Unidad ii ácido base qac-qi a-d 2013
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QUÍMICA ANALÍTICA Unidad II. Valoraciones Ácido-Base
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QUÍMICA ANALÍTICA
Unidad II. Valoraciones Ácido-Base
Tipos de curvas de valoración: ácido-
base
Analito
(muestra)
Valorante
(titulante)
Ácido Fuerte Base Fuerte
Base Fuerte Ácido Fuerte
Ácido débil Base fuerte
Base débil Ácido fuerte
Ácido débil Base débil
Base débil Ácido débil
Analito
Valorante
Indicador
Tipos de curvas ácido-base
Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte (Ej.: HCl con NaOH)
http://chem-ilp.net/labTechniques/AcidBaseIdicatorSimulation.htm
Tipos de curvas ácido-base
Valoración de un ácido débil con una base fuerte (Ej.: CH3COOH con NaOH)
Tipos de curvas ácido-base
Valoración de una base fuerte con un ácido fuerte (Ej.: NaOH con HCl)
Tipos de curvas ácido-base
Valoración de una base débil con un ácido fuerte (Ej.: NH3 con HCl)
Tipos de Curvas Ácido-Base
Valoración de un ácido débil con una base débil (Ej.: CH3COOH con NH3)
Factores que afectan la forma de las
curvas de valoración
Concentración del analito.
Valor de la constante de acidez.
Concentración del analito
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50
pH
Volumen de Titulante (NaOH 0.1 M, mL)
0.1 M HCl
0.05 HCl
0.01 M HCl
0.001 M HCl
Concentración del analito
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50
pH
Volume of Titulante (NaOH, mL)
HCl = NaOH = 0.1 M
HCl = NaOH = 0.01 M
HCl = NaOH = 0.001 M
Valor de la constante de acidez
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50
pH
Volume of Titulante (mL)
Hidroxilamina, pKa = 5.96
Ác. Fórmico, pKa = 3.75
Indicadores ácido-base
Moléculas orgánicas.
Ácidos o bases débiles.
Tres familias masimportantes.
Forma ácida (HIn) ybásica (In-) tienencolores diferentes.
KHIn: constante deacidez del indicador.
OH OH
O
O
O OH
SO3H
NN NNaO 3S
CH3
CH3
c) Azoicos
a) Ftaleínas b) Sulfoftaleinas
Fenolftaleina Rojo fenol
Naranja de metilo
Intervalo de transición (zona de
vire)
HIn + H2O In- + H3O+
[HIn]
]O][H[InK 3
HIn
][In
[HIn]K]O[H HIn3
[HIn]
][InlogpKpH
-
HIn
1ppH HInK
0 1474
pH
1 2 3 5 6 8 9 10 11 1312
pH = pKHIn = 5.0
No se
distingue
color de
especies
puras
[HIn]
[In-]
[HIn] [In-]
1ppH HInK
0.1log pKpH HIn
1pKpH HIn
10log pKpH HIn
10[HIn]
][In1.0
-
Típicos indicadores ácido-
base
Selección del indicador
Cambio de color debe ser
espectacular.
Cambio de color nítido.
La curva de valoración debe
exhibir una parte ascendente
aguda en las proximidades del
punto de equivalencia.
Parte ascendente brusca tiene
que abarcar un intervalo de
valores de pH tan grande por
lo menos como el intervalo de
transición de pH del indicador.
El indicador debe tener un
intervalo de viraje que
comprenda el pH del punto
estequiométrico de la
valoración.
pKa = 9.60
Intervalo
8.20-9.80
pKa = 5.00
Intervalo
4.20-6.20
Factibilidad de las valoraciones
Para uso de indicadores visuales es necesario una
concentración mínima posible del analito a valorar.
Parte ascendente aguda en las cercanías del punto de
equivalencia.
Fuerza de la especie a valorar.
El ácido (o base) más débil que puede valorarse
satisfactoriamente: Ka (ó Kb) 10-6 ó 10-7.
