Lección Teach
Valoración III: determinar la concentración de un HCl desconocido
El alumnado realiza la valoración en el laboratorio remoto Acid Base Titration III de forma práctica: controla el flujo del valorante, observa cómo responden el pH y el color, y decide el punto final por sí mismo; después lee la bureta y usa la reacción 1:1 para hallar la concentración de un ácido clorhídrico desconocido, atendiendo a la incertidumbre.
Resultados de aprendizaje
Explicar qué mide una valoración y por qué acertar el punto final es la destreza clave.
Realizar la valoración remota de forma práctica: añadir el valorante con el grifo y gota a gota, y observar cómo responden el pH y el color.
Decidir el punto final por sí mismo a partir del cambio de color persistente y del salto de pH, y parar sin sobrepasarlo.
Leer el menisco de la bureta y restar la lectura inicial de la final para hallar el volumen de NaOH añadido.
Calcular la concentración desconocida de HCl a partir de la reacción uno a uno entre HCl y NaOH.
Razonar sobre la incertidumbre (juicio del punto final, lectura del menisco, sobrepaso) y escribir una conclusión de afirmación-evidencia-razonamiento.
Vista previa de la actividad del estudiante
Contenido de la actividad
Solo vista previa. En una sesión de clase, los estudiantes pueden completar respuestas y entregar su trabajo al docente.
Qué hace una valoración (y por qué es ingeniosa)
9 min
Alguien te da una botella de ácido clorhídrico y te hace una pregunta simple: ¿qué concentración tiene? No puedes saberlo a simple vista: la disolución es transparente e incolora. Una valoración es el truco ingenioso que usan los químicos para responder justo a eso.
La idea: añades poco a poco una segunda disolución cuya concentración *sí* conoces —aquí, hidróxido de sodio (una base)— a tu ácido desconocido. La base neutraliza el ácido poco a poco. Cuando se ha añadido exactamente la base justa para neutralizar todo el ácido, has llegado al punto de equivalencia. Como el ácido y la base reaccionan molécula a molécula, el volumen de base necesario para llegar ahí te dice cuánto ácido había y, por tanto, su concentración.
El problema es que el punto de equivalencia no se *ve* directamente. En su lugar vigilas el punto final: la primera señal clara de que acabas de llegar. Dos pistas lo delatan: el pH, que da un salto brusco, y el color —un indicador en el matraz se vuelve rosa en cuanto hay el más mínimo exceso de base. Toda la destreza está en parar justo en ese primer rosa persistente: si paras demasiado pronto queda ácido sin neutralizar; una gota de más y lo has sobrepasado.
El montaje de la valoración
La base (NaOH) está en la bureta y gotea sobre el ácido. Un sensor de pH mide la disolución en vivo, un agitador la mantiene mezclada y el indicador cambia de color en el punto final.
Cómo salen los números
HCl y NaOH reaccionan uno a uno, así que el volumen de base que añades para llegar al punto final es lo que permite calcular hacia atrás la concentración del ácido. Ese volumen lo mides tú en la bureta: lectura del punto final menos lectura inicial.
Modelo de neutralización
HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O
C_{\mathrm{HCl}}V_{\mathrm{HCl}} = C_{\mathrm{NaOH}}V_{\mathrm{NaOH}}
En palabras: como la reacción es 1:1, C(HCl) x V(HCl) = C(NaOH) x V(NaOH añadido). Cuando conoces la alícuota de ácido, la concentración de NaOH y el volumen de NaOH que has añadido, puedes calcular la concentración del ácido desconocido.
¿Por qué la proporción molar es uno a uno en esta reacción?
Antes de tocar el laboratorio, predice qué pasará con el pH y con el color al añadir NaOH al ácido. Di qué esperas *antes* del punto final, *justo en* él y *después*.
Conoce tus herramientas y haz un plan
8 min
Vas a realizar una valoración de verdad. Primero, familiarízate con lo que controlas y lo que lees.
