Autor: Qco. Rodolfo R. lasi.
Grupo: AEPEQ. Facultad Regional
Trabajo Práctico N°
Determinación de la constante de disociación de un indicador ácido —
base
Fundamento:
Se determinan las concentraciones
de las formas ácidas y básicas de un indicador a un pH
determinado, en el que ambas formas existen en concentración apreciable, mediante
mediciones espectrofotométricas, sobre la base que
ambas formas obedecen a la ley de Lambert -
Beer.
Para un indicador monobásico, se disocia en:
In H -----> H+ + In-
Aplicando la ley de equilibrio químico a la disociación anterior queda:
K = (In-) (H+)/(InH)
Tomando logaritmos a la expresión anterior queda:
-log.K =log (H+) +log [(In-)/ (InH)]
Multiplicando primero y segundo miembro por (—1) queda:
-log.K = -log(H+) - log
[(In-)/(InH)]
-log K=pK
-log(H+)=pH
Reemplazando y reordenando queda:
pK = pH+ log [(InH)/(In-)]
Cuando [(InH)= [In-], log(InH)/(In-)
=0 entonces:
pK=pH
Determinando
la relación logarítmica de esta ecuación para un pH
determinado, es posible obtener el correspondiente pK
Para determinar el pK, se determinan los espectros
de absorción de tres sóluciones que contengan la
misma concentración total del indicador a diferentes pH.
Una, cuyo pH sea tal que el indicador se encuentre
totalmente en su forma no disociada, otra en la que se encuentre totalmente disociado, y la tercera
a un pH intermedio en el que ambas formas se encuentren
en equilibrio.
Graficando absorbancia versus longitud de onda para las tres soluciones se
obtendrán espectros de la forma siguiente.
Á
Los
tres espectros
se cortan en un punto llamado punto isosbéstico.
Eligiendo
una longitud de onda que en los espectros de las formas ácidas y básicas estén
lo más alejadas posible, se determinan las respectivas
absorbancias,
Aparatos
utilizados.
Un
espectrofotómetro
UV— visible. dos (2) cubetas o celdas & absorción,
pipetas de 1; 5 y
Soluciones
a) Solución
de fosfato
disódico ( PO4HNa2) 0,1 molar.
b) Solución de fosfato monopotásico (PO4 H2 K ) 0,1 molar.
e) Acido clorhídrico concentrado.
cf) Solución de hidróxido de sodio 4 molar
e) Solución de azul
de bromo timol al 0,1 % en etanol al 20 %..
Prucedimiento práctico
Nota: El azul
de bromo timol es inestable en soluciones ácidas en periodos
prolongados de tiempo, por lo tanto las medidas de la absorbancia deben realizarse
en un tiempo relativamente corto, luego de la preparación de la solución del
indicador.
1 .- Determinar los espectros de absorción del azul de bromo timol a distintos
valores de pH. Obtener tres (3) espectrogramas de absorción completos del indicador
a pH 1;6 y 13.
a) Determinar
el espectrograma de absorción del azul de bromo timol a pH
1
Pipetear un mililitro de la solución de bromo timol
en un matráz de 25 ml.,
agregar un pequeño volumen de agua destilada yS gotas de ácido clorhídrico concentrado.
Finalmente
diluir hasta el enrase, mezclar y transferir la solución
a una celda de absorción, Medir la absorbancia de la solución desde los 300
hasta los 600 tun en intervalo de 10 mu Graflear en papel milinietrado la absorbancia versus la longitud de onda indicando
el color de la soIución
i» Determinar el espectrograma del indicador a pH
6,9.
Pipetear 1 ml. de la solución
del indicador en un matraz de 25 ml. y agregar 5
ml. de cada una de las soluciones & fosfato
disódico y fosfato monopotásico
0,! molar, diluir con agua destilada hasta el enrase
y mezclar. Transferir la solución a una celda de absorción y determinar la
absorbancia de la misma forma que en el caso anterior. Con los valores obtenidos,
construir la curva en el mismo gráfico, absorbancia versus longitud de onda,
indicando
el color de la solución.
c) Determinar el espectrograma del indicador a pH
13
pipetear 1 ml. del indicador en un matraz de 25 ml. y agregar 12 gotas de solución de hidróxido de sodio 4 molar. Diluir con agua destilada hasta el enrase y mezclar. Transferir la solución a una celda de absorción, medir la absorbancia de la misma forma que en los casos anteriores. Construir la curva resultante en el mismo gráfico e indicar el color de la solución. Las tres curvas deben interceptarse en un punto llamado “isosbéstico”.
II.- Determinar la absorbancia de soluciones
del indicador a diferentes pH y seleccionar la longitud de onda de medida a ambos lados
del punto isosbéstieo. Elegir la longitud de onda
donde las formas ácidas y básicas muestren diferencias máxima
de absorbancia. Las mediciones de la absorbancia se realizarán a siete (7) soluciones del indicador a diferentes pH además
de las tres (3) ya estudiadas.
| buffer | vol.indicador,ml | PO4H2K,ml | PO4HNa2,ml | pH |
| 1 | 1 | 5 | 0 | 4.5 |
| 2 | 1 | 5 | 1 | 6.2 |
| 3 | 1 | 10 | 5 | 6.6 |
| 4 | 1 | 5 | 10 | 7.2 |
| 5 | 1 | 1 | 5 | 8.6 |
| 6 | 1 | 1 | 10 | 8.9 |
| 7 | 1 | 0 | 5 | 9.1 |
Pipetear las cantidades mencionadas en la tabla y transferir cada solución a un matraz de 25 ml. para obtener la escala de pH adecuado y diluir con agua destilada
hasta el enrase y mezclar íntimamente.
Medir la absorbancia de cada solución a las dos longitudes de onda seleccionadas,
recordando que se debe ajustar el instrumento para 0% de absorbancia o 100%
de transmisión, conteniendo en la cubeta que contiene el solvente puro, para
cambio de la longitud de onda, en cada una de las muestras patrones.
Tratamiento de los datos:
Combinando los valores de absorbancia obtenidas para las dos longitudes de onda seleccionadas, construir un gráfico en papel milimetrado, ubicando en el eje X el pH de cada muestra y en el eje Y la lectura de la absorbancia correspondiente. Uniendo los puntos con una línea de trazo lleno, cada curva. En el punto donde se interceptan. (medio)
corresponde a concentraciones iguales de la forma ácida no disociada y la forma disociada básica del indicador.Este punto corresponde igualitariarnente al pH de la solución que resulta igual al pK del indicador.El logaritmo inverso del pK corresponde a la constante del indicador, tal corno se muestra en la figura siguiente.:
B1BLIOGRAFIA
ANALISTS INSTRUMENTAL. By Douglas
SKoog and James LEARY. Cuarta edición Mc Graw Hill. 1 994)
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