HIPÒTESIS

2. HIPÒTESIS • Són adequades les pràctiques i el programa Multilab per a alumnes de 2n de batxillerat? • El mètode de treball segueix essent vàlid quan es treballa en altres concentracions dels reactius? • El gir es veu millor amb l’indicador o a la gràfica de l’ordinador? • És l’indicador correcte per a les pràctiques? (en relació amb el salt) • El punt d’equivalència coincideix amb el pH=7?

3. ÀCIDS Tenen un gust molt agre (com el vinagre o la llimona). Condueixen el corrent elèctric. Ataquen molts metalls amb desprendiment d’hidrogen Reaccionen amb les bases neutralitzant les seves propietats. BASES Tenen un sabor amarg. També condueixen el corrent elèctric quan estan dissoltes. Les seves dissolucions presenten un tacte sabonós que irrita la pell. Reacionen amb els àcids neutralitzant les seves propietats. DEFINICIÓ D’ÀCID I BASE

4. Segons la teoria de Brönsted i Lowry: Una substància es comporta com a àcid quan cedeix protons i actua com a base si els accepta. Per exemple: Un àcid com el clorhídric  HCl (aq) + H2O (l) Cl-(aq) + H3O+(aq) Una base com l’amoníac NH3 (aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- (aq) I fins i tot l’aigua H2O (l) + H2O (l)H3O+(aq) + OH- (aq) Però aquest comportament pot tenir diferents graus, s’anomenen fort/a als que tenen una gran tendència a fer aquest intercanvi (reacció completa) , i febles als que tenen poca tendència (reacció d’equilibri).

5. CONCEPTE DE pH Dins l’aigua, [H3O+] = [OH-] = 10-7 M. Quan s’afegeix un àcid a l’aigua, augmenta la concentració d’ions H3O+ i, atès que la ionització de l’aigua és un procés d’equilibri disminueix la concentració d’ions OH-. Quan afegim una base succeeix justament el contrari. Per tal de treballar amb nombres més senzills és defineix el pH com: pH = -log[H3O+]

6. COMPORTAMENT ÀCID O BÀSIC DE LES SALS: CONCEPTE D’HIDRÒLISI. Les sals són compostos constituïts per ions, que es formen en les reaccions de neutralització entre els àcids i les bases. Curiosament, però, no totes les dissolucions aquoses de sals són neutres des d’un punt de vista àcid-base. S’anomenen reaccions d’hidròlisi les reaccions entre els ions de la sal i l’aigua, en podem trobar de quatre tipus: • Sal que deriva d’àcid fort i base forta • Sal que deriva d’àcid fort i base feble • Sal que deriva d’àcid feble i base forta • Sal que deriva d’àcid feble i base feble

7. Sal que deriva d’àcid fort i base forta KNO3 (aq)  K+(aq) + NO3- (aq) HNO3 (aq) + H2O (l)  NO3- (aq) + H3O+ (aq) àcid fort base conjugada feble KOH (aq) + H2O (l) K+ (aq) + OH- (aq)base forta àcid conjugat feble NO3- (aq) + H2O (l)  no reacciona K+ (aq) + H2O (l)  no reacciona

8. Sal que deriva d’àcid fort i base feble NH4Cl (aq) NH4+ (aq) + Cl- (aq) NH3(aq) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH- base feble àcid conjugat fort HCl (aq) + H2O (l)  Cl- (aq) + H3O+ (aq) àcid fort base conjugada feble NH4+(aq) + H2O (l) NH3(aq) + H3O+(aq) Cl- (aq) + H2O (l)  no reacciona

9. Sal que deriva d’àcid feble i base forta CH3COONa (aq)  CH3COO-(aq) + Na+ CH3COO- (aq) + H2O (l) CH3COOH (aq) + OH- (aq)

10. Sal que deriva d’un àcid feble i base feble NH4CN(aq)NH4+(aq) + CN-(aq) NH4+ (aq) + H2O (l) NH3 (aq) + H3O+(aq) CN- (aq) + H2O (l) HCN(aq) + OH- (aq)

11. INDICADORS ÀCID-BASE • Són substàncies amb caràcter àcid feble o base feble, que posseeixen la propietat de presentar una coloració diferent segons el pH del medi en què es troba. • Serveixen per conèixer el valor aproximat del pH d’una dissolució o, simplement, per saber si la dissolució té caràcter àcid o bàsic.

