INDICADORES Y TITULACIN CIDO BASE OBJETIVOS :

Conocer el uso de indicadores. Determinar la concentracin de soluciones por titulacin cido base.

FUNDAMENTO TERICO : cidos y bases, dos tipos de compuestos qumicos que presentan caractersticas opuestas. Los cidos tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa que se obtiene de determinados lquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrgeno. Las bases tienen sabor amargo, colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Cuando se combina una disolucin acuosa de un cido con otra de una base, tiene lugar una reaccin de neutralizacin. Esta reaccin en la que, generalmente, se forman agua y sal, es muy rpida. As, el cido sulfrico y el hidrxido de sodio NaOH, producen agua y sulfato de sodio: H2SO4 + 2NaOH 2H2O + Na2SO4 PRiMERAS TEORAS: Los conocimientos modernos de los cidos y las bases parten de 1834, cuando el fsico ingls Michael Faraday descubri que cidos, bases y sales eran electrlitos por lo que, disueltos en agua se disocian en partculas con carga o iones que pueden conducir la corriente elctrica. En 1884, el qumico sueco Svante Arrhenius (y ms tarde el qumico alemn Wilhelm Ostwald) defini los cidos como sustancias qumicas que contenan hidrgeno, y que disueltas en agua producan una concentracin de iones hidrgeno o protones, mayor que la existente en el agua pura. Del mismo modo, Arrhenius defini una base como una sustancia que disuelta en agua produca un exceso de iones hidroxilo, OH-. La reaccin de neutralizacin sera: H+ + OH - H2O La teora de Arrhenius y Ostwald ha sido objeto de crticas. La primera es que el concepto de cidos se limita a especies qumicas que contienen hidrgeno y el de base a las especies que contienen iones hidroxilo. La segunda crtica es que la teora slo se refiere a disoluciones acuosas, cuando en realidad se conocen muchas reacciones cido-base que tienen lugar en ausencia de agua. TEORA DE BRONSTED LOWRY : Una teora ms satisfactoria es la que formularon en 1923 el qumico dans Johannes Brnsted y, paralelamente, el qumico britnico Thomas Lowry. Esta teora establece que los cidos son sustancias capaces de ceder protones (iones hidrgeno H+) y las bases sustancias capaces de aceptarlos. An se contempla la presencia de hidrgeno en el cido, pero ya no se necesita un medio acuoso: el amonaco lquido, que acta como una base en una disolucin acuosa, se comporta como un cido en ausencia de agua cediendo un protn a una base y dando lugar al anin (ion negativo) amida: NH3 + base NH2- + base + H+ El concepto de cido y base de Brnsted y Lowry ayuda a entender por qu un cido fuerte desplaza a otro dbil de sus compuestos (al igual que sucede entre una base fuerte y otra dbil). Las reacciones cido-base se contemplan como una competicin por los protones. HCl + H2O H3O+ + ClEn este caso el equilibrio se desplaza hacia la derecha al ser la base conjugada de HCl, Cl-, una base dbil, y H3O+, el cido conjugado de H2O, un cido dbil. Al contrario, el fluoruro de hidrgeno, HF, es un cido dbil en agua y no transfiere con facilidad un protn al agua: HF + H2O H3O+ + F-

