Neutralización de la solución ácido clorhídrico -agua con un antiácido comercial (Maalox

Neutralización de la solución ácido clorhídrico - agua con un antiácido comercial (Maalox)

Angie Riobamba, Wilmer Suarez, Mario Paba.
Departamento de Ingeniería Química y Ambiental, Facultad de Ingenierías y Arquitectura

Universidad de Pamplona
Kilómetro 1, Vía a Bucaramanga

Resumen
En la siguiente práctica de laboratorio se describe un experimento de neutralización de unas soluciones acuosas de ácido clorhídrico 37% con una proporción de 1:40, donde el aumento del pH de estas soluciones son seguidas con un medidor de pH CPC-401M para su neutralización con las tabletas antiácidas comerciales llamadas Maalox. En las tablas y graficas se muestra la variación o el comportamiento del pH de las soluciones con respecto al tiempo, obteniendo entonces un orden de reacción .
Palabras claves: neutralización, antiácido, solución, pH, tiempo y reacción.

Abstract
The following lab experiment neutralizing aqueous solutions of hydrochloric acid 37% with a ratio of 1:40, where the increase in pH of these solutions are followed with a pH meter CPC-401M for neutralization described to commercial calls Maalox antacid tablets. The tables and graphs the variation or behavior of the pH of the solutions is shown with respect to time, then obtaining a reaction order.

Keywords: neutralization, acid solution, pH, and reaction time.


Introducción
En medicina un antiácido es una sustancia, generalmente una base (medio alcalino), que actúa en contra de la acidez estomacal (ácidos generados por las glándulas parietales). En otras palabras, el antiácido alcaliniza el estómago aumentando el pH. Los antiácidos más antiguos y conocidos son el bicarbonato sódico (NaHCO3), el carbonato cálcico (CaCO3) y el hidróxido de magnesio (Mg(OH)2) o aluminio. Otros tipos de antiácidos son: las sustancias citoprotectoras, y los inhibidores de la bomba de protones.


Imagen 1

El mecanismo genérico de cualquier antiácido en el estómago es el que sigue:
HCl (ácido gástrico) + Antiácido (base débil) H2O + CO2 + sales
algunas de las reacciones más conocidas de neutralización con antiácidos, como pueder ser el hidróxido de aluminio, en el que se puede ver como la ecuación química se produce según:
3 HCl + Al (OH)3 AlCl3 + 3 H2O
La reacción del bicarbonato sódico es conocida por liberar ciertas cantidades de CO2 que finalmente se disipan en forma de un suave eructo tras su ingestión:
NaHCO3 + HCl NaCl + CO2 + H2O
Aunque la función principal del antiácido es la neutralización de la acidez intragástrica, es posible que también promuevan los sistemas de defensa de la mucosa por medio de la estimulación de la producción de prostaglandinas.2
Se intenta buscar por parte de la industria farmacéutica que los efectos secundarios de los antiácidos sean los menores posibles, por ejemplo las sales de aluminio y calcio producen estreñimiento (subproductos del antiácido al reaccionar con el ácido del estómago), y las sales de magnesio son laxantes.

Los valores de pH en los alimentos van desde el 1 al 14, y se considera el 7 como valor neutro. Si el nivel de pH en un alimento es superior a 7, se dice que este es alcalino; en cambio, un valor inferior a 7 indica un alimento ácido. Se considera que la mayoría de los microorganismos patógenos crecen a un pH más bien neutro, entre 5 y 8.
Muy simplemente, la reacción iónica global para este sistema es



Como asumió que la tasa instantánea de la reacción global, medida como la tasa de desaparición del ion hidronio, es proporcional al producto de la superficie restante instantáneo de las tabletas y la concentración de iones hidronio, con la orden para el último aún no especificado. Por lo tanto



Ahora, el área de una tableta dada (disco) es la suma de sus dos caras más su borde o . Suponiendo que la relación de aspecto (alfa = altura/radio) de una tableta dado permanece constante durante todo el proceso de disolución, la superficie instantánea de una tableta es . Entonces se convierte, después de asumir el volumen constante de reacción.


Se supone que la composición de una tableta de antiácido permanece constante durante todo el proceso. Por lo tanto.

