                 UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE
Laureate International Universities
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Industial
Curso: Química I
Tema: Determinación del porcentaje de Carbonato de Sodio
Docente: Ing. Gino Alfredo Vergara Medina
Clase: 015760
Ciclo: II
Trujillo –Perú
2010
INTEGRANTES:
Aguilar Sosa, Víctor
Alva Atoche, Juan José
Basauri Carranza César
Bazán Dionicio, Carlos
Becerra Mendoza, Deibi
Bueno Tello Miguel Angel
Cáceres Campos, Carlos
Calderón Castillo, Cristhian
Carré Montero Mary Carmen
Cerna López, Jorge Joseph
Cerna Pizán, Cynthia
Chacón Carbajal, Trassy
Delgado Pino, Orlando
Huaraz Alegre, Katty
Remy Maltesse, Delia
Reyes Pelaéz, Jenny
INTRODUCCIÓN
TITULO DEL PROYECTO.
Determinación del porcentaje en una muestra de carbonato de sodio a través de una valoración potenciométrico
SITUACION PROBLEMATICA.
La necesidad de saber el porcentaje de los compuestos que van a reaccionar en el proceso de producción de cualquier producto y así prevenir cualquier reacción innecesario o indebida en la producción, hace que existan métodos para hallar el porcentaje de los compuestos de una muestra de cualquier producto.
Existen diferentes métodos potenciométricos para obtener el porcentaje de un compuesto en una muestra dada.
El método a utilizar es el método potenciométrico directo debido a la falta de recursos para poder hacer otro tipo de método.
El Carbonato de Calcio debido a su uso en diferentes tipos de productos, es necesario saber en qué cantidades va a reaccionar, debido a que este compuesto no está al 100% de pureza es necesario identificar qué tipo de contaminante existe en la muestra de Carbonato de Calcio, para saber que producto innecesario para el proceso de producción va a resultar, y así saber qué medidas tomar para que el producto no interfiera en el proceso.
PROBLEMA.
¿Cuánto es el porcentaje de Carbonato de Calcio a través de una valoración potenciométrica?
HIPOTESIS.
Haciendo uso de los métodos potenciométricos se determinará el porcentaje de Carbonato de Calcio de una muestra dada, y donde también se sabrá el contaminante existente en la muestra de Carbonato de Calcio.
Con el volumen utilizado de Ácido Clorhídrico se podrá saber qué tipo de contaminante existe en la muestra y así obtener el porcentaje de Carbonato de Calcio existente en la muestra.
OBJETIVOS.
- PRINCIPAL
- Determinar el porcentaje de Carbonato de Calcio a través de una valoración potenciométrica.
- SECUNDARIO
Determinar el contaminante existente en la muestra de Carbonato de Calcio.
Determinar la masa del Carbonato de Calcio y del Contaminante.
Determinar la Normalidad del Ácido Clorhídrico utilizado en la valoración potenciométrica.
MARCO TEÓRICO
TIPOS DE MEDICIONES POTENCIOMÉTRICAS
POTENCIOMETRIA DIRECTA- Es aquella en que ambos electrodos (indicador y de referencia), están introducidos en una solución a analizar, y en donde su actividad ha sido calculada por una lectura directa de potencial de la misma. La calibración del electrodo indicador es totalmente necesaria y suele realizarse con soluciones de concentración conocida
VALORACIONES POTENCIOMETRICAS- Está basado en la medición del potencial de un electrodo indicador adecuado en función del volumen de agente valorante. El procedimiento consiste en realizar una titulación de la muestra examen con una solución de agente valorante de concentración perfectamente conocida, haciéndole un seguimiento a los cambios de potencial tanto del electrodo indicador como del electrodo de referencia, en donde el punto final de la valoración está dado por un cambio brusco en el valor del potencial.
Una valoración potenciométrica implica dos tipos de reacciones:
Una reacción química clásica, que viene a ser la base de la valoración y que sucede al reaccionar el reactivo valorante con la muestra examen.
Una o varias reacciones electroquímicas que indican la concentración (más exactamente la actividad), la sustancia a valorar, del reactivo utilizado o de los productos de reacción.
De esta forma, el valor del potencial medido por el electrodo indicador varia a lo largo de la valoración, traduciéndose el punto de equivalencia en la aparición de un punto singular cuando se grafica el potencial frente al volumen de reactivo añadido. La detección del punto final, puede establecerse de diferentes formas:
METODO DIRECTO: Consiste en graficar los datos de potencial (mV), en función del volumen re reactivo añadido (mL), en donde el punto de inflexión de la curva se estima visualmente.