Este equilibrio tiende a desplazarse a la izquierda pues H2O es una base ms dbil que F- y HF es un cido ms dbil (en agua) que H3O+. La teora de Brnsted y Lowry tambin explica que el agua pueda mostrar propiedades anfteras, esto es, que puede reaccionar tanto con cidos como con bases. De este modo, el agua acta como base en presencia de un cido ms fuerte que ella (como HCl) o, lo que es lo mismo, de un cido con mayor tendencia a disociarse que el agua: HCl + H2O H3O+ + ClEl agua tambin acta como cido en presencia de una base ms fuerte que ella (como el amonaco): NH3 + H2O NH4+ + OHMEDIDA DE LA FUERZA DE CIDOS O BASES: La fuerza de un cido se puede medir por su grado de disociacin al transferir un protn al agua, produciendo el ion hidronio, H3O+. De igual modo, la fuerza de una base vendr dada por su grado de aceptacin de un protn del agua. Puede establecerse una escala apropiada de cido-base segn la cantidad de H3O+ formada en disoluciones acuosas de cidos, o de la cantidad de OH- en disoluciones acuosas de bases. En el primer caso tendremos una escala pH, y en el segundo una escala pOH. El valor de pH es igual al logaritmo negativo de la concentracin de ion hidronio y el de pOH al de la concentracin de ion hidroxilo en una disolucin acuosa: pH = -log [H3O+] pOH = -log [OH-] El agua pura tiene un pH de 7,0; al aadirle cido, la concentracin de ion hidronio, [H3O+] aumenta respecto a la del agua pura, y el pH baja de 7,0 segn la fuerza del cido. El pOH del agua pura tambin es de 7,0, y, en presencia de una base cae por debajo de 7,0. El qumico estadounidense Gilbert N. Lewis expuso una nueva teora de los cidos y bases en la que no se requera la presencia de hidrgeno en el cido. En ella se establece que los cidos son receptores de uno o varios pares de electrones y las bases son donantes de uno o varios pares de electrones. Esta teora tambin tiene la ventaja de que es vlida con disolventes distintos del agua y no se requiere la formacin de una sal o de pares cido-base conjugados. Segn esto, el amonaco se comporta como una base, pues es capaz de ceder un par de electrones al trifluoruro de boro para formar un par cido-base: H3N: + BF3 H3N-BF3 Titulacin, La titulacin es una de las tcnicas ms comunes en la qumica analtica para la determinacin de la concentracin de sustancias en solucin. El conocimiento de esta tcnica es esencial en el laboratorio qumico. Dada una solucin cida, puede determinarse su concentracin conociendo el volumen requerido para neutralizarla con una solucin bsica de concentracin conocida (titulacin cido-base). Para reconocer el punto final de la titulacin se puede utilizar un indicador que cambie de color al pasar de una solucin bsica a una cida o a la inversa. Un ejemplo es la fenolftalena, que pasa de color rosa en medio bsico a incolora en medio cido. En el punto de viraje, llamado "punto final", se considera que el nmero de moles de cido monoprtico y de base monohidroxlica que han reaccionado es el

mismo. Midiendo los volmenes de ambas y conociendo la concentracin de una de ellas, se puede conocer la concentracin de la otra. Indicador, en qumica, sustancia natural o sinttica que cambia de color en respuesta a la naturaleza de su medio qumico. Los indicadores se utilizan para obtener informacin sobre el grado de acidez o pH de una sustancia, o sobre el estado de una reaccin qumica en una disolucin que se est valorando o analizando. Uno de los indicadores ms antiguos es el tornasol, un tinte vegetal que adquiere color rojo en las disoluciones cidas y azul en las bsicas. Otros indicadores son la alizarina, el rojo de metilo y la fenolftalena; cada uno de ellos es til en un intervalo particular de acidez o para un cierto tipo de reaccin qumica.

ANARANJADO DE METILO TORNAZOL

Tornasol, es un tinte vegetal obtenido de los lquenes, normalmente del gnero Variolaria, y que se utiliza en qumica para determinar la presencia de cidos y bases en una disolucin. Para indicar la presencia de un cido o una base, se utilizan tiras de papel impregnadas en una disolucin de tornasol azul o rojo, o pequeas cantidades de la misma disolucin; los cidos colorean de rojo el tornasol azul, y las bases colorean de azul el tornasol rojo. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Materiales y reactivos Anaranjado de metilo Matraz Erlenmeyer Bureta NaOH:0,01M y solucin problema HCl:0,01M y solucin problema. Carbonato de sodio anhdrido. Agua destilada. Procedimiento Titulacin de la solucin de HCl

1.- Pesar 0,05 g de Na2CO3 y colocarlo en un matraz de Erlenmeyer, agregar aproximadamente 10ml de agua destilada y agitar hasta que se disuelva completamente. 2.- Posteriormente agregar 3 gotas de anaranjado de metilo y volver a anotar. 3.- En una bureta limpia y seca agregar el HCl cuya concentracin se va a determinar, enrasar y proceder a la titulacin, dejando caer gota a gota el HCl hasta que se observe el cambio a color anaranjado. Anotar el volumen de cido gastado y determinar la normalidad del HCl. Titulacin de NaOH

Medir 10ml de la solucin de NaOH, cuya concentracin se

va a determinar , colocarlos en un matraz de Erlenmeyer. Luego agregar 2 o 3 gotas de anaranjado de metilo.

