Unidad ii ácido base qac-qi a-d 2013

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

Valoración de un ácido débil con una base fuerte (Ej.: CH3COOH con NaOH)

Valoración de una base fuerte con un ácido fuerte (Ej.: NaOH con HCl)

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 mas
importantes.
 Forma ácida (HIn) y
básica (In-) tienen
colores diferentes.
 KHIn: constante de
acidez 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[In
K 3
HIn


][In
[HIn]
K]O[H HIn3 


[HIn]
][In
logpKpH
-
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
0.1logpKpH HIn 
1pKpH HIn 
10logpKpH HIn 
10
[HIn]
][In
1.0
-


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 y
viceversa
 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 delpunto de
Equivalencia
Punto de Equivalencia
Después delPunto de
Equivalencia

Zonas de una curva de
valoración
 Punto inicial (antes de añadir
valorante). VT = 0
 Antes del punto de equivalencia
(zona con defecto de valorante).
0 < VT > VEq
 Punto de equivalencia (reacción
estequiométrica). VT = VEq
 Después del punto de
equivalencia (zona con exceso
de 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- 
HClClogpH 

 ClOHOHHCl 32

Zona 2: Antes del punto de equivalencia
Inicia la adición de valorante
Total
NaOHHCl
reaccsinHCl3
V
nn
C]O[H in


NaClOHNaOHHCl 2 
EQNaOH VV 
HClClogpH 
Para reacciones que no son 1:1, tener en cuenta la estequiometría de la reacción
NaOHHCl
NaOHNaOHHClHCl
3
VV
V*CV*C
]O[H
in
inin




Zona 3: En el punto de equivalencia
EQNaOH VV 
][OH]O[H]][OHO[HK 33w


2
3 ]O[HKw


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 



Total
HClNaOH
NaOH
V
nn
C][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 de
H2SO4 0.050 M con NaOH 0.10000 M. Considerar los siguientes
puntos:
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-OH
pKa = 4.75
H2O
H3O+
HO-
H2OCH3COOH
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 Clog
2
1
pK
2
1
pH 

Zona 2: Antes del punto de equivalencia
Inicia la adición de valorante
EQNaOH VV 
NaAcOHNaOHHAc 2 
Se forma una solución amortiguadora
TotalHAc
TotalAc
a
Vn
Vn
logpKa
]HAc[
]Ac[
logpKpH



NaOHNaOHHAcHAc
NaOHNaOH
a
V*CV*C
V*C
logpKpH
inin


Tener en cuenta la estequiometría de la reacción

Ac
aw
3
C
KK
]O[H


NaOHHAc
NaOHNaOH
a
VV
V*C
log
2
1
pK
2
1
7pH
in


Zona 3: En el punto de equivalencia.
EQNaOH VV 
Solución de la sal sódica de la base conjugada del ácido débil
][Aclog
2
1
pK
2
1
7pH -
a 
NaOHHAc
NaOHNaOH
Total
Ac-
VV
V*C
V
n
][Ac
in




Zona 4: Después del punto de equivalencia.
EQNaOH VV 
NaOHClogpOH 
Despejando,
NaOHHAc
HAcHAcNaOHNaOH
Total
HAcNaOH
NaOH
VV
*VC*VC
V
nn
C][OH
in
ininin





14pOHpH 
pOH14pH 

Resumen: Zonas de una curva valoración de
ácido débil con base 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

Resumen: Zonas de una curva valoración de
base débil 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

Cálculos: Valoración de ácido débil con base
fuerte
Calcúlese el pH después de añadir 0.0, 5, 15, 40, 50, 60 y
65 mL de NaOH 0.1000 M en la valoración de 50 mL de
HNO2 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

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