Valoració àcid-base al laboratori: guia pràctica i exemples PAU

Valoració àcid-base al laboratori

Material

• Pipeta aforada de 10 mL, amb pera d'aspiració
• Erlenmeyer de 250 mL
• Bureta de 25 mL, amb peu i pinça per subjectar-la
• Embut de forma alemanya
• Comptagotes

Reactius

• Vinagre comercial (mostra a valorar)
• Dissolució d’hidròxid de sodi 1 M (agent valorant de concentració coneguda)
• Indicador àcid-base que viri a la zona de pH bàsic (fenolftaleïna, per exemple)

Explicació del procediment

Es mesuren 10 cm³ del vinagre (solució problema) amb una pipeta aforada de 10 mL i s’aboquen a un erlenmeyer de 250 mL, on s’afegeixen posteriorment unes gotes de solució indicadora (fenolftaleïna) amb ajut d’un comptagotes.

La dissolució d’hidròxid de sodi 1 M (solució valorant) s’aboca a una bureta de 25 mL (amb ajut d’un embut) fins al senyal d’enrasament.

Es va afegint la solució valorant d'hidròxid de sodi a l’erlenmeyer (on es troba el vinagre), sense deixar de remenar l'erlenmeyer, fins a observar el viratge o canvi de color de l’indicador. En aquest moment es tanca la clau de la bureta, ja que és el punt final de la valoració.

S'anota el volum consumit de NaOH.

La dissolució d’hidròxid de sodi 1 M (solució valorant) s’aboca a una bureta de 25 mL (amb ajut d’un embut) fins al senyal d’enrasament.

Es va afegint la solució valorant d'hidròxid de sodi a l’erlenmeyer (on es troba el vinagre), sense deixar de remenar l'erlenmeyer, fins a observar el viratge o canvi de color de l’indicador. En aquest moment es tanca la clau de la bureta, ja que és el punt final de la valoració.

S'anota el volum consumit de NaOH.

Per càlculs estequiomètrics es pot calcular la concentració de l’àcid acètic al vinagre comercial.

Exemples de problemes PAU

Problema 1

Solució: a) HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

• V = 20 mL (abscissa que correspon al punt d'equivalència); aquest és el volum de NaOH afegit en el punt d'equivalència, observant el gràfic.
• pH = 7 (ordenada que correspon al punt d'equivalència); el pH en el punt d'equivalència és neutre (observant el gràfic), perquè es valora un àcid fort amb una base forta, i els ions de la sal formada quan s'ha completat la neutralització (NaCl) no experimenta hidròlisi, és a dir, no reaccionen amb l'aigua.
• L'indicador adequat és el blau de bromotimol, ja que el punt d'equivalència d'aquesta valoració té un pH neutre, perquè es valora un àcid fort amb una base forta i els ions de la sal formada quan s'ha completat la neutralització (NaCl) no experimenta hidròlisi, i, per tant, s'ha d'escollir un indicador que tingui el seu interval de viratge al voltant del pH neutre.

b) El pH del punt d’equivalència no canviaria, ja que el pH en el moment en què es completi la neutralització és el mateix perquè els productes són els mateixos. El volum, en canvi, sí variarà, ja que necessitarem el doble de volum de NaOH (40 mL) que abans (20 mL).

Problema 2

Solució:

a) El procediment experimental a realitzar:

• En un vas de precipitat de 250 mL hi transvasaríem quantitativament 25 mL de solució de HCl 0,500 M amb l’ajut d’una pipeta aforada de 25 mL i una pera (o un aspirador de pipetes).
• A una bureta hi col·locaríem la solució de NaOH 0,500 M i enrasaríem a un determinat volum (per exemple zero), procurant que la bureta no hi queda cap bombolla d’aire.
• En el vas on hi ha el HCl hi col·locaríem un elèctrode de vidre connectat a un pHmetre (o un sensor que permeti fer una mesura proporcional al pH).
• Mesurem el pH inicial (a volum de NaOH afegit igual a 0 mL)
• Afegiríem un determinat volum de NaOH (cal mesurar-lo) i anotaríem el pH de solució. Això ho repetiríem per tenir els pHs a diferents volums de NaOH.
• Es representen els valors experimentals de “pH” versus “Volum NaOH” i s’obté la corba de valoració.

Material i reactius

• Pipeta aforada de 25 mL i pera (o aspirador de pipetes).
• Vas de precipitats de 250 mL.
• Elèctrode de vidre i pHmetre o sensor per a la mesura del pH.
• Solucions de HCl 0,500 M i NaOH 0,500 M.

b) Reacció: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

• Embut de forma alemanya.
• Bureta de 50 mL.
• Suport.

La reacció és la mateixa que la de l’anterior problema (D18) i el dibuix aproximat també és el mateix, però tenint en compte que l'abscissa del punt d'equivalència és 25 mL en lloc de 20 mL, i que el gràfic s’ha de dibuixar amb línies contínues (en lloc dels punts). El pH al punt d’equivalència és 7, ja que es tracta de la valoració d’un àcid fort amb una base forta, la qual cosa vol dir que la sal que es forma prové d’un àcid fort i una base forta, i els seus ions no actuaran ni d’àcid ni de base (no reaccionaran amb l’aigua).