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PROYECTO: DISOLUCIÓN DE VERDE DE BROMOCRESOL EN AGUA, DMSO Y n,n-DIMETILSULFAMIDA

Amparo Alejandra Díaz Hernández 201113518. Oscar Efraín Abac 20091785. Fermín Estuardo Labín Melgar 200515114. Ricardo Antonio Posada Villeda 201113502.

Departamento de Fisicoquímica, Facultad de Ciencias Químicas y Farmacia, Universidad de San Carlos de Guatemala, Carrera de Química

RESUMEN: Se encontró la constante de solubilidad (Kc) del indicador ácido-base, Verde de Bromocresol (BGC), en H2O, DMSO y n,n-dimetilformamida, elegidos por pruebas de disolución finalmente positivas de la sal lauril sulfato de sodio (SDS) en ellos, esta sal fue utilizada para proporcionar una interacción iónica en la 2da disociación de BGC ya que esta es débil. Para encontrar Kc se prepararon (se preparó) una solución madre de BGC 2.0*10-

4M y disoluciones de 10mL a diferentes concentraciones de sal en los solventes de prueba, midiendo la absorvancia con un espectofotómetro, se realizaron tres muestras sin sal, una acidificada con HCl, otra alcalinizada con NaOH y una neutro, para registrar los espectros de las formas ácidas y básicas puras del colorante en la concentración, Obteniendo Kc de (¿de qué y por qué?).

MATERIALES Y METODOLOGIAMateriales:

Estufa con agitación magnética 10 tubos de ensayo Beaker de 600 mL Probeta de 10 mL Termómetro Soporte universal Pinzas universales Corcho para sostener termómetro 13 balones de aforo de 10 mL 13 balones de aforo de 25 mL 13 beakers de 25 mL Balanza analítica Espátula Espectrofotómetro UV-VIS

“Cary” Pipeta automática de 0.5-5mL Puntas para pipeta automática

descartablesReactivos

Agua para HPLC Laurilsulfato de Sodio (SDS) Dimetilsulfoxido (DMSO) NN-dimetilformamida (DMF) Verde de Bromocresol (BCG)

MetodologíaSe realizo (realizaron) disoluciones de BCG con diferentes concentraciones de SDS, sal que aportaría fuerza iónica y provocaría cambio de color en las diferentes disoluciones debido a la esta fuerza, con el fin de conocer la constante de equilibrio de este proceso a través de mediciones espectrofotométricas en longitud de onda UV-VIS y la ley de Debye-Hückle (¿y el ploteo de Van’t Hoff?). Se utilizaron diferentes disolventes para comparar el efecto que estos podían realizar sobre la constante de equilibrio, siendo estos Agua para HPLC, DMF y DMSO. A través de la constante de equilibrio calculada para el proceso se determino la energía libre de Gibbs para cada proceso y a través del cambio de temperatura (a 40°C) en las disoluciones que fueron realizadas con DMF se determino la entalpia y entropía de la disolución realizada.




RESULTADOS

Tabla 1. Masa y concentración de SDS para la determinación solubilidad de agua HPLCMuestra

Lauril Sulfato de Sodio

m Teo (mg) m Exp. (mg) [M] Exp.0.002 6.41 6.36 0.00198488110.004 12.82 12.85 0.00401033360.006 19.23 19.23 0.00600145640.008 25.63 25.64 0.00800194190.010 32.04 32.00 0.00998682290.030 96.13 96.25 0.03003849090.050 160.21 160.32 0.05003398290.080 256.34 256.36 0.08000693530.100 320.42 320.41 0.09999618560.200 640.84 640.76 0.1999736459

Fuente: Datos experimentales del Laboratorio de Fisicoquímica FACUSAC, edificio t-12 (26/06/2013)

Tabla 2. Constante de concentración y Energía libre de Gibs de la solubilidad (¿solubilidad?) de Agua HPLC ¿Qué es la primra columna? No se entiende la tabla

Agua HPLCMuestr

a Kc ΔG

Temperatura 298.15 KBlanco 2.40E-05 26365.165250.002 7.97E-05 23393.630940.004 1.29E-04 22193.086650.006 1.47E-04 21878.551890.008 1.45E-04 21914.744310.01 1.89E-04 21252.605130.03 2.31E-04 20756.169730.05 2.77E-04 20304.461460.08 1.24E-04 22304.008590.1 3.11E-04 20018.048050.2 1.56E-03 16018.84246


Tabla 3. Longitud de onda y absorvancia del blanco ácido, básico y neutro Agua HPLC Utilidad de esta tabla.

