La
valoración o titulación es un método corriente de análisis químico cuantitativo
en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida
de un analito en una disolución. Se requiere de un reactivo llamado valorante,
disolución estándar o patrón de concentración conocida, la cual se hace
reaccionar con el analito de la disolución cuya concentración se desconoce
(Harris, 2001). La reacción que ocurre entre el valorante y el analito es una
reacción de neutralización cuando los compuestos químicos involucrados son un
ácido y una base.
Las titulaciones de neutralización se utilizan
para determinar gran variedad de especies inorgánicas, orgánicas y biológicas
que posean propiedades ácidas o básicas. Igualmente importantes son las
numerosas aplicaciones en las que un analito se transforma, con un tratamiento
adecuado, en un ácido o base, y posteriormente se titula con un patrón ácido o
base fuerte (Skoog y col. 2008). El objetivo de toda valoración es el adicionar
la sustancia patrón en una cantidad tal que sea químicamente equivalente con la
sustancia que reacciona, condición que se consigue en el punto de equivalencia.
El
punto de equivalencia es un concepto teórico, lo que en realidad se observa es
el punto final de la titulación el cual corresponde al volumen necesario de
valorante para completar la neutralización. El punto final frecuentemente es
detectado mediante el uso de un indicador de pH. En una titulación o valoración
ácido-base simple, puede usarse un indicador como la fenolftaleína, que es
incolora en medio ácido y de color rosa cuando el pH es igual o mayor a 8.2.
Otro ejemplo es el anaranjado de metilo, de color rojo en medio ácido y
amarillo en soluciones básicas.
Existen
dos tipos principales de titulación, la titulación directa y la titulación por
retroceso. En la titulación directa el valorante ácido o básico reacciona
directamente con el analito (básico o ácido) mientras que en la titulación por
retroceso en vez de valorar el analito original se añade un exceso conocido de
reactivo estándar a la disolución, y luego se valora el exceso. Este método es
útil si el punto final de la valoración por retroceso es más fácil de
identificar que el punto final de la valoración normal (Harris, 2001). Se usa
también si la reacción entre el analito y la sustancia titulante es muy lenta.
NEUTRALIZACIÓN
Es
una reacción ácido- base se llama neutralización por el pinto en el cual la concentración de ácido y base son iguales.
Un indicador es una sustancia orgánica pudiendo ser un ácido- base débil que indica cuando la neutralización se ha realizado.
El
indicador nos muestra cuando la reacción se ha neutralizado, mediante el viraje
que es el cambio de color. La reacción es notoria puesto que el indicador se
encuentra en el seno de la reacción por tanto es capaz de avisar cuando la
neutralización se ha completado.
INDICADORES DE NEUTRALIZACIÓN
CARACTERÍSTICAS DE LOS INDICADORES
ERRORES
DEBIDO AL INDICADOR
Uno de ellos
ocurre cuando el indicador que se utiliza no cambia de color en el PH adecuado.
·
El segundo ocurre
en el caso de ácidos débiles o bases débiles, aquí la curva de titulación n es
grande y por tanto el cambio de color en el punto final no es agudo.
CURVAS
DE VALORACIÓN
Las valoraciones se presentan mediante curvas de
valoración. Son gráficas de una concentración o variable relacionada como
fusión del volumen del reactivo añadido. En ellas suele representarse como
variable independiente el volumen añadido de disolución estándar, titulante o
patrón.
La
variable dependiente es la concentración de analito en la etapa correspondiente
de valoración. En el caso de las valoraciones ácido- base , las curvas de
valoración reflejan la fuerza del ácido y de la base correspondiente.
