titulación borax y manitol

F.Q. UNAM
Alejandro Baeza
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QUÍMICA ANALÍTICA II.
Sem. 2010-I
Documento de apoyo : Acidez-complejos (2).
Titulacion de bórax en medio manitolado.
Dr. Alejandro Baeza.
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Planteamiento del sistema enestudio:
El bórax, tetraborato de sodio decahidratado, Na2B4O7 .10H2O, presenta una solubilidad máxima en agua
aproximadamente de 3g en 100 g de agua a 25°C. Al mezclarse en agua ocurren los siguientes procesos:
Na2B4O7 .10H2O  Na2B4O7 + 10H2O
Na2B4O7 + 7H2O  2H3BO3 + 2B(OH)4- + 2Na+
H3BO3 + H2O == B(OH)4- + H+

Ka = 10-9.2

El bórax tiene muchos usos comerciales y por lo tanto se haceobligada la determinación de su pureza. La
valoración titulométrica directa con disoluciones valoradas de NaOH no es posible debido al valor tan alto de pKa
del ácido bórico producto de disoluciones deciforrmales de tetraborato de sodio. Sin embargo rutinariamente se
titulan las muestras en presencia de un polialcohol como la hexosa manitol [I] ya que se ha reportado la formación
de dos complejoscon el anión borato:

= Ma
[I]
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HO

OH

B

HO

+

==

HO (-) OH

HO

+ 2H2O log β1 = 2.5

HO (-)

OH

B

O

B
OH

O

+

2

==

HO (-) OH

O

B

+ 2H2O log β2 = 4.7

O (-) O____________________________________________________________________________________________
La presencia del manitol en exceso provoca que la disociación del ácido bórico sea más cuantitativa lo
que permite la valoración titulométrica de muestras de bórax con disoluciones patrón de NaOH y fenolftaleína
como indicador del punto de equivalencia experimental (“punto final de titulación”). De manera abreviada:
H3BO3 +
complejación:

H2O ===

B(OH)4- + H+
2Ma

 “elnivel de acidez es función del nivel de

pH = f (pMa)

B(OH)4-(Ma)2

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Estudio de la titulación de bórax por adiciones fCo de NaOH en ausencia de manitol.
Se prepara una disolución de FNa2B4O7 .10H2O = Co = 5 mmol/L y se titula poradiciones fCo de NaOH. El
ácido bórico resultado de la disolución reacciona con el NaOH. El estudio de la operación analítica propuesta se
ejemplifica con los siguientes pasos:
a)

Predicción de la reacción:
Na2B4O7 + 7H2O  2H3BO3 + 2B(OH)4- + 2Na+

inicio
final

Co
0

2Co

2Co

2Co

H2O

H3BO3

H2O

0
H+

9.2
B(OH)4-

14
OH-

pH
Na+

NaOH
b)

Calculo de laKreacción de la reacción operativa:
H3BO3 + H2O == B(OH)4- + H+
H+ + OH- == H2O
___________________________
H3BO3 + OH- = B(OH)4-

c)

Ka = 10-9.2
Kw-1 = 1014
Kreac = 104.8

Tabla de variación de especies:

inicio
agreg.
a.p.e.
0< f2

d)

H3BO3
2Co

+

OH-

=

B(OH)42Co

fCo

Co(2-f )



Co(f +2)

1

1

4Co

2

Co( f -2)

4Co

Calculo del pH= f(f).

Para el intervalo 0 < f < 2, puede utilizarse el polinomio resultante de la combinación del
balance de masa, el balance de la electroneutralidad y de Ka y Kw, La ecuación de Charlot, obtener polinomios
reducciones en función del predominio de especies durante la operación analítica de titulación:

𝐻 + = 𝐾𝑎

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𝐶𝑜 2−𝑓 − 𝐻 + + 𝑂𝐻 −
𝐶𝑜 𝑓+2 + 𝐻 + − 𝑂𝐻 −

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Para f = 0, las concentraciones de H+ y OH- son despreciables frente a 2Co toda vez que el pH es
cercano al valor de pKa = 9.2 por tener el par conjugado ácido-base. El polinomio reducido obtenido corresponde
a la ecuación de Henderson-Hasselbalch:

𝐻 + = 𝐾𝑎...