PROPIEDADES PERIODICAS

QUINTO LABORATORIO DE QUMICA IIUNI FIGMM

II. FUNDAMENTO TEORICODesde hace miles de aos se sabe que el vinagre, el jugo de limn y muchos otros alimentos tienen un sabor cido. Sin embargo, no fue hasta hace unos cuantos cientos de aos que se descubri por qu estas cosas tenan un sabor cido. El trmino cido, en realidad, proviene del trmino Latino acere, que quiere decir cido. Anque hay muchas diferentes definiciones de los cidos y las bases, en esta leccin introduciremmos los fundamentos de la qumica de los cidos y las bases.

En el siglo XVII, el escritor irlands y qumico amateur Robert Boyle primero denomin las substancias como cidos o bases (llam a las bases alcalis) de acuerdo a las siguientes caractersticas:

Los cidos tienen un sabor cido,corroen el metal, cambian el litmus tornasol (una tinta extrada de los lquenes) a rojo, y se vuelven menos cidos cuando se mezclan con las bases.

Las Bases son resbaladizas, cambian el litmus a azul, y se vuelven menos bsicas cuando se mezclan con cidos.

Aunque Boyle y otros trataron de explicar por qu los cidos y las bases se comportan de tal manera, la primera definicin razonable de los cidos y las bases no sera propuesta hasta 200 aos despus.

Afinales de 1800, el cientfico sueco Svante Arrhenius propuso que el agua puede disolver muchos compuestos separndolos en sus iones individuales. Arrhenius sugiri que los cidos son compuestos que contienen hidrgeno y pueden disolverse en el agua para soltar iones de hidrgeno a la solucin. Por ejemplo, el cido clordrico (HCl) se disuelve en el agua de la siguiente manera:

HClH2O

H+(aq)+ Cl-(aq)

Arrhenius defini las bases como substancias que se disuelven en el agua para soltar iones de hidrxido (OH-) a la solucin. Por ejemplo, una base tpica de acuerdo a la definicin de Arrhenius es el hidrxido de sodio (NaOH):

NaOHH2O

Na+(aq)+ OH-(aq)

La definicin de los cidos y las bases de Arrhenius explica un sinnmero de cosas. La teora de Arrhenius explica el por qu todos los cidos tienen propiedades similares (y de la misma manera por qu todas las bases son similares). Por que todos los cidos sueltan H+ ia la solucin (y todas las bases sueltan OH-). La definicin de Arrhenius tambin explica la observacin de Boyle que los cidos y las bases se neutralizan entre ellos. Esta idea, que una base puede debilitar un cido, y vice versa, es llamada neutralizacin.

NEUTRALIZACION

Tal como puede ver arriba, los cidos sueltan H+ en la solucin y las bases sueltan OH-. Si fusemos a mezclar un cido y una base, el in H+ se combinara con el in OH- ion para crear la molcula H2O, o simplemente agua:

H+(aq)+ OH-(aq)H2O

La reaccin neutralizante de un cido con una base siempre producir agua y sal, tal como se muestra abajo:

cidoBaseAguaSal

HCl+ NaOHH2O+ NaCl

HBr+ KOHH2O+ KBr

Aunque Arrhenius ayud a explicar los fundamentos de la qumica sobre cidos y bases, lastimosamente sus teoras tenan lmites. Por ejemplo, la definicin de Arrhenius no explica por qu algunas substancias como la levadura comn (NaHCO3) puede actuar como una base, a pesar de que no contenga iones de hidrgeno.

En 1923, el cientfico dans Johannes Brnsted y el ingls Thomas Lowry publicaron diferentes aunque similares trabajos que redefinieron la teora de Arrhenius. En las palabras de Brnsted's words, "... los cidos y las bases son substancias que tiene la capacidad de dividirse o tomar iones de hidrgeno respectivamente." La definicin de Brnsted-Lowry ampliar el concepto de Arrhenius sobre los cidos y las bases.

La definicin de Brnsted-Lowry sobre los cidos es muy similar a la de Arrhenius, cualquier substancia que pueda donar un in de hidrgeno, es un cido (en la definicin de Brnsted, los cidos son comnmente referidos como donantes de protones porque un in- hidrgeno H+ menos su electrn - es simplemente un protn).

Sin embargo, la definicin de Brnsted de las bases es bastante diferente de la definicin de Arrhenius. La base de Brnsted es definida como cualquier substancia que puede aceptar un in de hidrgeno. Esencialmente, la base es el opuesto de un cido. El NaOH y el KOH, tal como vimos arriba, segruiran siendo consideradas bases porque pueden aceptar un H+ de un cido para formar agua. Sin embargo, la definicin de Brnsted-Lowry tambin explica por que las substancias que no contienen OH- pueden actuar como bases. La levadura (NaHCO3), por ejemplo, actua como una base al aceptar un in de hidrgeno de un cido tal como se ilustra siguientemente:

AcidBaseSalt

HCl+ NaHCO3H2CO3+ NaCl

En este ejemplo, el acido carbnico formado (H2CO3) pasa por descomposicin rpida a agua y dixido de carbono gaseoso, y tambin las burbujas de solucin como el gas CO2 se liberan.

PH

En la definicin de Brnsted-Lowry, ambos los cidos y las bases estn relacionados con la concentracin del in de hidrgeno presente. Los cidos aumentan la concentracin de iones de hidrgeno, mientras que las bases disminuyen en la concentracin de iones de hidrgeno (al aceptarlos). Por consiguiente, la acidez o la alcalinidad de algo puede ser medida por su concentracin de iones de hidrgeno.