METODO DE LA PRIMERA DERIVADA:
Implica calcular el cambio de potencial por unidad de volumen titulante añadido, es decir se grafica en el eje “Y” (ΔE/ΔV), y en el eje de las “X” a los mL titulante. Al graficar estos datos frente al volumen promedio, produce una curva con un máximo que corresponde al punto de inflexión. Si la curva es simétrica, entonces el punto máximo de la pendiente coincide con el de equivalencia. Las curvas asimétricas dan un pequeño error por titulación, si es que el punto máximo se toma como punto final.
METODO DE LA SEGUNDA DERIVADA:
En este caso de grafica (Δ2E/ΔV2), frente al promedio del promedio del volumen. Como podrá observarse, en la segunda derivada algunos datos cambian de signo en el punto de inflexión. El punto final de la titulación, viene a ser el punto de intersección de la segunda derivada con el cero, siendo éste punto fácilmente ubicado con mucha precisión.
METODO DE GRAN:
Consiste en graficar en el eje “Y” (ΔV/ΔE), y en el eje de las “X” a los mL titulantes añadidos, observándose que antes y después del punto de equivalencia (ΔV/ΔE), varia linealmente con el volumen, siendo entonces la intersección de estas dos rectas el punto de equivalencia. Este método no requiere datos muy cercanos para obtener valores muy precisos. Este procedimiento alternativo es más preciso y tiene la ventaja de no requerir muchos puntos experimentales.
ESTEQUIOMETRÍA
Parte de la química que estudia las relaciones cuantitativas entre las sustancias que intervienen en una reacción química.
Estas relaciones puede ser: mol-mol, mol-gramos, gramos-gramos, mol-volumen, volumen-gramos, volumen-volumen.
Nos permite identificar la cantidad porcentual del (los) elemento(s) presente(s) en un determinado compuesto.
% Elemento = Masa Elemento x 100
Masa molecular compuesto
LEYES DE COMBINACIÓN QUÍMICA
Ley de Lavoisier o de la Conservación de la masa
En una reacción química, la suma de las masas de los reactantes es igual a la masa de los Productos.
Ejemplo:
Cu + S CuS 63.5 g 32.0 g 95.5 g
Se cumple la ley de conservación de la materia: “la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma”.
Esta ley hizo posible la formulación de la “ecuación química”.
Ley de la Composición Constante o de las Proporciones Definidas
“Dos o más elementos se combinan para formar un determinado compuesto lo hacen en Proporciones fijas y definidas (masa invariable)”
Ley de las Proporciones Múltiples o Ley de Dalton
“Cuando dos elementos se combinan para dar más de un compuesto, las cantidades fijas de un elemento que se unen con una cantidad fija de otro guardan entre sí una relación de números enteros sencillos.”
Es el fenómeno o proceso donde ocurre la transformación de una o más sustancias en otras totalmente diferentes. Es decir los átomos o iones se agrupan para formar nuevas sustancias.
Reacciones de Combinación o Síntesis:
Cuando 2 o más sustancias se combinan para formar un solo producto.
Tiene la forma:
A + B AB
Reacciones de Descomposición:
Cuando un compuesto se descompone en 2 o más sustancias que pueden ser elementos o compuestos.
Tiene la forma:
AB A + B
Reacciones de Desplazamiento Simple:
Cuando un elemento desplaza a otro que forma parte de un compuesto para formar otro compuesto diferente.
Tiene la forma:
A + BC AC + B
Reacciones de Sustitución Doble:
Cuando 2 compuestos intercambian elementos para formar nuevos compuestos.
Tiene la forma:
AB + CD AC + BD
Reacciones de Combustión:
Para sustancias que contienen Carbono, Hidrógeno y a veces Oxígeno. Que reaccionan con Oxígeno para producir monóxido de Carbono e Hidrógeno (Combustión Incompleta) o Dióxido de Carbono y Agua (Combustión Completa)
Reacciones de Neutralización:
Cuando se hace reaccionar un ácido con una base (Hidróxido) para producir sal y agua.
Reacciones de Oxidación Reducción – REDOX:
Es un proceso químico en el que un elemento del compuesto cambia su estado de oxidación. La oxidación y reducción se llevan a cabo simultáneamente en una reacción química, es decir ocurre oxidación cuando un elemento aumenta su estado de oxidación (pierde electrones) y ocurre reducción cuando el estado de oxidación de un elemento disminuye (ganancia de electrones)
SUSTANCIA LIMITANTE Y RENDIMIENTO
Es aquella sustancia que limita una reacción química, es decir, que la reacción finaliza cuando se termina una de estas sustancias y ella se denomina sustancia limitante. Tenga en cuenta que cuando se realiza algún cálculo estequiométrico donde se aplica alguna ley, las sustancias que se encuentran en exceso no participan en ella.