El experimento se prepara en el paso de Configuración: elige el hidróxido de sodio 0,100 mol/L como valorante y el ácido desconocido que te asigne tu profesor (Ácido n.º 1 salvo que te digan otra cosa). El laboratorio te muestra entonces el volumen de ácido en el matraz (la *alícuota*), con su incertidumbre —anótalo enseguida, porque lo necesitas para el cálculo.
En el paso de Observación realizas la valoración:
- La bureta contiene el NaOH. La cámara de vista frontal muestra su escala, así que la lees ahí.
- El pH-metro (cámara de vista cercana) muestra el pH de la disolución en vivo, cambiando a medida que añades base.
- El matraz está sobre un agitador y contiene tu ácido más un indicador que se vuelve rosa en medio básico.
- Dos controles añaden la base: el grifo añade un chorro constante (rápido) y el botón de gota (A) —mantenlo pulsado solo lo justo para una gota y suelta (preciso).
Las dos formas de añadir la base
Usa el grifo para añadir base rápido mientras estás lejos del punto final. Cuando el color empiece a destellar rosa y desvanecerse, cierra el grifo y cambia al botón de gota para poder parar en una sola gota.
Tu estrategia: añade rápido con el grifo al principio; cuando los destellos rosas duren más y el pH suba más deprisa, pasa a gotas individuales. El punto final es la primera gota que vuelve *toda* la disolución de un rosa tenue y persistente —y el pH habrá dado un salto. Un destello rosa que desaparece no es el punto final. El punto final no es el rosa más intenso; es el primer rosa tenue que permanece tras mezclarse. Para ahí. Una gota de más y el color se intensifica: te has pasado.
Lees el volumen en la bureta dos veces: una antes de añadir nada (lectura inicial) y otra en el punto final (lectura final). La diferencia es el volumen de NaOH que has añadido. Ejemplo: si tu lectura inicial es 1,20 mL y tu lectura en el punto final es 18,60 mL, NaOH añadido = 18,60 - 1,20 = 17,40 mL.
Cómo leer la bureta
Pon los ojos a la altura del líquido y lee la escala en la parte baja del menisco (la superficie curva). La bureta se lee de arriba abajo, así que el nivel *sube* en la escala a medida que sale la base. Toma una lectura inicial y otra en el punto final, y resta.
Escribe un plan breve (4-6 frases) para tu valoración. Incluye: el valorante y la desconocida que usarás, cómo usarás el grifo y el botón de gota, cómo leerás la bureta, las dos pistas que vigilarás para el punto final y cómo evitarás sobrepasarlo.
Realiza la valoración y encuentra el punto final
23 min
Ahora hazlo. Tómate tu tiempo cerca del punto final: ahí se gana o se pierde la medida. Registra tus propias lecturas a medida que avanzas; esa es tu evidencia.
Abrir el laboratorio de valoración
En Configuración, elige el NaOH 0,100 mol/L y tu ácido desconocido asignado (Ácido n.º 1 salvo que te digan otra cosa). Anota el volumen de alícuota que muestra el laboratorio.
En Observación, lee y registra tu nivel inicial de la bureta en la vista frontal.
Abre el grifo para añadir NaOH de forma constante. Observa cómo sube el pH-metro y el color del matraz.
Cuando los destellos rosas empiecen a durar más y el pH suba más rápido, cierra el grifo y cambia al botón de gota —mantenlo pulsado solo lo justo para una gota, suelta y deja que el pH y el color se estabilicen.
Para en el punto final: la primera vez que toda la disolución queda de un rosa tenue y el pH ha saltado. No llegues al rosa intenso —eso es pasarse.
Lee y registra tu nivel de la bureta en el punto final.