Desde la bureta que contiene HCl titulado anteriormente, dejar caer gota a gota al matraz de Erlenmeyer, hasta que se observe un cambio de coloracin a anaranjado. Anotar el volumen gastado de HCl y determinar la normalidad de NaOH.

3.3 Clculos

Normalidad del HCl

W Na2CO3 = 0,05g. p.eq.g del Na2CO3 = 106=53 2 volumen de HCl gastado, V= 9,8ml=0,0098L W Na2CO2 0.05gr. P.eq.g 53 NHCl = = ------------- = 0.096 VHCl 0.0098 l.

Normalidad del NaOH

N HCl = 0.096 V HCl = 9 ml V NaOH = 10Ml Luego de aplicar la ecuacin NHCl. VHCl 0.096x9 N NaOH = = ---------- = 0.087

VNaOH 10 CUESTIONARIO 1.- Con la ayuda del cuadro N1, responda lo siguiente: Que Color presentara una solucin, cuyo pH es igual a 7,0, si se aade 3 gotas de azul de bromo timol? Este indicador en un medio cido tiene una coloracin amarilla y en un medio bsico o alcalino toma la coloracin azul, por lo tanto en un pH 7 tomara un color verde (neutro) Cual ser el pH aproximado de una solucin que se torna anaranjada al agregar unas gotas de amarillo de alizarina? Bueno en primer lugar como ya se sabe el amarillo de alizarina es un indicador. Este indicador al entrar en contacto con un medio cido se observa un color amarillo, pero si se tratase de una base el color que se apreciara seria rojo, segn como se indica en el cuadro. INDICADOR: COLOR: RANGO DE pH: COLOR: (MEDIO ACIDO) (MEDIBASICO) Amarillo de alizarina Amarillo 10 - 12,1 Rojo En el problema nos piden hallar el pH aproximado de una solucin la cual al agregarle unas gotas de amarillo de alizarina se torna de color anaranjado. Como cuando se tiene una solucin donde su pH es 10, al agregarle el indicador se observa el color amarillo, y si su pH fuera de 12,1 se apreciara un color rojo. Pues bien como el color que nos dan es un anaranjado significa que el pH de la solucin estar comprendido entre los nmeros 10 y 12,1 Entonces el pH aproximado de la solucin se calculara como el promedio aritmtico de los dos valores de pH con los que se cuenta segn el cuadro. 10 + 12,1 PH aprox. = 2 Rpta.: El pH aproximado de la solucin ser un pH neutro (11,05), ya que el rango de este indicador varia de 10 a 12,1 y en un medio cido tiene la coloracin amarilla y en un medio bsico tiene una coloracin rojo. 2.- NAVA=NBVB, que se aplica en todos los procesos volumtricos, donde N y V es la normalidad y el volumen de cido y de una base respectivamente. Primero para llegar a la Ecuacin de igualdad: N de eqv.-g del cido = N eqv.- g de la base NaVa = NbVb Partimos de la definicin de Normalidad N = N eqv.-g Sto. V solucin Entonces partiendo de la Normalidad

Na = N eqv.-g del cido Nb = N eqv.- base V solucin V solucin Igualando los V solucin N eqv.-g del cido = N eqv.-g de la base Na Nb NaVa = NbVb Na Nb Va = Vb Por lo tanto llegamos a la conclusin de que el Va = Vb, entonces simplemente reemplazamos y obtenemos la ecuacin de igualdad de equivalente gramo. Numero de eqv.-g del cido = Nmero de eqv.-g de la base NaVa = NbVb 3.- -Cuntos g de Na2CO3 se hallan disueltos en una solucin acuosas si al titular con HCl 0,8N se gasto 12,5 mL de este cido? Formula: W Na2Co3 --------------P.E.g N HCl = ---------------------------V HCl Datos: :2 N HCl: 0.8N PE. Na2CO3: 106/2 = 53 V HCl: 12,5 ml = 12,5 x 10 3 W Na2CO3:? Despejando y reemplazando: W Na2Co3 = V HCl x PE. X N HCl W Na2Co3 = 12,5 x 10 3 x 53 x 0.8 W Na2Co3 = 0.5 g.