Se refiere a la cantidad de sustancia que obtenemos en la práctica, después de una reacción química. Es decir que teóricamente debemos obtener el 100% de una determinada sustancia, pero en la práctica por diversos factores esta se reduce en un porcentaje de tal manera que solamente obtendremos por ejemplo el 80%, 90%, etc. Entre los factores que reducen el 100% está la presencia de impurezas, la utilización de instrumentos obsoletos, fugas, etc.
SOLUCIONES
Tipos de Soluciones
De acuerdo a la cantidad de sus componentes
Diluida
Concentrada
Saturada
Sobresaturada
De acuerdo a la naturaleza del soluto
Solución Molecular: Se refiere a aquellas soluciones donde el soluto se dispersa en forma de moléculas.
Solución Iónica: En este caso el soluto se dispersa en forma iónica y por ese motivo podemos indicar que son conductores de la electricidad.
De acuerdo a su naturaleza química
Solución Ácida
Solución Básica
Solución Neutra
Unidades de Concentración
Porcentaje en Volumen: Nos indica el porcentaje de volumen del soluto con respecto al volumen total de la solución.
Porcentaje en Masa: Nos indica el porcentaje en masa del soluto con respecto a la masa total de la solución
Molaridad (M): Nos indica el número de mol-g de soluto por cada litro de solución
Normalidad (N): Nos indica el número de equivalentes gramos de soluto por cada litro de solución
Molalidad (m): Nos indica el número de mol-g por cada kilogramo de solvente que tiene la solución
DATOS
Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl
Contaminante: Na2O
(Contaminante Básico) pH ≈ 9 (VA) mL HCl necesarios para CO2-3 HCO3-
NaHCO3 + HCl H2CO3 + NaCl Contaminante: HCO3-
(Contaminante Ácido) pH ≈ 4.5 (VB) mL HCl necesarios para HCO3- H2CO3
pH
pH
HCO3- H2CO3
α
Ѳ
Ѳ
α
CO2-3 HCO3-
mL HCl
mL HCl
Si VA > VB (Contaminante Na2O)
Wm = WNa2O + WNa2CO3
Calculando el peso del Na2O y Na2CO3:
#meq Na2O = #meq HCl
WNa2O = NHCl x mLHCl x pmeqNa2O
WNa2O = NHCl x (VB - VA) x 0.031
#meqNa2CO3 = #meqHCl
WNa2CO3 = WHCl x mLHCl x pmeqNa2CO3
WNa2CO3 = NHCl x 2VB x 0.053
WNa2CO3 = NHCl x VB x 0.106
Calculando porcentajes del Na2O y Na2CO3
% Na2O:
%Na2CO3:
Calculando Normalidad del HCl
Wm = WNa2O + WNa2CO3
Wm = NHCl (VA-VB) x 0.031 + NHCl x VB x 0.106
Wm = NHCl x (0.031 VA – 0.031VB + 0.106VB)
Si VB > VA (Contaminante NaHCO3)
Wm = WNaHCO3 + WNa2CO3
#meq NaHCO3 = #meq HCl
W NaHCO3 = NHCl x mLHCl x pmeq NaHCO3
W NaHCO3= NHCl x (VB - VA) x 0.084
#meqNa2HCO3 = #meqHCl
WNa2CO3 = WHCl x mLHCl x pmeqNa2CO3
WNa2CO3 = NHCl x 2VA x 0.053
WNa2CO3 = NHCl x VA x 0.106
Calculando porcentajes de NaHCO3 y Na2CO3
% NaHCO3:
%Na2CO3:
Calculando la Normalidad de HCl
Wm = W NaHCO3 + WNa2CO3
Wm = NHCl (VB-VA) x 0.084 + NHCl x VA x 0.106
Wm = NHCl x (0.084 VB – 0.082VA + 0.106VA)
Si VA = VB
Entonces el reactivo no está contaminado, por lo que el volumen de HCl para reaccionar con todo el Na2CO3 es 2VA o 2VB, y la ecuación se reduce a:
DATOS EXPERIMENTALES
Gramos de Na2CO3 tomados para titulación: 0.2031 g.
Gramos que se colocan en el análisis: 
W= 0.2031 g
Densidad del HCl: 1.17-1.18 g/cm3 1.175
% del HCl: 36.5-38 37.25
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