FASES DE LA CURVA DE TITULACIÓN
APLICACIONES DE LAS TITULACIONES
VÍDEOS
1. Titulación base, ÁCIDO Y ÁCIDO , BASE (PARTE 1)
2. Titulación base, ÁCIDO Y ÁCIDO , BASE (PARTE 2)
EJERCICIOS
RESUELTOS
1. ¿Qué volumen de NaOH 0.085 M
se requiere para neutralizar :
a) 27
mL de HCl 0.085 M: 27 mL de NaOH
b) 15
mL de HCl 0.072 M: 12.70 mL de NaOH
c) 23
mL de HCl 0.1 M: 27.05 mL de NaOH
d) 36
mL de HCl 0.060 M: 25.41 mL de NaOH
2. Para titular una solución de
ácido sulfúrico se empleó carbonato de calcio puro y seco, obteniéndose los
datos siguientes:
Peso de la muestra de
carbonato………………………….0.5000g
Volumen del ácido
empleado……………………………….32ml
Teniendo en cuenta que el peso
equivalente del carbonato de calcio es:
3. Se mezclan 800 ml de solución de NaOH, con 200
ml de solución también de NaOH, 0.9229 N; ¿Cuál es la normalidad de la solución
resultante?
800
0.2530 = 202.40 ml normales
200
0.9220 = 184.40
Como cada ml normal corresponde a un miliequivalente, el total de éstos
será:
202.40 + 184.40 = 386.80 m.e.
Contenidos en 800 + 200 = 1000 ml de la solución. Como la normalidad es
igual al número de miliequivalentes por ml, tenemos:
4. se desea diluir un volumen de 700
ml de una solución de 0.1208 N para obtener una solución exactamente decinormal
¿Qué volumen de agua es necesario añadir a aquél?
Teniendo en cuenta que toda
solución normal contiene un miliequivalente por mililitro (cualquiera que sea
la sustancia disuelta), los 700 ml contendrán 700 ml 0.1208 = 84.56 m.e. si esta
solución se diluye, el número total de miliequivalentes no se modificará, y
sólo variara la relación con respecto al volumen. Para obtener la solución 0.1
N deseada, bastara con buscar el volumen total que, conteniendo 84.56 m.e., a
cada mililitro le corresponderá 0.1 de m.e.
5. se tienen dos soluciones de la misma sustancia: una es
0.1224 N y la otra 0.0826 N. se desea obtener un litro de solución 0.1 N
exacta. Se pregunta: ¿Qué volúmenes deberán mezclarse de cada una de las soluciones?
Aplicando la formula:
562.81 y 437.19 son los volúmenes que es necesario mezclar
de la solución más diluida y de la más concentrada, respectivamente para
obtener un litro de solución exactamente 0.1 N.
EJERCICIOS
1. Se tiene una muestra de 6 L de una disolución cuya concentración es 3 M. La muestra se
divide en 3 porciones, una es de 3 L, la segunda de 2,750 L y la tercera de 250 ml. Calcula
la cantidad de sustancia de soluto que hay en cada porción.
R. 9, 8.25, 0.75 moles de soluto respectivamente.
2. En la titulación de un volumen de 50 mL de una solución de HCl se necesitaron 29.71 ml de Ba(OH)2 0.01963 M, usando como indicador verde de bromocresol. Calcular la
molaridad del HCl.
R. 0.0233M
3. En la titulación de 0.2121 g de Na2C2O4 puro (134 g/mol) se gastan 43.31 mL de KMnO4.
¿Cuál es la molaridad de la solución de KMnO4? La reacción química es.
MnO4
-
+ C2O4
2-
+ H+
Mn2+
+ CO2+ H2O
R. 0.01462M
4. Una muestra de 0.8040g de un mineral de hierro se disuelve en ácido. Posteriormente el
hierro se reduce a Fe2+ y se titula con 47.22 mL de una solución 0.02242 M de KMnO4.
Calcular los resultados de análisis en términos de: a)% de Fe (55.847 g/mol) y b) % de
Fe3O4 (231.54 g/mol). La reacción del analito con el reactivo se describe con la siguiente
reacción.