4.- Qu volumen de HCl 0,6M se necesita para neutralizar 18mL de Ca(OH)2 0.05M? CONCLUSIONES

o o o o

Con este experimento pudimos comprobar la coloracin que toman las soluciones (cidas y bsicas o alcalinas) al agregar los diferentes indicadores. Se puede variar el pH de las soluciones agregando un cido o una base. Agregando un cido a una solucin que tiene un pH bsico o alcalino podemos cambiar a una solucin con un pH cido. Al realizar una titulacin podemos obtener la normalidad de un cido y de una base usando un estndar.

INDICADORES. Se utilizan para determinar el punto de equivalencia. Los hay de dos tipos:

Fsicos Qumicos

Los indicadores cido-base son cidos o bases dbiles que cambian de color dentro de un pequeo intervalo de pH. Suelen ser sustancias orgnicas, muy solubles en agua y estables qumicamente.

Para que se vea uno u otro color, la relacin entre la forma bsica y la forma cida ha de ser .

Medio cido:

Medio bsico:

Medio neutro:

a)

b)

c)

Rojo fenol

ndicadores Algunas sustancias tienen la particularidad de presentar dos colores en sus formas cido base conjugadas, por lo que pueden utilizarse, ya sea para conocer aproximadamente si una solucin es cida o bsica, o para determinar el punto final en una valoracin cido- base. Uno de los indicadores ms conocidos es la fenolftalena, que es incoloro en medio cido y rosa en medio alcalino (se utiliza mucho en series como CSI). Muchas sustancias comunes como el t, vino tinto, extracto de flores y el repollo colorado presentan distintos colores segn el pH del medio. Para poder utilizarlos como indicadores, es necesario investigar con cidos o bases conocidas, que color toman. Tener en cuenta que los morados o violetas, como e lrepollo colorado o la campanilla comn en tejidos y cercas- presentan gran variacin de colores segn el grado de acidez o alcalinidad del medio (rojo,rosa, violceo, azul, verde, amarillo) Algunos cidos y bases conocidos para poder probar si los indicadores funcionan: Acidos: limn, vinagre, cido muritico (usado en limpieza), gaseosas Bases: productos de limpieza con amonaco, limpiahornos, destapa caeras, soda castica (leja), leche de magnesia. Actividad: hervir repollo colorado y utilizar el agua coloreada como indicador para determinar el grado de acidez de productos de uso cotidiano. Puede hacerse lo mismo con flores, machacando los ptalos con un poco de agua. Algunas de ellas, especialmente las moradas o rojas fuertes, presentan una gama interesante de colores segn la acidez del medio. (probar con las alegras del hogar).

Tags: indicadores naturales, fenolftalena, repollo colorado, cidos, bases ndicadores Algunas sustancias tienen la particularidad de presentar dos colores en sus formas cido base conjugadas, por lo que pueden utilizarse, ya sea para conocer aproximadamente si una solucin es cida o bsica, o para determinar el punto final en una valoracin cido- base. Uno de los indicadores ms conocidos es la fenolftalena, que es incoloro en medio cido y rosa en medio alcalino (se utiliza mucho en series como CSI). Muchas sustancias comunes como el t, vino tinto, extracto de flores y el repollo colorado presentan distintos colores segn el pH del medio. Para poder utilizarlos como indicadores, es necesario investigar con cidos o bases conocidas, que color toman. Tener en cuenta que los morados o violetas, como e lrepollo colorado o la campanilla comn en tejidos y cercas- presentan gran variacin de colores segn el grado de acidez o alcalinidad del medio (rojo,rosa, violceo, azul, verde, amarillo) Algunos cidos y bases conocidos para poder probar si los indicadores funcionan: Acidos: limn, vinagre, cido muritico (usado en limpieza), gaseosas Bases: productos de limpieza con amonaco, limpiahornos, destapa caeras, soda castica (leja), leche de magnesia. Actividad: hervir repollo colorado y utilizar el agua coloreada como indicador para determinar el grado de acidez de productos de uso cotidiano. Puede hacerse lo mismo con flores, machacando los ptalos con un poco de agua. Algunas de ellas, especialmente las moradas o rojas fuertes, presentan una gama interesante de colores segn la acidez del medio. (probar con las alegras del hogar).