En 1909, el bioqumico dans Sren Srensen invent la escala pH para medir la acidez. La escala pH est descrita en la frmula:

pH = -log [H+]Nota: la concentracin es commente abreviada usando logaritmo, por consiguiente H+] = concentracin de in de hidrgeno. Cuando se mide el pH, [H+] es una unidad de moles H+ por litro de solucin

Por ejemplo, una solucin con [H+] = 1 x 10-7 moles/litro tiene un pH = 7 (una manera ms simple de pensar en el pH es que es igual al exponente del H+ de la concentracin, ignorando el signo de menos). La escala pH va de 0 a 14. Las substancias con un pH entre S 0 o menos de 7 son cidos (pH y [H+] estn inversamente relacionados, menor pH significa mayor [H+]). Las substancias con un pH mayor a 7 y hasta 14 son bases (mayor pH significa menor [H+]). Exactamente en el medio, en pH = 7, estn las substancias neutra s, por ejemplo, el agua pura. La relacin entre [H+] y pH est mostrada en la tabla de abajo, junto algunos comunes ejemplos de cidos y base de la vida cotidiana.

[H+]pHEjemplo

cidos1 X 1000HCl

1 x 10-11cido estomacal

1 x 10-22 Jugo de limn

1 x 10-33 Vinagre

1 x 10-44Soda

1 x 10-55Agua de lluvia

1 x 10-66Leche

Neutral1 x 10-77Agua pura

Bases1 x 10-88Claras de huevo

1 x 10-99Levadura

1 x 10-1010Tumsanticidos

1 x 10-1111Amonaco

1 x 10-1212Caliza Mineral - Ca(OH)2

1 x 10-1313 Drano

1 x 10-1414 NaOH

EXPERIMENTO N 03DETERMINACIN DE LA [H+] EN LA SOLUCION ACIDA DESCONOCIDA1. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS:

Probeta. 2 tubos de ensayo. 2 gotas de anaranjado de metilo. 2 gotas de violeta de metilo.2. PROCEDIMIETO EXPERIMENTAL: Medir 10 ml de solucin cida desconocida HCl, en su probeta. Separe en partes iguales, en dos tubos.

Aada 2 gotas de anaranjado de metilo a uno de los tubos y dos gotas de violeta de metilo a otro.

Realice la comparacin de colores de estas dos soluciones con los colores de las otras dos series preparadas anteriormente.

Anote la concentracin del ion hidrogeno [H+] de la solucin desconocida.

3. DATOS Y OBSERVACIONES DEL EXPERIMENTO:

Se observ que al agregar anaranjado de metilo a uno de los tubos de ensayo que contena la solucin desconocida cambio de color. Tambin al agregar violeta de metilo al otro tubo de ensayo que tambin contena la solucin de HCl cambio de color. Al agregar los indicadores a los tubos de ensayo y luego al comparar los colores con el experimento anterior de puede hallar de que concentracin es dicha solucin.4. CLCULOS Y RESULTADOS: Al comparar los colores de los tubos de ensayo que contena la solucin desconocida con los tubos de ensayo del experimento anterior, se observ que daba como resultado que los tubos de ensayo que contena la solucin desconocida era HCl de 0.001M.5. GRFICAS, TABLAS O DIBUJOS:

HCl con diferentes concentraciones mas 2 gotas de anaranjado de metilo.

Las concentraciones son 0.1M , 0.01M, 0.001M, 0.0001M

El color mas ocuro pertenece al a la concetracion de 0.1M y va dismiyendo el color a medida que la concetracion va disminuyendo.

SUSTANCIA DESCONOCIDA (HCl) y concentracin desconocida6. CONCLUSIONES: Se concluy que se puede determinar concentraciones de soluciones desconocidas mediante la comparacin de colores a travs de los indicadores ya sea anaranjado de metilo o violeta de metilo.V. APLICACIONES A LA ESPECIALIDAD

Los indicadores de acidez o basicidad siempre van a ser necesarios constantemente en nuestra carrera debido que siempre estaremos en contacto con diferentes sustancias y ser necesario saber qu clase de concentracin tiene. Para ello ser necesario saber algunos conceptos y los tipos de indicadores que se pueden usar. A continuacin le presentaremos algunos indicadores que tambin se us en el desarrollo de dicho laboratorio.Uso de los indicadores cido-base sintticos.

Por lo general se suelen emplear en forma de sales sdicas, por ser solubles en agua. En caso contrario, se disolveran en etanol, lo cual tiene mas inconvenientes a la hora de usarse en la qumica a la gota, ya que la gota de alcohol tiende a extenderse y desparramarse contactando antes de tiempo con los diferentes medios.

Dado que se conocen los distintos pK, en los equilibrios tautomricos entre las formas con distinto color y como se ha explicado anteriormente, en el tema Indicadores cido-base I, el cambio de color o viraje se produce aproximadamente entre una unidad menos y otra mas del pK, se pueden comprobar los distintos cambios de color. Muchas veces el color esperado no es el que aparece, pues dado que se trata de formas en equilibrio, la combinacin de colores produce el que se aprecia.

La tabla de indicadores sintticos empleados y sus cambios de color en funcin del pH, es la dada, sealndose las regiones del viraje:

IV.CONCLUSIONES GENERALES

Se pudo determinar mediante los indicadores la acidez o basicidad de algunas sustancias, mediantes el cambio de color, algunos de estos indicadores son el anaranjado de metilo violeta de metilo y la fenolftalena. Se pudo determinar tambin que a travs de la hidrlisis de las sustancias (titulacin) se puede saber si la sustancia es acida o bsica.