Orden de reacción.
En el caso de n=1 (proceso de primer orden con respecto a la concentración de ácido).
. La pendiente de esta línea recta sería la transferencia de masa combinada y constante de velocidad cinética, k. La función f (r) se calcula en cada punto de datos experimentales mediante el cálculo de r de reordenamiento.


definición de pH.








Metodología experimental
Materiales y reactivos
En este laboratorio de utilizó de manera correcta los siguientes materiales: pH metro CPC-401M, cronometro (celular), un agitador magnético y barra de agitación, así como un temporizador. Y también los siguientes reactivos HCl 37%, agua destilada y antiácido (Maalox).




Imagen 2.

Procedimiento
Inicialmente se realizó el montaje experimental como se muestra en la figura1.

Figura 1. Montaje experimental.
Luego se retiró la punta protectora del electrodo de pH o pHmetro, siendo necesario enjuágalo muy bien con agua destilada para eliminar cualquier residuo que se pudiese haber formado en la punta del electrodo.
Inicialmente se realizaron unas pruebas de neutralización de ácido clorhídrico con antiácido granulado o en polvo. Con el fin de tener un referente del tiempo de respuesta del electrodo durante la neutralización.
Se realizó el experimento por triplicado, en los dos primeros ensayos el ácido clorhídrico se diluyó con agua destilada en una proporción de 1:40, es decir, 1 mL de ácido en 40 Ml de agua destilada, en el tercer ensayo la proporción de la disolución fue de 1:60.
Posteriormente se transfirieron las soluciones a un vaso de precipitado de 250 mL, la primera solución se colocó en un agitador magnético, en los dos ensayos siguiente se utilizó una barra de agitación. Teniendo mucho cuidado y asegurándonos que la barra de agitación no golpeara la punta del electrodo durante el funcionamiento se procedió a medir el pH inicial de la solución de ácido registra en el pHmetro.
Se dejó caer en la solución acida el antiácido y se inicia el temporizador. La velocidad de agitación se ajusta para alcanzar un buen grado de homogeneidad, y de manera que la tableta está apenas despegada de la parte inferior del vaso de precipitados. Los valores de pH de la solución se registran en intervalos de 30 segundos para los primeros cinco minutos, a intervalos de 1 minuto durante los siguientes 15 minutos, y a intervalos de 2 minutos para el resto de la carrera hasta que los comprimidos se disolvieron por completo y el pH de la solución se ha estabilizado en un valor constante, el procedimiento anterior se repite entonces para los otros dos ensayos.

Resultados y discusión

Fue necesario realizar algunas pruebas iniciales para la neutralización de ácido clorhídrico, observando que el proceso se realizó extremadamente rápido por lo cual comprobamos entonces la necesidad que la duración del experimento fuera mayor, para la adquisición de los datos teniendo en cuenta algunas consideraciones de tiempo de respuesta del electrodo o pHmetro. Se encontró que era necesario emplear poco acido para evitar el consumo excesivo del antiácido.



TIEMPO(seg)
pH
Ca
0
2,58
0,002630268
30
2,58
0,002630268
60
2,72
0,001905461
90
2,72
0,001905461
120
2,68
0,002089296
150
2,67
0,002137962
180
2,67
0,002137962
210
2,68
0,002089296
240
2,68
0,002089296
270
2,68
0,002089296
300
2,68
0,002089296
330
2,68
0,002089296
360
2,69
0,002041738
390
2,69
0,002041738
420
2,69
0,002041738
480
2,7
0,001995262
540
2,7
0,001995262
600
2,7
0,001995262
660
2,7
0,001995262
720
2,71
0,001949845
780
2,71
0,001949845
840
2,71
0,001949845
900
2,72
0,001905461
960
2,75
0,001778279
1020
2,76
0,001737801
1080
2,8
0,001584893
1140
2,81
0,001548817
1200
2,82
0,001513561
1260
2,82
0,001513561
1320
2,82
0,001513561
1380
2,83
0,001479108
1500
2,84
0,00144544
1680
2,85
0,001412538
1860
2,86
0,001380384
2040
2,87
0,001348963
2100
2,88
0,001318257
Tabla 1. Relacion 1:60 de HCl y H2O

