Curva de Valoracion acido-base

QUÍMICA ANALÍTICA - CAPÍTULO 6
VOLUMETRÍA ÁCIDO BASE
Los reactivos en la volumetría ácido base son soluciones de ácidos fuertes o de bases
fuertes de título muy bien conocido. Su preparación fue tratada en el capítulo 4 y su utilización en los
análisis más frecuentes será descrita en la sección 7 de este capítulo.
1. Titulación de ácido fuerte contra base fuerte y viceversa
La curvade titulación
Una curva de titulación ácido - base es un gráfico de pH en función del volumen de
solución titulante. Esta curva puede obtenerse experimentalmente, por ejemplo sumergiendo un
electrodo sensible a los iones H+ en una solución del ácido, adicionando alícuotas de solución de
NaOH de título conocido y midiendo el pH luego de cada adición; luego se grafican los valores de pH
enfunción del volumen de solución de NaOH adicionado en ese momento. Pero en este punto lo que
nos interesa es calcular una curva teórica de titulación de un ácido fuerte contra una base fuerte. Más
adelante calcularemos curvas semejantes para varios casos de importancia, y también para
titulaciones diferentes de las ácido-base. El conocimiento de estas curvas es importante por variasrazones: 1) permiten determinar si una titulación dada es factible o no; 2) permiten calcular los errores
sistemáticos de una titulación; 3) permiten la elección de los indicadores que minimizan los errores.
La reacción entre un ácido fuerte y una base fuerte es
H3
O
+
+ OH-
⎯⎯→
←⎯⎯
2 H2
O (1)
y está gobernada por la constante de equilibrio
K
w = [H3
O
+
] [ OH-
] = 10-14 (2)Por lo tanto la curva que vamos a calcular es válida para cualquier ácido fuerte con
cualquier base fuerte. Imaginemos tener en un erlenmeyer 50,00 mL de HCl 0,1 M y que titulamos
desde bureta con una solución 0,1 M de NaOH, o sea:
Va = 50,00 mL Ca = 0,1 M (en el Erlenmeyer)
Vb : variable Cb = 0,1 M (en la bureta)
Para construir la curva teórica consideraremos las situaciones que se vanproduciendo
luego de adicionar volúmenes crecientes de la solución de NaOH.
El punto de equivalencia (valor teórico) acontecerá en el momento en que
mmoles de ácido original = mmoles de base adicionados
Ca
Va = Cb
Vb
En nuestro caso esto acontecerá en el momento en que hayamos adicionado 50,00 mL de álcali. Por
lo tanto, para construir la curva de titulación deberemos considerar dospuntos característicos y dos
regiones:
1. Vb = 0, ácido puro
2. Vb
Cb < Va
Ca, región con exceso de ácido
3. Vb
Cb = Va
Ca, punto de equivalencia (pe)
4. Vb
Cb > Va
Ca, región con exceso de álcali
1. Para Vb = 0, la solución es el ácido original; despreciando la autoprotólisis del agua,
[H+
] ≈ Ca = 0,1 ∴ pH = 1,0 (3)
2. En la primera región, parte del ácido ha sidoneutralizado para dar una mezcla de NaCl y HCl;
a menos que la concentración de ácido sea muy baja, o que estemos muy cerca del pe, la
concentración de protones será igual a la concentración de ácido en exceso corregida por dilución:
[H+
] = (Va
Ca - Vb
Cb)/ (Va + Vb) (4) Química Analítica – Capítulo 6
6-2
Por ejemplo, para Vb = 10,00 mL será en nuestro ejemplo
[H+
] = {(50,00 x 0,1) -(10,00 x 0,1)] / (50,00 + 10,00) = 0,0667 pH = 1,18
Aplicando esta rutina calculamos los siguientes valores
Vb pH
0 1,00
10,00 1,18
20,00 1,37
30,00 1,60
40,00 1,95
45,00 2,28
48,00 2,69
49,00 3,00
49,50 3,30
49,90 1,00
49,99 5,00
Notar que hemos llegado a una zona donde la concentración de ácido en exceso es tan
baja (10-5) que su aporte de protones ya está cercano al delagua; más tarde analizaremos una
solución exacta que permite tratar estos casos.
3. En el punto de equivalencia ( Vb = 50,00 mL) tendremos 100 mL de una solución conteniendo
5 mmoles de cloruro de sodio. O sea que en el pe será pH = 7,00
4. Pasado el pe la solución será una mezcla de cloruro de sodio e hidróxido de sodio. Siempre
que el exceso de NaOH no sea demasiado pequeño podremos...