Longitud de onda Absorbancia

Blanco 617.00 0.526Blanco acido 615.00 0.069Blanco basico

617.00 1.167

conc. BCG 2.01983E-05


Gráfica 1. Comportamiento de pKc respecto √(I) de la disolución de BGC en agua HPLC (¿Qué son estos ejes? ¿en qué dimensional están?

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.5000.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

pKc vrs √(I)

pKc





Tabla 4. masa y concentración de SDS para la determinación solubilidad de DMSOFuente: Datos experimentales del Laboratorio de Fisicoquímica FACUSAC, edificio t-12 (26/06/2013)

Tabla 5. Constante de concentración y Energía libre de Gibs de la solubilidad de DMSO

DMSOMuestr

a Kc ΔG

Temperatura 298.15 KBlanco 0 00.002 1.35E-08 44926.305790.004 9.28E-08 40142.590730.006 1.09E-04 22622.246190.008 2.33E-04 20731.837240.01 1.28E-04 22213.755490.03 2.72E-04 20355.166720.05 -7.29E-03 12199.354110.08 3.10E-03 14319.102820.1 -2.81E-04 20267.471530.2 -1.78E-04 21398.42884


Tabla 6. Longitud de onda y absorvancia del blanco ácido, básico y neutro DMSO.

Longitud de onda Absorbancia

Blanco 408.00 0.262Blanco acido

440.10 0.387

Blanco basico

631.10 1.769

conc. BCG 1.98252E-05


Grafica 2. Comportamiento de pKc vs √(I) de la disolución de BGC en DMSO

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.5000.0002.0004.0006.0008.000

10.000

pKc vrs √(I)

pKc


Tabla 7. masa y concentración de SDS para la determinación solubilidad de BCG en DMF.

Lauril Sulfato de SodiomTeórico (mg) mExp (mg) [M] exp

6.41 16.01 1.999E-03

Muestra

Lauril Sulfato de Sodio

m Teo(mg) m exp. (mg) [] exp

0.002 6.41 6.37 0.00198800190.004 12.82 12.88 0.00401969620.006 19.23 19.19 0.00598897290.008 25.63 25.73 0.00803002980.010 32.04 32.02 0.00999306470.030 96.13 96.16 0.03001040290.050 160.21 160.28 0.05002149940.080 256.34 256.54 0.08006311120.100 320.42 320.40 0.09999306470.200 640.84 640.80 0.1999861294




12.82 32.02 3.997E-0319.23 48.02 5.995E-0325.63 64.12 8.004E-0332.04 80.20 1.001E-0296.13 240.38 3.001E-02

160.21 400.49 5.000E-02256.34 640.77 7.999E-02320.42 801.08 1.000E-01

0.00 0.00 0.000E+00Fuente: Datos experimentales del Laboratorio de Fisicoquímica FACUSAC, edificio t-12 (26/06/2013) Tabla 8. masa y concentración de SDS para la determinación solubilidad de BCG en DMF caliente

Lauril Sulfato de SodiomTe[orica mExp. [M]exp

6.41 16.01 1.999E-0312.82 32.02 3.997E-0319.23 48.02 5.995E-0325.63 64.12 8.004E-0332.04 80.20 1.001E-0296.13 240.38 3.001E-02

160.21 400.49 5.000E-02256.34 640.77 7.999E-02320.42 801.08 1.000E-01

0 0 0Fuente: Datos experimentales del Laboratorio de Fisicoquímica FACUSAC, edificio t-12 (26/06/2013)

Tabla 9. Constante de concentración y Energía libre de Gibbs de la solubilidad de BGC en DMF caliente y fría