TIEMPO(seg)
LN (CA0/CA)
1/CA
0
7,6346E-07
380,1893963
30
7,6346E-07
380,1893963
60
0,322362676
524,8074602
90
0,322362676
524,8074602
120
0,230259273
478,6300923
150
0,207233422
467,7351413
180
0,207233422
467,7351413
210
0,230259273
478,6300923
240
0,230259273
478,6300923
270
0,230259273
478,6300923
300
0,230259273
478,6300923
330
0,230259273
478,6300923
360
0,253285124
489,7788194
390
0,253285124
489,7788194
420
0,253285124
489,7788194
480
0,276310975
501,1872336
540
0,276310975
501,1872336
600
0,276310975
501,1872336
660
0,276310975
501,1872336
720
0,299336826
512,861384
780
0,299336826
512,861384
840
0,299336826
512,861384
900
0,322362676
524,8074602
960
0,391440229
562,3413252
1020
0,41446608
575,4399373
1080
0,506569484
630,9573445
1140
0,529595335
645,654229
1200
0,552621186
660,693448
1260
0,552621186
660,693448
1320
0,552621186
660,693448
1380
0,575647037
676,0829754
1500
0,598672888
691,8309709
1680
0,621698739
707,9457844
1860
0,644724589
724,4359601
2040
0,66775044
741,3102413
2100
0,690776291
758,577575
Tabla 2. Datos parametrizados de la tabla 1


Tabla 3. Relación HCl y H2O de 1:40


Tabla 4. Datos parametrizados de la tabla 3.
GRAFICAS PARA 1mL DE ACIDO EN 40 Ml DE AGUA
Grafica 1.
Grafica 2 .

Grafica 3 .

Grafica 4.


GRAFICAS PARA 1mL DE ACIDO EN 60 Ml DE AGUA

Gráfica 5.


Gráfica 6.
Gráfica 7.

Gráfica 8.
Por lo tanto, en nuestro tercer ensayo experimental fue necesario aumentar la proporción de agua destilada a 1:60 en comparación con los primeros con el objetivo de aumentar el pH de la solución.
Los datos de la tabla 1 fueron convertidos y trazados de la manera indicada, sin embargo, los resultados fueron decepcionantes. En lugar de una línea recta, se obtuvo una suave curva con pendiente Monótonamente decreciente, lo que indica que n es diferente 1.

Como se puede observar el orden de reacción cambia de un ensayo a otro cuando cambiamos la concentraciones del HCl, aparentemente el orden del primer ensayo es n= 0.96 y del segundo n= 3.5. Se cree que varía debido a que los iones H+ se disminuyen en la segunda prueba, este cambio hace que se aumente el orden de reacción la explicación nos conlleva a revisar la teoría ya que el orden de reacción es el parámetro que permite conocer la dependencia de la velocidad de la reacción con las concentraciones de los reactivos. Revisando las tablas de resultado se observa que el pH aumenta más de una unidad debido a la desaparición del ion hidronio, ya que este se está neutralizando con la base débil que contiene el antiácido, uno de los problemas que se encontró es saber la concentración que había OH- que contiene la base ya que gran parte del contenido de la tableta son incipientes, son sustancias que no reacción o inertes.




Conclusiones

Con una simulación simple en el laboratorio se pueden estudiar de manera muy general algunos procesos bioquímicos asociados con la neutralización.
La función que cumplen los antiácidos comerciales es entonces alcalinizar el estómago aumentando el pH.se ve entonces que en las medicinas el efecto que producen decae con el tiempo, debido a la reacción de descomposición del principio activo.
Se concluye que la velocidad de una reacción depende necesariamente de la concentración de los reactivos y estos a su vez son importantes en tal velocidad.

Bibliografía
A laboratory experiment on combined mass transfer and kinetics.STUART A. SANDERS and JUDE T. SOMMERFELD. Georgia Institute of Technology. Atlanta, GA 30332.






ORDEN UNO




ORDEN DOS




ORDEN N SUPONEMOS N=3,5




ORDEN CERO




ORDEN N SUPONEMOS N=0,5




ORDEN DOS




ORDEN UNO




ORDEN CERO