Determinación de Concentración por Titulación: Amoniaco y Vinagre

Determinación de la Concentración de Amoniaco por Titulación

Se desea determinar la cantidad de amoniaco puro en una disolución amoniacal mediante su valoración con un ácido. Para ello, se toman 20 mL de la disolución amoniacal y se diluyen hasta un volumen final de 500 mL. Sabiendo que 25 mL de esta disolución diluida necesitarán 22.7 mL de HCl 0.5 M para producir el viraje del indicador, se piden los gramos de NH₃ por cada 100 mL de disolución.

Cálculos para la Determinación de Amoniaco

Primero, calculamos los moles de HCl gastados:

CM = n / V

0.5 M = n / 0.0227 L

nHCl = 0.01135 mol

Dado que la reacción entre NH₃ y HCl es 1:1, los moles de NH₃ en los 25 mL de la disolución diluida son 0.01135 mol.

Ahora, calculamos los moles de NH₃ en los 500 mL de la disolución diluida:

(0.01135 mol NH3 / 25 mL) * 500 mL = 0.227 mol NH3

Estos 0.227 moles de NH₃ son los que estaban presentes en los 20 mL de la disolución amoniacal original antes de la dilución.

La masa molar del NH₃ es 17 g/mol. Calculamos la masa de NH₃:

m = n * Mm

m = 0.227 mol * 17 g/mol = 3.859 g de NH3

Finalmente, calculamos los gramos de NH₃ por cada 100 mL de la disolución original:

Si 3.859 g de NH₃ están en 20 mL de la disolución original, entonces en 100 mL habrá:

(3.859 g / 20 mL) * 100 mL = 19.295 g de NH3 por cada 100 mL de disolución.

Determinación del Grado Acético del Vinagre

El grado acético de un vinagre (o acidez total) se define como la totalidad de ácidos fijos y volátiles que contiene, expresándose en gramos de ácido acético por cada 100 mL de vinagre.

Fundamento: Volumetría Ácido-Base

La determinación se realiza mediante una reacción de neutralización entre el ácido acético (CH₃COOH) presente en el vinagre y una base fuerte como el hidróxido de sodio (NaOH).

CH3COOH(ac) + NaOH(ac) → CH3COONa(ac) + H2O(l)

La relación estequiométrica es 1:1, lo que permite usar la siguiente relación en el punto de equivalencia:

VNaOH * CNaOH = Vácido acético * Cácido acético

A continuación, calcularemos la concentración de ácido acético en el vinagre de cocina.

El vinagre es una disolución bastante diluida cuyo soluto principal es el ácido acético, una sustancia orgánica de fórmula CH₃-COOH. Reacciona 1 mol de ácido con 1 mol de base.

Materiales Necesarios

• Probeta
• Erlenmeyer
• Bureta
• Matraz aforado de 100 mL
• Fenolftaleína

Peligrosidad

Corrosivo.

Procedimiento Experimental

Para valorar la concentración del ácido en el vinagre, y dado que está muy concentrado, procederemos a diluirlo.

1. Toma 10 mL de vinagre e introdúcelos en un matraz aforado de 100 mL. Enrasa con agua destilada hasta el aforo, tapa y homogeneiza. Esta es tu disolución diluida de vinagre.
2. De esta disolución diluida, toma 25 mL con una pipeta y transfiérelos a un Erlenmeyer.
3. Añade unas gotas de fenolftaleína como indicador.
4. Prepara 100 mL de una disolución de NaOH 0.5 M aproximadamente.

Cálculo de la masa de NaOH necesaria:

La masa molar (M_m) de NaOH es 40 g/mol.

Para 100 mL (0.1 L) de disolución 0.5 M:

n = M * V = 0.5 mol/L * 0.1 L = 0.05 mol

m = n * Mm = 0.05 mol * 40 g/mol = 2.0 g de NaOH

Se tomó una masa aproximada de 1.98 g de NaOH. Los moles calculados son:

n = m / Mm = 1.98 g / 40 g/mol = 0.0495 mol de NaOH

La concentración real de la disolución de NaOH preparada es:

M = n / V = 0.0495 mol / 0.1 L = 0.495 M

5. Vierte la disolución de NaOH en la bureta, asegurándote de que no haya burbujas y cebándola correctamente. Ajusta el volumen inicial a 0 mL.
6. Comienza a añadir la base gota a gota desde la bureta al Erlenmeyer, agitando constantemente, hasta observar el viraje del indicador (cambio de color). Anota el volumen de base gastada.

Volumen de NaOH gastado = 4.25 mL.

Cálculos Numéricos

1. Moles de NaOH gastados:

nNaOH = CNaOH * VNaOH = 0.495 M * 4.25 * 10-3 L = 0.00210375 mol ≈ 2.10 * 10-3 mol

2. Moles de Ácido Acético reaccionados:

Según la estequiometría de la reacción (1:1), los moles de ácido acético que reaccionaron son iguales a los moles de NaOH gastados.

nCH3COOH = 2.10 * 10-3 mol

3. Moles de Ácido Acético en la disolución original de vinagre:

Estos 2.10 * 10^-3 moles de ácido acético estaban presentes en los 25 mL de la disolución diluida.

Para calcular los moles que había en los 100 mL de esa disolución diluida (que contenían los 10 mL de vinagre original):

(2.10 * 10-3 mol / 25 mL) * 100 mL = 8.40 * 10-3 mol

Estos 8.40 * 10^-3 moles son los que estaban originalmente en los 10 mL de vinagre puro.

Molaridad del vinagre original:

M = n / V = 8.40 * 10-3 mol / 0.010 L = 0.840 M

Masa de Ácido Acético en los 10 mL de vinagre original:

La masa molar (M_m) del CH₃COOH es 60 g/mol.

m = n * Mm = 8.40 * 10-3 mol * 60 g/mol = 0.504 g

4. Cálculo del Grado Acético del Vinagre:

Como se mencionó, la concentración del vinagre se expresa como acidez o grados acéticos, que representan la masa de ácido acético en 100 mL de vinagre.

Si en 10 mL de vinagre hay 0.504 g de ácido acético, entonces en 100 mL habrá:

Acidez = (0.504 g / 10 mL) * 100 mL = 5.04 g/100 mL = 5.04º