N,N-DimetilformamidaMuestr

a Kc(*10-4) ΔG Kc (*10-4) ΔG

Temperatura 298.15 K

Temperatura 313.15 K

Blanco 3.33 19849.98 2.65 21447.7

6

0.002 4.17 19290.40 2.30 39800.2

1

0.004 4.58 19060.54 4.40 32113.2

2

0.006 7.40 17870.17 6.88 36944.9

8

0.008 4.49 19108.68 1.62 40703.2

6

0.01 1.85 21313.53 1.59 34767.9

7

0.03 4.24 19252.13 1.79 40447.6

7

0.05 8.89 17416.21 1.93 40259.3

2

0.08 5.46 18625.48 4.87 37846.5

5

0.1 -3.39 19802.20 1.37 35148.3

1Fuente: Datos experimentales del Laboratorio de Fisicoquímica FACUSAC, edificio t-12 (26/06/2013)

Tabla 10. Longitud de onda y absorvancia del blanco ácido, básico y neutro con DMF caliente

Longitud de onda AbsorbanciaBlanco 629.00 1.615Blanco acidoBlanco basico 622.10 1.843conc. BCG 1.99052E-05


Tabla 11. Entropía y entalpía de reacción basándose en N,N-dimtilfomamida ¿Con respecto a?

N,N-DimetilformamidaEntropia Entalpia

ΔS ΔH-106.5183825 -11908.4658-1367.320348 -388376.157-870.1789737 -240383.318-1271.653548 -361273.328-1439.638814 -410119.631-896.9625396 -246115.844




-1413.035673 -402044.45-1522.873962 -436628.655-1281.404317 -363425.209-1023.073784 -285227.243


Gráfica 3. Comportamiento de pKc respecto √(I) de la disolución de BGC en DMF (¿Formato de tabla?)

0.000E+00 2.000E-01 4.000E-010.000

1.000

2.000

3.000

4.000

pKc vrs √(I)

pKc


Gráfica 4. Comportamiento de pKc respecto √(I) de la disolución de BGC en DMF caliente

0.000 0.100 0.200 0.300 0.4000.000

2.000

4.000

6.000

8.000

pKc vrs √(I)

pKc


DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Para la determinación de la constante de concentración Kc del verde de bromocresol (BGC) en diferentes solventes (agua HPLC, DMSO y DMF) utilizando sal de lauril sulfato de sodio a diferentes concentraciones, desde 0,002M hasta 0,02M, el cuál proporciona interacción de fuerzas iónicas en el equilibrio de la disociación de verde de bromocresol, ya que la segunda desprotonación que ocurre en el medio básico es muy débil, por lo que al incrementar la concentración de la sal se modifica el equilibrio hasta darse el equilibrio de la segunda etapa. Este párrafo está mal redactado. La idea es más o menos comprensible, pero está desordenada.

Las masas que se utilizaron para las diferentes concentraciones de lauril sulfato de sodio en agua HPLC se encuentran en la tabla 1. En donde cada medición de gramos fue preparada para 10 mL de este solvente y para 10mL de DMSO mostrado en la tabla 4. Mientras que con el nnDMF se aforó 25 mL, como se observa en la tabla 7. todos ellos medidos en valones (¿gentelicio belga?) de aforo según el volumen requerido. En el aforo de cada uno de ellos se incluyó verde de bromocresol. Para las muestras de 10mL se utilizó 1mL y para las muestras de 25 mL se utilizó 2,5mL de la solución madre a 2,25M. Cada una de muestras fue introducida en el espectofotómetro UV-VIS Cary, en donde se obtuvieron las absorvancias y la longitud de onda que cada una mostró, estas se compararon con una solución




únicamente con sal, otra en estado ácido y una última en estado básico, las cuáles se muestran en las tablas 3, 6 y 10 según el disolvente. Teniendo estos datos, se utilizó (utilizaron) las siguientes fórmulas