12. VIRATGE DE LA FENOLFTALEÏNA

13. VIRATGE DEL BLAU DE BROMOTIMOL

14. VIRATGE DE L’ATARONJAT DE METIL

15. VALORACIÓ ÀCID-BASE És el procés mitjançant el qual es determina la concentració d’àcid o de base que conté una dissolució determinada. La tècnica emprada per dur a terme aquest procés s’anomena volumetria i el seu fonament químic no és res més que una reacció de neutralització. El procediment requereix la presència d’un indicador àcid-base adient. El viratge de l’indicador ens permet determinar el moment en què s’assoleix el punt d’equivalència, és a dir, el moment en què s’ha completat la neutralització.

16. PRÀCTICA 1 Valoració d’un àcid fort (HCl) amb una base forta (NaOH) OBJECTIUS • Obtenir la corba de valoració d’un àcid fort (HCl) amb una base forta (NaOH). • Interpretar la corba de valoració: determinar el punt d’equivalència i el volum de dissolució de base que ha reaccionat. • Comprovar com en el punt d'equivalència en la valoració d'un àcid fort amb una base forta, el pH és 7. • Determinar la concentració d’un àcid fort (HCl) amb una base forta de concentració coneguda (NaOH)

17. pH inicial Quantitat de base que ha reaccionat (mol) 1.73 2.45 · 10-3 mols NaOH pH final Quantitat d’àcid que hi havia en la mostra de 25mL (mol) 12.13 2.45 · 10-3 mols HCl pH en el punt d'equivalència 7 Concentració de la dissolució d’àcid clorhídric (mol·L-1) 9.8 · 10-2 mol. L-1 Variació de pH als voltants del punt d’equivalència 8.04 Volum de base que ha reaccionat (ml) 24.5 RESULTATS I GRÀFICS: CONCLUSIÓ En la valoració d’un àcid fort amb una base forta, el concepte d'equivalència coincideix amb el de neutralitat pH = 7.

19. PRÀCTIQUES 1 i 2: Valoració d’un àcid fort (HCl) amb una base forta (NaOH) OBJECTIUS - Determinar si la variació de concentració modifica els resultats del pH. RESULTATS I GRÀFICS:  CONCLUSIONS La variació de la concentració modifica el pH inicial, mentre què en el punt d’equivalència les dos marquen el mateix pH, això es degut a que la espècie química és la mateixa i realitza el salt al mateix moment, independentment de la concentració.

21. PRÀCTIQUES 2 i 3 Valoració d’un àcid fort (HCl) amb una base forta (NaOH) 0.01M fent servir l’indicador fenolftaleïna o bé el blau de bromotimol OBJECTIUS - Obtenir la corba de valoració d’un àcid fort (HCl) amb una base forta (NaOH). - Interpretar la corba de valoració: determinar el punt d’equivalència i el volum de dissolució de base que ha reaccionat. - Determinar si el punt d’equivalència i el volum de base que ha reaccionat es el mateix amb l’indicador blau de bromotimol que amb el de fenolftaleïna. - Quin dels dos indicador és més adient a la pràctica?

22. RESULTATS I GRÀFIQUES: CONCLUSIONS: Tots dos indicadors són adequats a la pràctica, perquè al haver-hi un canvi molt brusc en el pH el salt es més gran i els intervals de viratges dels dos indicadors estan compresos en aquest salt.

24. PRÀCTICA 4 Valoració d’un àcid feble (CH3COOH) amb una base forta (NaOH) 0.1M fent servir l’indicador fenolftaleïna OBJECTIUS - Obtenir la corba de valoració d’un àcid feble (CH3COOH) amb una base forta (NaOH). - Interpretar la corba de valoració: determinar el punt d’equivalència i el volum de dissolució de base que ha reaccionat. - Verificar la coincidència o no del concepte d’equivalència amb la neutralitat (pH=7).

