Titulación Ácido-Base

Definición de valoración ácido-base

Teoría de la valoración ácido-base

Antes de sumergirnos en el experimento en sí, hagamos una recapitulación de las reacciones ácido-base. Las valoraciones ácido-base se basan en el hecho de que el pH de una solución cambia cuando reaccionan juntos un ácido y una base. Cuando se añade una base, el pH aumenta, lo contrario ocurre con los ácidos. Cuando el pH de una solución es igual a 7, se encuentra en el punto de equivalencia, que es el punto en el que la concentración del ácido es igual a la concentración de la base. La fórmula para ello es

_M1V1 = _M2V2

donde _M1 es la molaridad de la solución 1,_M2 es la molaridad de la solución 2, _V1 es el volumen de la solución 1 y _V2 es el volumen de la solución 2.

Ejemplo de valoración ácido-base

Veamos un ejemplo:

Ahora que conocemos los fundamentos, veamos cómo realizar la valoración.

Procedimiento de valoración ácido-base

Veamos cómo realizaríamos una valoración ácido-base en el laboratorio. Para nuestro primer paso, tenemos que elegir nuestro valorante. Como se trata de una reacción ácido-base, si nuestro analito es un ácido, el valorante tiene que ser una base y viceversa. Cogemos nuestro valorante y lo vertemos en una bureta (un tubo largo con un cuentagotas en la parte inferior). La bureta se sujeta sobre un matraz que se llenará con el analito (asegúrate de anotar el volumen tanto del valorante como del analito). Lo siguiente que tenemos que hacer es añadir elindicador a la solución de analito.

Muchos indicadores cambian de color en determinados intervalos de pH. Cuando elijas un indicador, te conviene elegir uno que cambie de color a un pH próximo al punto final. Aquí tienes algunos indicadores comunes:

Una vez elegido el indicador, añadiremos unas gotas a la solución de analito. A continuación, abriremos la bureta para que puedan salir gotas del valorante. Cuando aparezca un destello de color, cerraremos ligeramente la bureta para ralentizar el flujo. Cuando el color permanezca durante más tiempo, lo giramos hasta que vuelva a su color original. Cuando el indicador haya cambiado de color y haya permanecido así durante varios segundos, la valoración habrá terminado.

Montaje de la valoración. La salpicadura rosa es la Fenolftaleína que empieza a cambiar de color, lo que indica que estamos cerca del punto final. Pixabay

Anotamos el volumen final del valorante y repetimos el experimento unas cuantas veces para mayor precisión. Una vez que tengamos el volumen medio de valorante utilizado, podemos utilizarlo para calcular la concentración del analito.

Curvas de valoración ácido-base

La forma de visualizar estas valoraciones es mediante curvas de valoración .

Una curva de valoración puede ayudarnos a averiguar el volumen de valorante en el punto de equivalencia. El punto de equivalencia está siempre en pH = 7, ya que la solución será neutra cuando haya cantidades iguales de ácido y base. La forma de la curva depende de la fuerza del ácido/base y de si el analito es un ácido o una base. Veamos un ejemplo:

Hay 4 formas posibles diferentes para la curva cuando un ácido es el analito. StudySmarter Original

Hay 4 formas posibles diferentes para la curva cuando una base es el analito. StudySmarter Original.

Observarás que técnicamente hay 4 formas, ya que las curvas del analito base (en azul) son espejos de las curvas del analito ácido (en rojo). Por ejemplo, la curva ácido débil/base fuerte del analito ácido es la inversa de la curva ácido fuerte/base débil. Para ayudarte a elegir un indicador, necesitas conocer la identidad del valorante y del analito, así como sus potencias, y entonces podrás emparejar el par con la curva.

Ejemplos y curvas de valoraciones ácido-base polipróticas

Las valoraciones que hemos visto anteriormente han sido todas con ácidos monopróticos , pero estas valoraciones también pueden hacerse con ácidos polipróticos . Se trata de ácidos que tienen más de un protón que donar. Las curvas de valoración de estos ácidos son diferentes, ya que hay varios puntos de equivalencia: uno por cada protón donado. Veamos primero una de estas curvas:La curva de valoración de un ácido poliprótico (analito) con una base fuerte muestra los distintos puntos de equivalencia para cada paso de la reacción. StudySmarter Original

En esta curva ocurren muchas cosas, así que vamos a desglosarla pieza por pieza. Empecemos por ver las ecuaciones de estas reacciones:

$$H_2SO_{3,(aq)} +NaOH_(aq)} HSO_{3,(aq)}^{-} + H_2O_(aq)} + H_2O_(l)}+Na^+$$

$$HSO_{3,(aq)}^- +NaOH_(aq)} ✓rightarrow SO_{3,(aq)}^{2-} + H_2O_(l)}+Na^+$$. + H_2O_(l)}+Na^+$$

El ácido sulfuroso, _H2SO3, tiene 2 protones que puede donar, por lo que tiene dos puntos de equivalencia, como muestran los círculos del gráfico. Sus ecuaciones son:

$$[HSO_3^-]=[NaOH]|,\text{(punto de equivalencia 1)}$$

$$[SO_3^{2-}]=[NaOH],\text{(punto de equivalencia 2)}$$

Los otros puntos clave de este gráfico son los puntos de semiequivalencia, triángulos del gráfico. Se dan cuando la concentración del ácido es igual a la concentración de su base conjugada. Sus ecuaciones son:

$$[H_2SO_3]=[HSO_3^-]π,πtexto{(punto de equivalencia medio 1)}$$

$$[HSO_3^-]=[SO_3^{2-}]\,\,\text{(half-equivalence point 2)}$$

Una cosa a tener en cuenta es que los ácidos polipróticos son siempre ácidos débiles. Como puedes ver en el gráfico, el ácido se hace más débil a medida que pierde más protones, por lo que el "pico" en el punto de equivalencia se hace más pequeño. Pero, ¿y si nuestro analito es una base?

La curva de valoración de una base que se convierte en un ácido poliprótico. Esta curva es un espejo de la curva del analito ácido poliprótico. StudySmarter Original

En esta reacción, _Na2SO3 es nuestra base. Veamos las reacciones

$$Na_2SO_{3\_(aq)} + HCl_(aq)} + NaHSO_{3\_(aq)}^- + NaCl_(aq)}$$ flecha recta

$$NaHSO_3,(aq)}^- + HCl_(aq)} H_2SO_3,(aq)} + NaCl_(aq)}$$ Flecha derecha

Así, en lugar de tener un ácido poliprótico que dona varios protones, tenemos una base que gana esos protones para formar el ácido poliprótico. Puede hacerlo porque el HCl es un ácido mucho más fuerte que el _H2SO3.