Tus observaciones de la valoración
Registra tus propias lecturas mientras valoras —una fila por etapa. Usa al menos estas seis: (1) inicio, antes de añadir base; (2) primeras adiciones; (3) mitad del proceso; (4) los primeros destellos rosas; (5) añadiendo gota a gota cerca del punto final; (6) el punto final. En todas las filas anota la etapa y el color. El pH y el nivel de la bureta son obligatorios al menos en las filas de inicio y punto final; las lecturas intermedias de pH/bureta son útiles, pero no dejes que rellenar la tabla te distraiga de parar en el punto final.
| Etapa | pH (del medidor) | Lectura de bureta mL | Color en el matraz | Nota |
|---|---|---|---|---|
Captura del punto final
Haz una captura en tu punto final o justo después —el matraz con el primer rosa persistente y/o el pH-metro en el salto. Añádela aquí como imagen o pega un enlace. Si no capturaste el momento exacto o no puedes insertar una imagen, describe con detalle el color del punto final, la lectura de pH y la lectura de bureta.
Calcula la concentración desconocida
12 min
El cálculo usa el volumen de NaOH que has añadido, no la lectura final de la bureta por sí sola. No uses la lectura del punto final como volumen añadido. Volumen añadido = lectura del punto final - lectura inicial.
Ejemplo con números inventados: si la alícuota de ácido es 20,00 mL, la concentración de NaOH es 0,100 mol/L y el volumen de NaOH añadido es 17,40 mL, entonces C(ácido) = (0,100 x 17,40) / 20,00 = 0,0870 mol/L.
Del volumen a la concentración
Rellena con tus valores medidos después de calcular el volumen añadido. Usa 0,100 mol/L para la concentración de NaOH. Mantén ambos volúmenes en la misma unidad (mL está bien —las unidades se cancelan en la razón). Da la concentración final en mol/L.
| Ensayo | Alícuota ácido mL | Conc. NaOH mol/L | NaOH añadido mL | Conc. HCl mol/L |
|---|---|---|---|---|
Con tus propias observaciones, explica cómo supiste que habías llegado al punto final. ¿Qué viste en el color y en el pH justo antes de parar, y qué te habría indicado que te habías pasado una gota?
Calcula el volumen de NaOH que añadiste, en mL. Introduce tu lectura de la bureta en el punto final menos tu lectura inicial, y muestra la resta.
Ahora halla la concentración del ácido en mol/L. Usa C(ácido) = (C(NaOH) x V(NaOH añadido)) / V(ácido) y muestra la sustitución con tu alícuota de ácido, el NaOH 0,100 mol/L y tu volumen añadido.
Valora tu incertidumbre y enuncia tu respuesta
8 min
La mejor respuesta no es la que tiene más decimales. Es la que está ligada a tu evidencia y es honesta sobre cuánta seguridad tienes.
Supón que te pasaste y registraste un volumen de NaOH demasiado grande. ¿Qué le hace eso a tu concentración de ácido calculada?
Nombra dos cosas de *tu* ejecución que hacen incierta la respuesta y explica cómo cada una podría subir o bajar el volumen añadido o la concentración final.
Escribe tu respuesta final como una afirmación breve. Incluye: (1) la concentración que hallaste, con unidades; (2) el volumen de NaOH que añadiste; (3) dos pruebas tuyas (pH, color y/o lecturas de bureta) que la respaldan; (4) cómo supiste que estabas en el punto final; y (5) una fuente de incertidumbre.
Puedes usar este inicio: Mi concentración desconocida de HCl fue aproximadamente ___ mol/L. Añadí ___ mL de NaOH 0,100 mol/L, desde una lectura inicial de bureta de ___ mL hasta una lectura en el punto final de ___ mL. Supe que había llegado al punto final porque ___. Mi resultado es incierto porque ___.
Extensión opcional: ve más allá
20 min
Usa esto solo si tu profesor pone la versión larga y tu acceso al laboratorio lo permite.
Encontraste el punto final usando tanto el color como el pH-metro. ¿De qué pista te fiaste más y por qué? ¿Dónde podría engañarte cada una?
Si tu profesor te da una segunda desconocida, ¿cómo mantendrías justa la comparación y qué esperarías que fuera distinto en el volumen de base que necesitas?