Valoraciones ácido-base

Las valoraciones ácido-base o de neutralización se utilizan ampliamente para determinación de cantidades de ácidos y bases. Además pueden ser empleadas para monitorizar el avance de reacciones que producen o consumen iones de hidrógeno.
Los equilibrios ácido-base son omnipresentes tanto en química como en las ciencias en general.
Las disoluciones patrón de ácidos y bases fuertes son ampliamenteutilizados para determinar analitos que son en sí mismos ácidos o bases o bien que pueden convertirse en tales especies mediante un tratamiento químico. En este subtema se describen las valoraciones de neutralización, los principios de valoración y se analizan los indicadores utilizados habitualmente. Además de estudian las curvas de valoración, que son representaciones graficas de pH frente alvolumen del valorante. Por último, se describen curvas de valoración para ácidos y bases fuertes y débiles.

4.3.1 A Disoluciones e indicadores en valoraciones ácido-base

Como en toda valoración, las valoraciones por neutralización dependen de una acción química entre el analito y un reactivo patrón. El punto de equivalencia química se detecta por medio de un indicador químico o un métodoinstrumental. En este subtema se estudian los tipos de disoluciones patrón e indicadores químicos que se usan en las valoraciones de neutralización.

4.3.1A . 1 Disoluciones patrón

Las disoluciones patrón que se usan en las valoraciones de neutralización son ácidos o bases fuertes, ya que estas sustancias reaccionan más completamente con el analito que los ácidos o bases débiles y, por lotanto, proporcionan puntos finales más definidos. Las disoluciones patrón de ácidos se preparan diluyendo las formas concentradas de los ácidos clorhídrico, perclórico o sulfúrico. Pocas veces se usa el ácido nítrico, ya que sus propiedades oxidantes entrañan la posibilidad de reacciones colaterales indeseables. Los ácidos perclórico y sulfúrico, concentrados y calientes, son agentes oxidantespotentes y muy peligrosos.
Las disoluciones patrón de bases se preparan, por lo general, a partir de hidróxido de sodio, de potasio y, en ocasiones, de bario.

4.3.1 A. 2 Indicadores ácido-base

Un indicador ácido-base, es un ácido orgánico o una base orgánica débil, cuya forma disociada tiene un color distinto que su base o ácido conjugado. Estas moléculas se pueden utilizar para determinarcuándo se ha adicionado la cantidad suficiente de titulante y se les denomina indicadores visuales. Un ejemplo sencillo es el p-nitrofenol, el cuál es un ácido débil.
En forma no disociada es incoloro, pero el anión, que tiene un sistema de ligadura simples y dobles alternadas, es amarillo.
El indicador fenoftaleína es un ácido diprótico y es incoloro. Primero se disocia a una forma incolora ydespués, al perder el segundo hidrógeno, a un ion con un sistema conjugado, con un color rojo violáceo.
El anaranjado de metilo, es otro indicador muy utilizado es una base, y en forma molecular es amarillo. Por adición de un ion hidrógeno forma un catión de color rojo.
El rango indicador, es el cambio mínimo de pH que se requiere para que ocurra un cambio de color.
Hay que tener en cuentaque los indicadores cambian de color en valores de pH muy diferentes. Es necesario que el analista seleccione el indicador adecuado para cada titulación.

Selección del indicador adecuado
Para la titulación de un ácido fuerte con una base fuerte el cambio de pH en el punto de equivalencia es muy amplio y abarca los rangos de los siguientes indicadores: anaranjado de metilo, azul de bromotimol yfenoftaleína. Por ello, cualquiera de estos cambiará de color con una o dos gotas cerca del punto de equivalencia, como cambiaría de color cualquier indicador entre valores de 4 a 10.
Para la titulación de ácidos débiles, las opciones para elegir los indicadores son mucho más limitadas. En el caso de un ácido muy débil con un pKa d=9, cerca del punto de equivalencia no ocurre un cambio grande...