No es factible utilizar indicadores visuales para la titulación
si: KaCa (ó KbCb) < 10-8
Curvas de Valoración Ácido-
Base Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte y
viceversa
Valoración de un ácido débil con una base fuerte yviceversa
Valoración de ácidos polipróticos
Valoración de mezclas de ácidos o bases
Valoración de carbonatos
Zonas de una curva de valoración
0
2
4
6
8
10
12
14
0 10 20 30 40 50
pH
Volumen de Titulante Añadido
Punto Inicial
Antes del punto de Equivalencia
Punto de Equivalencia
Después del Punto de Equivalencia
Zonas de una curva de
valoración
Punto inicial (antes de añadirvalorante). VT = 0
Antes del punto de equivalencia(zona con defecto de valorante).
0 < VT > VEq
Punto de equivalencia (reacciónestequiométrica). VT = VEq
Después del punto deequivalencia (zona con excesode valorante). VT > VEq
Especies que
predominan.
Calculo de pH
Valoración de un ácido fuerte con una
base fuerte
Ácido a valorar
HCl
CHCl
VHCl
Valorante
Base: NaOH
Cvalorante
Vvalorante
OHNaClNaOHHCl 2
Zona 1: Punto inicial
Antes de añadir valorante
HCl3 C][Cl]O[H
Solo está presente la cantidad inicial de ácido, por lo tanto, el pH
depende únicamente de su concentración.
HCl3 Clog]O [Hlog-
HCl ClogpH
ClOHOHHCl 32
Zona 2: Antes del punto de equivalencia
Inicia la adición de valorante
Total
NaOHHCl
reaccsinHCl3V
nnC]O[H in
NaClOHNaOHHCl 2
EQNaOH VV
HCl ClogpH
Para reacciones que no son 1:1, tener en cuenta la estequiometría de la reacción
NaOHHCl
NaOHNaOHHClHCl
3VV
V*CV*C]O[H
in
inin
Zona 3: En el punto de equivalencia
EQNaOH VV
NaClOHNaOHHCl 2
][OH]O[H]][OHO[HK 33w
2
3 ]O[HK w
714
3 1010K]O[H w
7pH
Constante de autoprotólisis del agua
pH neutro e independiente de la concentración del analito (ácido) a
valorar y la concentración del valorante (base).
Zona 4: Después del punto de equivalencia
EQNaOH VV
NaClOHNaOHHCl 2
Total
HClNaOH
NaOHV
nnC][OH in
exceso
NaOHHCl
HClHClNaOHNaOH
VV
V*CV*C
in
inin
excesoNaOHlogCpOH
Despejando,
14pOHpH
pOH14pH
Para reacciones que no son 1:1 tener en cuenta la estequiometría de la reacción
Resumen: Zonas de una curva valoración
de ácido fuerte con base fuerte
Zona de la
curva de
valoración
Significado físico pH depende de: Expresiones matemáticas involucradas
1: Punto inicial
Antes de iniciar la valoración;
aún no se ha añadido
valorante.
Concentración analítica del
ácido a valorar.
2: Antes del
punto de
equivalencia
Se empieza a añadir valorante.La concentración del analito
no neutralizado.
3: En el punto
de
equivalencia
Se añade valorante en una
cantidad estequiométricamente
equivalente a la cantidad de
analito presente.
pH neutro e independiente
de la concentración del
analito (ácido) a valorar y la
concentración del valorante
(base).
4: Después del
punto de
equivalencia
No hay más analito que
neutralizar; exceso de
valorante.
pH depende del exceso de
valorante añadido.
