Titulaciones quimicas

Titulaciones químicas

La naturaleza de las sustancias es una de los temas más estudiados por la química, ya que de acuerdo a ésta, están determinados los tipos de reacciones que se presentan de acuerdo a los reactivos en un proceso. "La titulación es un método para determinar la cantidad de una sustancia presente en solución. Una solución de concentración conocida, llamada solución valorada, se agrega con una bureta a la solución que se analiza. En el caso ideal, la adición se detiene cuando se ha agregado la cantidad de reactivo determinada en función de un cambio de coloración en el caso de utilizar un indicador interno, y especificada por la siguiente ecuación de la titulación. El volumen añadido para alcanzar el punto final puede ser calculado utilizando la siguiente fórmula: VANA = VBNB donde V es el volumen , N es la normalidad , A es ácido , y B es la base .

A este punto se le llama punto de equivalencia." (Umland, 2000, p.602). En términos generales la reacción entre cantidades equivalentes de ácidos y bases se llama neutralización o reacción de neutralización, la característica de una reacción de neutralización es siempre la combinación de hidrogeniones que proceden del ácido, con hidroxiliones procedentes de la base para dar moléculas de agua sin disociar, con liberación de energía calorífica como calor de neutralización y formación de una sal. En

una

Ácido

expresión +

como

Base

la

→

Sal

siguiente

expresión:

+

Agua

Un caso particular sería la reacción entre (Na2CO3).

un ácido fuerte (HNO3) y una base débil

2HNO3

NaNO3

+

Na2CO3

→

2

+

CO2↑

+

H2O

Así pues, la titulación es un proceso en el cual la solución estándar (del patrón primario) se combina con una solución de concentración desconocida para determinar dicha concentración, la curva de titulación es la gráfica que indica como el pH de la solución cambia durante el transcurso de la misma (el pH se gráfica contra el volumen de base o ácido agregado). Entonces podría entenderse como final de la titulación al momento en que el pH llegase a 7, sin embargo, esto está en función de la “fuerza” del ácido o la base que se están titulando. Así cuando la neutralización se produce entre un ácido fuerte y una base fuerte. El pH en el punto de equivalencia es 7 ya que todos los iones han sido neutralizados. Por otra parte, cuando la reacción ocurre entre una base fuerte y un ácido débil, el anión del ácido sufre una hidrólisis, por lo que el pH al que ocurre la neutralización es mayor que 7. Y en la situación contraria, entre ácido fuerte y una base débil, el catión de la base sufre una hidrólisis produciéndose iones hidronio, por lo que el pH es menor que 7. Para determinar este punto (de equivalencia), podemos utilizar la curva de titulación potenciométrica de la reacción ácido-básica cuya gráfica resulta del pH del sistema contra volumen de ácido o de base agregados en la titulación (Umland, 2000, p.602). En las titulaciones se pueden utilizar indicadores internos. Los indicadores son compuestos orgánicos de estructura compleja que cambian de color en solución a medida que cambia el pH. A continuación se describen algunos de ellos. INDICADOR COLOR ÁCIDO RANGO DE pH DEL CAMBIO DE COLOR COLOR Azul de timol Rojo 1.2 – 2.8 Anaranjado de metilo Rojo 3.1 – 4.5 Verde de bromocresol Amarillo 3.8 – 5.5 Rojo de metilo Rojo 4.2 – 6.3 Papel de tornasol Rojo 5.0 – 8.0 Azul de bromotimol Amarillo 6.0 – 7.6 Azul de timol Amarillo 8.0 – 9.6 Fenolftaleína Incoloro 8.3 – 10.0 Amarillo de alizarina Amarillo 10.0 – 12.1

ALCALINO Amarillo Amarillo Azul Amarillo Azul Azul Azul Rojo Alhucema

En este tipo de titulaciones (con indicador interno) no se requiere de ningún gráfico para determinar el punto de equivalencia, sólo se requiere observar el cambio de coloración de la solución para concluir el final de la reacción y hacer las mediciones correspondientes.

