Análisis de una curva titulación ácido-base: gran plot

ANÁLISIS DE UNA CURVA TITULACIÓN ÁCIDO-BASE: GRAN PLOT

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Resumen
La neutralización –reacción entre un ácido y una base- es de gran interés en química analítica, ya que como en la mayoría de los casos es una reacción completa, permite determinar la concentración de una solución ácida o básicadesconocida (analito) a partir del valorante utilizado o como en este caso, realizar curvas de valoración para determinar así el punto de equivalencia de una titulación, en donde, se representa el volumen añadido de solución estándar como la variable independiente mientras que el pH de la disolución como la variable dependiente, permitiendo conocer la fuerza del ácido y la base correspondiente.
Estascurvas presentan un importante salto en el valor del pH entre el comienzo de la valoración y pasado el punto equivalente. Este salto será más pronunciado cuanto mayor sea la constante de disociación ácida Ka. El punto final corresponderá entonces al punto de inflexión de la curva de valoración, el cual podrá ser determinado con elevada exactitud por métodos gráficos (primera y segunda derivada). Sinembargo, las derivadas presentan un inconveniente a la hora de obtener los valores cercanos porque el amortiguamiento es mínimo y el electrodo responde de manera lenta. Por consiguiente, se utilizada el método conocido como el gráfico de Gran que permite utilizar datos antes del punto final (0.8 Ve) hasta el volumen equivalente para localizar el punto final. Además, permite encontrar el valor de laconstante de disociación (pendiente de la gráfica) (Harris)
Es importante resaltar que en este tipo de valoraciones se debe utilizar un medio visible que permita conocer dicho punto como por ejemplo los indicadores (sustancias orgánicas) sensibles al ión hidrógeno, los cuales por la pérdida o ganancia del mismo (salto del pH) reaccionan y con ello cambian de color.
Es por esta razón, que estapráctica pretende mediante los datos obtenidos experimentalmente del pH en la titulación de ftalato ácido de potasio (KHF) con hidróxido de sodio (NaOH) obtener la curva de titulación y el gráfico de Gran para así encontrar el punto de equivalencia y el coeficiente de actividad Ka.
Los resultados muestran que

Cálculos

Para desarrollar la práctica, se requiere tener una referencia delvolumen de NaOH, con el cual se llegará al punto de equivalencia.
Para esto, se cuenta con la masa de KHF (1,5005 g), la concentración de la solución de NaOH(0,1 M), así como con el volumen de disolución de KHF (250mL) y su respectiva alícuota a titular(100mL).

Como se evidencia en la ec. 1,

ec. 1

la relación estequiométrica entre el HP- y el OH- es 1-1.
Por lo tanto, el volumen de NaOHnecesario teóricamente será:

nNaOH =nHP- alícuota
cNaOH * VNaOH =mHP- PMHP- *Valícuota Vslc madre
VNaOH =mHP- PMHP- *cNaOH *Valícuota Vslc madre
VNaOH =1,005 g204,23gmol*0,1 M *0,1 L0,25 L
VNaOH =0,0294 L=29,4 mL

Teniendo esta referencia presente, se procede a titular la alícuota con NaOH mediante variaciones de volumen por 0,4 , 0,1 y 1,5 mL, realizando 5 titulaciones adicionalesal punto final. Simultáneamente, se mide el pH correspondiente a cada volumen.
Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 1.

Tabla 1. Resultados de pH en titulación KHF con NaOH
V NaOH 0,1 M (mL) | pH 1 | pH 2 | pH promedio |
| | | |
0 | 3,33 | 3,31 | 3,32 |
15 | 4,82 | 4,84 | 4,83 |
16,5 | 5,02 | 5,05 | 5,035 |
18 | 5,18 | 5,19 | 5,185 |
19,5 | 5,32 | 5,32 | 5,32 |21 | 5,47 | 5,48 | 5,475 |
22,5 | 5,65 | 5,67 | 5,66 |
22,9 | 5,71 | 5,73 | 5,72 |
23,3 | 5,76 | 5,78 | 5,77 |
23,7 | 5,82 | 5,83 | 5,825 |
24,1 | 5,89 | 5,88 | 5,885 |
24,5 | 5,94 | 5,96 | 5,95 |
24,9 | 6,03 | 6,04 | 6,035 |
25,3 | 6,11 | 6,12 | 6,115 |
25,7 | 6,19 | 6,2 | 6,195 |
26,1 | 6,24 | 6,26 | 6,25 |
26,5 | 6,3 | 6,32 | 6,31 |
26,9 | 6,38 | 6,4 | 6,39 |
27,3 |...