MnO4-
+ Fe2+ + H+
Mn2+ + Fe3+ + H2O
R. a) 36.77% b) 50.81%
5. La materia orgánica contenida en una muestra de 3.776g de un ungüento de mercurio se
descompone con HNO3. Después de diluir, el Hg2+ se titula con 21.30 mL de una solución
0.1144 M de NH4SCN. Calcular el % de Hg (200.59 g/mol) en el ungüento.
Esta titulación lleva a la formación de un complejo neutro estable,
Hg(SCN)2
Hg2+
+ SCN-
Hg(SCN)2
R. 6.472 %
6. Se titulan 20 mL de una solución de ácido nítrico (HNO3) de concentración desconocida, con 60 mL de solución de hidróxido de potasio (KOH) 0,2 M. ¿Cual es la concentración del ácido nítrico?.
R. 0,6 M
7. Si 100 mL de ácido clorhídrico (HCl) 0,1 M, neutralizan totalmente 150 ml de una solución de hidróxido de sodio (NaOH). ¿Cual es la concentración del hidróxido?
R. 0,067M
8. ¿Cuántos mL de NH3 0,785% en peso, densidad 1,0064 g/mL se requieren para que al reaccionar con 50,0 mL de NH4Cl 0,20 M se obtenga una solución de pH=9,55? Calcule los moles de HCl necesarios para que el pH de la solución anterior varíe 0,2 unidades.
R: 43 mL; 3,2·10-3 moles de HCl
9. Una solución que puede contener H3PO4, NaH2PO4, Na2HPO4 o mezclas compatibles de ellas, pesa 1,100 g. Cuando se valora con NaOH 0,520 M se utilizaron 27,00 mL para hacer virar la fenolftaleína, pero solo 10,00 mL de dicha base para hacer virar el naranja de metilo. Determine las especies presentes en la muestra y su composición porcentual.
R: 46,4% H3PO4, 39,7% NaH2PO4
10. . Una mezcla que pesa 0,2000 g de carbonato de sodio y carbonato de bario puros necesita para su valoración 30,00 mL de HCl 0,100 N usando naranja de metilo como indicador. Calcular la composición porcentual de la muestra.
R: 55,5% Na2CO3 y 44,5% BaCO3
11. Un estudiante preparó y estandarizó una solución de NaOH y encontró que su normalidad era 0,1104 N, dejó sin protección un litro de solución y ésta absorbió 0,12 g de CO2 del aire. Después el estudiante tituló una alícuota de 50,0 mL de base con HCl 0,1064 N empleando fenolftaleína como indicador. a) ¿Cuántos mL de HCl se gastaron en la titulación? b) ¿Cuántos mL se gastarían si la solución no hubiera absorbido CO2?
R: a) 50,6 mL; b) 51,9 mL
12. Una muestra de 1,00 g de CaCO3 se disolvió con 35,00 mL de HCl 0,5000 M, eliminando por ebullición el CO2 formado. A continuación el ácido en exceso se titula con 17,50 mL de NaOH 0,1000 M. Calcule la pureza de la muestra.
R: 34,65 % CaCO3
13. Se dispone de una muestra impura de hidróxido de sodio y otra de ácido clorhídrico comercial de
densidad 1,189 gAcm!3
que contiene un 35 % en peso de ácido puro. Calcule:
a) La molaridad de la disolución de ácido clorhídrico.
b) La pureza de la muestra de hidróxido de sodio si 100 g de la misma son neutralizados con 100 mL de
ácido clorhídrico comercial.
c) El pH de la disolución formada al añadir 22 g de la muestra impura de hidróxido a 40 mL del clorhídrico
comercial y diluir la mezcla hasta conseguir un volumen de 1 L.
R. a) 11,4 M , b) 45,6% , c) 0,69
14. Se tiene una soda de concentración 0.058N en un erlenmeyer a
volumen de 75 ml. ¿cuál es la concentración del ácido si se gastaron 26.4 ml
del ácido hasta el cambio del indicador?
R. 0.164N
15. Se transformó el azufre de una muestra de 0.2500 g de
mineral en trióxido de azufre, el cual fue absorbido sobre 40.0 ml de una
disolución de NaOH 0.1250 M. El exceso de sosa consumió para su valoración 22.0
ml de una disolución de á. clorhídrico equivalente a otra de 0.0096 g/ml de
Na2CO3. Calcular el porcentaje de azufre en la muestra.
R. 6,5%
