2SO4*3H2O), el tetrahidrato (H2SO4*4H2O) y por último el hexahidrato (H2SO4*6H2O). Las reacciones del Acido Sulfúrico concentrado en el área de los compuestos orgánicos están muy influenciadas por las propiedades oxidantes e higroscópicas de éste; debido a estas características, reacciones de carbonización de carbohidratos y de condensación orgánica presentan mejor desempeño en su presencia. Aplicaciones y uso La mayoría de los usos del Acido Sulfúrico no lo implican de forma directa como una materia prima sino como de uso indirecto en forma de catalizador. Por este motivo, muy poco Acido Sulfúrico aparece en los productos de las industrias donde interviene pero aparece como Acido consumido o como varios tipos de Sulfatos de desecho. De forma general se usa en las industrias de pigmentos, ácidos, pegante, purificación del petróleo, baños de electroplateado, herbicidas, fertilizantes, en la refinación de Aceites minerales y vegetales, en la industria del cuero, como agente en la producción de explosivos, y otros. Tiene una amplia aplicación en la deshidratación de éteres, esteres y gases. Dentro de sus usos indirectos se encuentra en la industria de fertilizantes, generando Acido fosfórico a partir de roca fosfórica, que luego dará lugar a materiales fertilizantes como


|UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA CONTROL DE CALIDAD superfosfatos triples y Sulfatos de mono y diamonio. Cerca del 60% del Acido Sulfúrico producido se usa en esta industria. Una cantidad apreciable de Sulfúrico se usa en la industria petroquímica como deshidratante Acido en reacciones de nitración, condensación, deshidratación, y en la refinación donde se usa para refinar, alquilar, y purificar destilados de petróleo crudo. En la industria inorgánica se usa en la producción de pigmentos de TiO2 y ácidos minerales. En el procesamiento de metales, se usa en el decapado, en el tratamiento de minerales de cobre, uranio y vanadio y en la preparación de baños electrolíticos para purificación de metales no ferrosos. Almacenamiento El almacenamiento se debe realizar en lugares ventilados, frescos y secos. Lejos de fuentes de calor, ignición y de la acción directa de los rayos solares. Separar de materiales incompatibles. Rotular los recipientes adecuadamente. No almacenar en contenedores metálicos. No fumar en zonas de almacenamiento o manejo por causa del peligro de la presencia de hidrógeno en tanques metálicos que contengan Acido. Evitar el deterioro de los contenedores, se debe procurar mantenerlos cerrados cuando no están en uso. Almacenar las menores cantidades posibles. Los contenedores vacíos se deben separar del resto. Inspeccionar regularmente la bodega para detectar posibles fugas o corrosión. El almacenamiento debe estar retirado de áreas de trabajo. El piso debe ser sellado para evitar la absorción. El almacenamiento se debe realizar en recipientes irrompibles y/o en contenedores de acero inoxidable. La bodega de almacenamiento debe estar provista con piso de concreto resistente a la corrosión. En el transporte de esta sustancia no se deben llevar comida o alimentos en el mismo vehículo (Caparo, 2003). METODOLOGÍA Se miden 222,7 mL de ácido sulfúrico, reactivo almacén que tiene una concentración 17,9612 M y se adicionan a un balón aforado de 1000 mL, se enraza el balón y se agita. Posteriormente se estandariza el ácido sulfúrico por medio de una valoración con carbonato de sodio y utilizando como indicador rojo de metilo. Se pesan 0,318 g de Na2CO3 aproximadamente y se diluyen en 10 mL, se adicionan tres gotas de rojo de metilo y se procede a valorar con ácido sulfúrico esta solución. Con los datos obtenidos de la titulación se haya la concentración de la solución de ácido sulfúrico.


|UNIVERSIDAD DEL QUINDÍO FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Y TECNOLOGÍAS PROGRAMA DE QUÍMICA CONTROL DE CALIDAD CÁLCULOS Y RESULTADOS Volumen (mL) H2SO4 gastado

Volumen (mL) corregido

mg de Na2CO3

mg corregidos de Na2CO3

Volumen (mL) disolvente

concentración Na2CO3

concentración H2SO4

concentración real

7,20

7,1855

318,3

318,5008

9,8463

0,3052

0,4247

4,2469

7,35

7,3357

318,6

318,8010

9,8463

0,3055

0,4164

4,1639

7,35

7,3357

318,6

318,8010

9,8463

0,3055

0,4164

4,1639

7,35

7,3357

317,7

317,9003

9,8463

0,3046

0,4152

4,1521

7,38

7,3657

319,8

320,0018

9,8463

0,3066

0,4163

4,1626

7,50

7,4858

320,1

320,3020

9,8463

0,3069

0,4100

4,0996

7,50

7,4858

319,2

319,4014

9,8463

0,3060

0,4088

4,0881

7,65

7,6359

318,3

318,5008

9,8463

0,3052

0,3996

3,9964

7,68

7,6659

317,4

317,6001

9,8463

0,3043

0,3970

3,9695

7,68

7,6659

317,4

317,6001

9,8463

0,3043

0,3970

3,9695

promedio

4,1013

desviación estándar

0,0950

d1-promedio

0,1456

d10-promedio

0,1317

3*desviación estándar

0,2851

Tabla Nº 2 datos de la valoración y estandarización del ácido sulfúrico

Los cálculos de la concentración se hacen de la siguiente manera: [

]

Y de esta forma se sigue trabajando para encontrar las otras concentraciones y luego se hace un promedio de estas concentraciones y lo tomamos como la concentración obtenida del ácido sulfúrico. Obteniendo como concentración 4,1013M El porcentaje de error de la concentración del ácido sulfúrico es de: |

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DISCUSIÓN DE RESULTADOS 

El H2SO4, como el HCl, el NO3H y el H3PO4 son soluciones concentradas de las sustancias ácidas, cuyo peso aproximado se conoce a partir de sus densidades, así el H2SO4(C) corriente posee una densidad de 1.84g/ml al que le corresponde una pureza del 96% P/P, como no es un patrón primario en su preparación se sigue el procedimiento indirecto. El H2SO4 es un acido diprotico fuerte que a condiciones ambientales es liquido, en consecuencia para preparar una solución valorada hay que partir del acido concentrado "tipo reactivo", a la que se denomina "solución original", o sea la que viene de fabrica que tiene las especificaciones tales como % de pureza, densidad y las impurezas.

CONCLUSIONES  

Se preparó una solución de ácido sulfúrico 4,1013 M obteniendo un porcentaje de error del 2,5325%. La concentración se determinó por medio de una valoración ácido-base con carbonato de sodio.

BIBLIOGRAFÍA

Caparo, J. (2003). ácido sulfúrico . En Guía de seguridad de Reactivos (págs. 80-96). Cárdenas, J. (2005). Práctica Soluciones I, preparación y estándarización. México .


Informe solucion acido sulfurico