Cálculos: Valoración de ácido fuerte con base
fuerte
Desarrollar una curva de titulación para la valoración de 50 mL deH2SO4 0.050 M con NaOH 0.10000 M. Considerar los siguientespuntos:
1. Punto inicial de la titulación.
2. Después de añadir 10, 30, 40 mL del titulante.
3. Punto de equivalencia.
4. Después de añadir 50.1, 55, 60 mL del titulante.
Tarea: Zonas de una curva valoración
de base fuerte con ácido fuerte
Zona de la
curva de
valoración
Significado físico pH depende de: Expresiones matemáticas involucradas
1: Punto inicial .
2: Antes del
punto de
equivalencia
3: En el punto
de
equivalencia
4: Después del
punto de
equivalencia
Valoración de un ácido débil con una base
fuerte
Ácido débil a
valorar
HAc
CHAc
VHAc
Valorante
Base: NaOH
Cvalorante
Vvalorante
CH3COOH + NaOH NaCH3COO + H-OHpKa = 4.75
H2O
H3O+
HO-
H2O CH3COOH
CH3COO-
4.75
Valorante
Analito
Zona 1: Punto inicial
Antes de añadir valorante
Solo está presente la cantidad inicial de ácido, al ser un ácido débil, el pH
depende de su concentración y de su pKa.
AcOHOHHAc 32
aHAc
2
3 KC]O[H
HAca Clog2
1pK
2
1pH
Zona 2: Antes del punto de equivalencia
Inicia la adición de valorante
EQNaOH VV
NaAcOHNaOHHAc 2
Se forma una solución amortiguadora
TotalHAc
TotalAca
Vn
VnlogpKa
]HAc[
]Ac[logpKpH
NaOHNaOHHAcHAc
NaOHNaOHa
V*CV*C
V*ClogpKpH
inin
Tener en cuenta la estequiometría de la reacción
Ac
aw3
C
KK]O[H
NaOHHAc
NaOHNaOHa
VV
V*Clog
2
1pK
2
17pH
in
Zona 3: En el punto de equivalencia.
NaAcOHNaOHHAc 2
EQNaOH VV
Solución de la sal sódica de la base conjugada del ácido débil
][Aclog2
1pK
2
17pH
-
a
NaOHHAc
NaOHNaOH
Total
Ac-
VV
V*C
V
n][Ac
in
Tener en cuenta la estequiometría de la reacción
Zona 4: Después del punto de equivalencia.
EQNaOH VV
NaAcOHNaOHHAc 2
NaOHClogpOH
Despejando,
NaOHHAc
HAcHAcNaOHNaOH
Total
HAcNaOH
NaOHVV
*VC*VC
V
nnC][OH
in
ininin
14pOHpH
pOH14pH
Tener en cuenta la estequiometría de la reacción
Resumen: Zonas de una curva valoración de
ácido débil con base fuerte
Zona de la curva de
valoraciónSignificado físico pH depende de:
Expresiones matemáticas
involucradas
1: Punto inicial
2: Antes del punto
de equivalencia
3: En el punto de
equivalencia
4: Después del
punto de
equivalencia
Resumen: Zonas de una curva valoración de
base débil con ácido fuerte
Zona de la curva de
valoraciónSignificado físico pH depende de:
Expresiones matemáticas
involucradas
1: Punto inicial
2: Antes del punto
de equivalencia
3: En el punto de
equivalencia
4: Después del
punto de
equivalencia
Cálculos: Valoración de ácido débil con base
fuerte
Calcúlese el pH después de añadir 0.0, 5, 15, 40, 50, 60 y65 mL de NaOH 0.1000 M en la valoración de 50 mL deHNO2 0.1000 M.
Valoración de ácido poliprótico
Valoración de una mezcla de ácidos
Valoración de mezclas de carbonato, carbonato
ácido e hidróxido de sodio
Tarea: Aplicaciones de las titulaciones ácido base
Acidimetría Alcalimetría
Reactivo(s) que puede
utilizarse como valorante
Patrón primario
Indicadores típicos
cuando el pH en el punto
de equivalencia está en…
Zona ácida Zona básica
Aplicación comunes
Analito(s)
Bibliografía consultada
F I N
Valoraciones ácido-base