En donde I es la fuerza iónica dada en mol/L, con la cual se pudo obtener el Kc de cada disolución (los cálculos se ven detallados en los anexos) y la energía de Gibbs que está descrita por ∆G=RT lnKc vemos (Redacte en tercera persona) que el comportamiento del Kc en las tablas 2, 5 y 9. La tabla 9., es tomada como referencia, ya que se determinó a dos diferentes temperaturas diferentes y por medio diferencia de ecuaciones se obtuvo la entalpía y la entropía de reacción, siendo estas representadas en la tabla 11. ¿por qué?, en donde tiene un ascenso consecutivo (¿Ascenso de?) que se da debido al aumento de sal y aumento de ionización y como este empieza a desplazarse al equilibrio por espontáneamente la entropía se ve favorecida y por la energía liberada al tener al H+ como saliente, también la hace una reacción favorecida por la entalpía ya que se forma un compuesto más estable que los reactivos, exceptuando los puntos correspondientes a la concentración de sal de 0,006M y 0,03M ya que son puntos críticos en donde cambia el equilibrio, el fenómeno de estos puntos también se ven en las tablas que caracterizan el ∆G que va disminuyendo, lo que indica un aumento de energía no utilizable. Y por

último el Kc que indica un aumento de producto, lo que reafirma todos los postulados anteriores. (Es evidente que esto es así, puesto que uno conlleva al otro, fijarse también que la entropía y la entalpía evidentemente están relacionados con las ideas, pero no se describen molecularmente) El solvente que muestra las mejores características de solvente es el nn-dimetilsulfamida.

CONCLUSIONES

Mientras se aumenta la concentración de lauril sulfato de sodio, la reacción tiende al equilibrio, disolviéndose de mejor manera el verde de bromocresol en todos los solventes. (La reacción se dirije al equilibrio, siempre que no haya cambio en alguna variable termodinámica, esté o no la sal)

Según los datos termodinámicos(∆G ∆H ∆S y Kc), se concluye que el nn-dimetilsulfamida es el mejor solvente para el verde de bromocresol. (¿Dónde lo discutió?)

Según los datos termodinámicos (∆G ∆H ∆S y Kc), se concluye que el DMSO fue el solvente menos eficiente. (¿Dónde lo discutió?)

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ¿y la del artículo del cual sacaron la metodología?




HAMILTON, Leicester F. and Simpson, Stephen G. Cálculos de Química Analítica. New York: McGraw-Hill, 1985. 328p (543 h 218 ca).

AYRES, Gilbert H. Análisis Químico Cuantitativo. México: Harla, 1982.

PECSOK, Robert L. y Shields, L. Donald. Métodos Modernos de Análisis Químico. 1973, 487p.

BROWN, Gleen H. y Salle, E.M. Química Cuantitativa. Barcelona: Reverté, 1967 (545 B 877 g).

HALL, William T. Química Analítica. Tomo II: Análisis Cuantitativo. México: Unión Tipográfica Editorial Hispanoamericana.

RAMETTE, R.W. Equilibrio y Análisis Químico. Fondo Educativo Interamericano, 1983.

HARRIS, Daniel C. Análisis Químico Cuantitativo. México: Grupo Editorial Iberoamericana, 1991.

ANEXOS

Imagen N°1: Disoluciones con acido, pura y con base de verde de Bromocresol en agua HPLC

Imagen N°2: Disoluciones con acido, pura y con base de verde de Bromocresol en NN-dimetilformamida

Imagen N°3: Disoluciones con acido, pura y con base de verde de Bromocresol en Dimetilsulfoxido




Imagen N°4: Disoluciones de Verde de bromocresol con laurilsulfato de sodio en NN-dimetilformamida para realizar la curva.

Imagen N°5: Disoluciones de Verde de Bromocresol con laurilsulfato de sodio en Dimetilsulfoxido

Tabla de c[alculos

Lauril Sulfato de Sodio Muestra I

Peso Teorico

(mg)

Peso Practico

(mg)

Concentración Practica (M)

Blanco 0

Blanco acido 0

Blanco basico 0

6.41 6.36 1.985E-03 0.002 1.985E-03

12.82 12.85 4.010E-03 0.004 4.010E-03

19.23 19.23 6.001E-03 0.006 6.001E-03

25.63 25.64 8.002E-03 0.008 8.002E-03

32.04 32.00 9.987E-03 0.010 9.987E-03

96.13 96.25 3.004E-02 0.030 3.004E-02

160.21 160.32 5.003E-02 0.050 5.003E-02

256.34 256.36 8.001E-02 0.080 8.001E-02

320.42 320.41 1.000E-01 0.100 1.000E-01

640.84 640.76 2.000E-01 0.200 2.000E-01

proyecto: disolución de verde de web viewse encontró la constante de solubilidad (kc)...

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