Las titulaciones potenciométricas al igual que en el caso anterior, son un proceso en el cual la solución estándar (del patrón primario) se combina con una solución de concentración desconocida para determinar dicha concentración, la curva de titulación es la gráfica que indica como el pH de la solución cambia durante el transcurso de la misma ( [*] el pH se gráfica contra el volumen de base o ácido agregado). Para determinar el punto de equivalencia, podemos utilizar la curva de titulación potenciométrica de la reacción ácido-básica (Umland, 2000, p.602). Como se observa, la concentración de los iones hidronio, antes de agregar el ácido y comenzar la titulación corresponde a la concentración de iones hidronio de la solución de la base débil. A medida que se agrega el ácido, la base débil se transforma en su sal, la solución contiene la base débil y la sal del ácido fuerte, y por consiguiente está amortiguada. El primer punto de equivalencia corresponde a un volumen agregado de ácido, el cual ha neutralizado únicamente una carga del carbonato, y es hasta el segundo punto, donde el carbonato de sodio pierde sus propiedades. Está neutralizado. La valoración del carbonato sódico no puede realizarse con la exactitud que exige una normalización; por ello se valora siempre el segundo equivalente de hidróg. A veces la diferencia de volumen (error ) es ignorada,en otros casos se puede aplicar un factor de corrección. Titulación ácido-base: El fundamento de la titulación ácido-base es la reacción de neutralización entre ácidos y base. Como solución volumétrica se selecciona un ácido o base como complemento a la solución de prueba. Mediante la titulación se consigue una neutralización entre iones H3O+- y OH-. Si se alcanza el valor pH 7 la solución es neutra; añadiendo más solución volumétrica la solución de prueba se volverá más ácido o básico. Si se registra en una curva el desarrollo del valor pH a través de todo el desarrollo de la reacción, es posible determinar la cantidad a raíz del punto de equivalencia (valor pH 7).

La titulación es un procedimiento cuantitativo analítico de la química. Con la titulación puede determinar la concentración desconocida en un líquido añadiendo reactivos de un contenido conocido. La titulación es un procedimiento relativamente sencillo que no requiere un despliegue de aparatos técnicos para determinar la concentración de sustancias conocidas disueltas. Los instrumentos esenciales para la titulación son una bureta y un vaso de precipitados. La bureta contiene una solución volumétrica de la cual se conoce la concentración de la sustancia. En el vaso de precipitados se encuentra la solución con la concentración desconocida y

un indicador para la detección del parámetro. Después de mezclar la solución volumétrica y la solución con la muestra en el vaso de precipitados es posible, en base al conocimiento del desarrollo químico de reacción y el consumo de la solución volumétrica, calcular la concentración de la solución con la muestra. Los diferentes procedimientos de titulación se pueden separar según los tipos de reacción químicos. Por ejemplo, existe la titulación ácido-base, la titulación redox o la titulación por precipitación. Titulación redox: En la titulación redox se deja reaccionar la solución de prueba con una solución volumétrica oxidada o reducida. Se añade la solución volumétrica hasta que todas las sustancias que puedan reaccionar en la solución de prueba hayan sido oxidadas o reducidas. Solamente se consiguen resultados si el punto de saturación de la solución de prueba no se sobrepasa añadiendo más solución volumétrica. Por tanto, es imprescindible conocer el punto de saturación para determinar con precisión el valor de medición. Esto se consigue de forma muy precisa mediante indicadores químicos o potenciométricos. Titulación por precipitación: La titulación por precipitación combina muy bien sustancias muy solubles con sustancias que no se diluyen tan bien. Se consigue obtener el resultado una vez que la reacción química se ha completado y sea claramente visible la caída de la sustancia que se diluye con dificultad. Oxidación-Reducción (Redox): Se basan en los procesos en que existe transferencia de electrones (esto es, en las reacciones de oxi reducción). Los agentes oxidantes o reductores presentan diferentes actividades químicas. Oxidantes fuertes tienen pronunciada tendencia a ganar electrones, que son capaces de remover un gran número de reductores. Lo mismo sucede en la pérdida de electrones en relación a los reductores. Siendo la intensidad de la acción oxidante o reductora de un sistema determinada por su potencial de oxidación.

Formación de Complejos: Las titulaciones complejométricas se basan en la formación de un complejo soluble. Son reacciones extremadamente comunes, pero pocas satisfacen las condiciones para ser utilizadas en química analítica. En su mayoría los complejos no son estables lo suficiente como para permitir una titulación. Los complejos que pueden ser utilizados son casi siempre agentes quelatantes, siendo el reactivo más común la sal di-sódica del ácido etileno-di-amino-tetracético (EDTA). Casi todos los metales pueden ser titulados por el EDTA o reactivos semejantes y esas titulaciones representan uno de los mayores desarrollos de la química analítica clásica en los últimos años. Titulación sin Indicador:

El punto de equivalencia es indicado por el surgimiento de una turbidez. Ese es uno de los métodos más precisos de análisis volumétrica para la determinación de la plata. La determinación es realizada por la adición de una solución titulada de NaCl o NaBr y la suspensión es agitada hasta que exista coagulación del AgBr o AgCl formado. La velocidad de coagulación es una indicación de la proximidad del punto de equivalencia, pues cuanto menor la concentración de iones plata en la solución, menos la carga positiva en las partículas de precipitado. El precipitado es dejado en reposo para depositar y entonces un pequeño volumen de la solución titulada diluida diez veces es agregado a la solución, cuya fase líquida estará perfectamente límpida. Cualquier resto de ion plata en la solución dará turbidez. Si esa turbidez fuese fuerte, la solución será nuevamente agitada para coagulación y el proceso repetido hasta que se tenga poca o ninguna turbidez. Como esta titulación requiere habilidad y es muy trabajosa, en la práctica en general se utilizan métodos con indicador.