25. RESULTATS I GRÀFIC: CONCLUSIONS En la valoració d’un àcid feble amb una base forta, el concepte d'equivalència no coincideix amb el de neutralitat. En el gràfic podem veure que ara el canvi es més gradual, comença als 9.5 mL i acaba als 10.5 mL. El volum de base afegit és de 10 mL i el pH ara és de 9.

27. PRÀCTIQUES 5 i 6 Valoració d’una base feble (NH3) amb un àcid fort (HCl) 0.1M fent servir l’indicador ataronjat de metil OBJECTIUS - Obtenir la corba de valoració d’una base feble (NH3) amb un àcid fort (HCl). - Interpretar la corba de valoració: determinar el punt d’equivalència i el volum de dissolució d’àcid que ha reaccionat. - Verificar la coincidència o no del concepte d’equivalència amb la neutralitat (pH=7). - Comparar els resultats obtinguts amb presència i amb absència d’indicador. I deduir si hi ha variacions importants. - Hi ha algun canvi en valorar una base en comptes d’un àcid? (comparant amb les altres pràctiques) - Comprovar que el mètode també és vàlid quan valorem una base amb un àcid.

28. RESULTATS I GRÀFICS:

30. CONCLUSIONS: - En la valoració d’una base feble amb un àcid fort, el concepte d'equivalència tampoc coincideix amb el de neutralitat. El pH ara és de 5.5. - Els resultats dels pHs amb indicador i sense tenen una petita diferència. Els indicadors tenen característiques àcides o bàsiques. Per això es recomanable ficar-hi una gota d’indicador per no fer variar massa el pH, especialment quan es treballa amb un volum de mostra tan petit. - El canvi que observem en valorar la base en comptes de l’àcid és que el pH de la dissolució a valorar comença bàsic per acabar essent àcid, per això la gràfica que ens resulta està a l'inrevés. - Amb els resultats obtinguts podem dir que el mètode segueix essent vàlid per valorar una base amb un àcid.

31. PRÀCTICA 7Exemple d’un valoració incorrecta de NH3 amb HCl 0.1M

32. CONCLUSIONS Són adequades les pràctiques i el programa Multilab per a alumnes de 2n de batxillerat? - Les pràctiques fetes són adients per alumnes d’aquesta etapa acadèmica, són accessibles, fàcils de preparar, de extreure’n conclusions, divertides i maques de fer. - El que no resulta tan fàcil és fer servir el programa Multilab, fins que no arribes a dominar-ne el funcionament. Un cop ja saps com treballa és molt útil per fer la pràctica i analitzar-ne les dades. El mètode de treball segueix essent vàlid quan es treballa en altres concentracions dels reactius? El mètode de treball sí què ha resultat ésser vàlid a les concentracions que hem experimentat.

33. El gir es veu millor amb l’indicador o a la gràfica de l’ordinador? El gir es veu millor i amb més exactitud a la gràfica de l’ordinador on trobes detalladament els canvis que va fent el pH, mentre que amb l’indicador només t’informa del punt d’equivalència. És l’indicador correcte per a les pràctiques? (en relació amb el salt) Si comparem els salts, variació de pH als voltants del punt d’equivalència, amb els intervals de viratge dels indicadors hem pogut determinar que els indicadors escollits són correctes perquè els seu interval de viratge esta comprès en el salt. El punt d’equivalència coincideix amb el pH=7? Hem pogut comprovar que això només es compleix en el cas de la valoració d’un àcid fort amb una base forta (HCl amb NaOH). En els altres casos com la valoració d’un àcid feble amb una base forta (CH3COOH amb NaOH) i la valoració d’una base feble amb un àcid fort (NH3 amb HCl) no es correspon, el punt d’equivalència depèn de la sal que es forma en la reacció de neutralització.