Tags: indicadores naturales, fenolftalena, repollo colorado, cidos, bases ndicadores Algunas sustancias tienen la particularidad de presentar dos colores en sus formas cido base conjugadas, por lo que pueden utilizarse, ya sea para conocer aproximadamente si una solucin es cida o bsica, o para determinar el punto final en una valoracin cido- base. Uno de los indicadores ms conocidos es la fenolftalena, que es incoloro en medio cido y rosa en medio alcalino (se utiliza mucho en series como CSI). Muchas sustancias comunes como el t, vino tinto, extracto de flores y el repollo colorado presentan distintos colores segn el pH del medio. Para poder utilizarlos como indicadores, es

necesario investigar con cidos o bases conocidas, que color toman. Tener en cuenta que los morados o violetas, como e lrepollo colorado o la campanilla comn en tejidos y cercas- presentan gran variacin de colores segn el grado de acidez o alcalinidad del medio (rojo,rosa, violceo, azul, verde, amarillo) Algunos cidos y bases conocidos para poder probar si los indicadores funcionan: Acidos: limn, vinagre, cido muritico (usado en limpieza), gaseosas Bases: productos de limpieza con amonaco, limpiahornos, destapa caeras, soda castica (leja), leche de magnesia. Actividad: hervir repollo colorado y utilizar el agua coloreada como indicador para determinar el grado de acidez de productos de uso cotidiano. Puede hacerse lo mismo con flores, machacando los ptalos con un poco de agua. Algunas de ellas, especialmente las moradas o rojas fuertes, presentan una gama interesante de colores segn la acidez del medio. (probar con las alegras del hogar).

Tags: indicadores naturales, fenolftalena, repollo colorado, cidos, bases Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador sustancias qumicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolucin. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por la protonacin o desprotonacin de la especie. Los indicadores cido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolucin en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolucin incolora, a una coloreada. Los ms conocidos son el naranja de metilo, que vira en el intervalo de pH 3,1 - 4,4, de color rojo a naranja, y la fenolftalena, que vira desde un pH 8 hasta un pH 10, transformando disoluciones incoloras en disoluciones con colores rosados / violetas. Adems se pueden usar indicadores caseros como la disolucin resultante de hervir con agua col lombarda (repollo colorado), ptalos de rosa roja, races de crcuma a partir de las cuales se obtiene curcumina, y otros(entre los cuales podemos destacar a la col morada y la piel de ciruela, que son usadas por algunas culturas indgenas). Los indicadores de pH tienen una constante de protonacin, K, que informa sobre el desplazamiento de la reaccin de protonacin de la forma bsica del indicador.

Se dice que el cambio de color de un indicador es apreciable cuando la concentracin de la forma cida o de la forma bsica es superior o igual a 10 veces la concentracin de la forma bsica o la forma cida respectivamente.

[editar] Papel tornasolEste mtodo es ms barato, pero es ms inexacto que los otros. Por eso se dice que este mtodo es semicuantitativo, porque slo muestra algo cercano a lo que es el pH de una disolucin.

, Cuando la concentracin de la forma cida del indicador es igual a la concentracin de la forma bsica del indicador, la constante de protonacin es igual a la inversa de la concentracin de protones.

En este punto del pH, el color del indicador es una mezcla entre el color de la forma cida y el color de la forma bsica. Para obtener solamente el color de la forma bsica, se debera aumentar 10 veces la concentracin de la forma bsica respecto a la de la cida, segn lo dicho antes, y para obtener el color de la forma cida, se debera aumentar 10 veces la concentracin de la forma cida respecto a la de la bsica. Con esto se tiene que el cambio de color de una forma a otra equivale a un factor de 100. Hablando en trminos logartmicos, equivale a 2 unidades de pH. Por tanto, la zona de viraje de un indicador suele estar entre una unidad por arriba y una por abajo de su logK. En resumidas cuentas, el papel pH, o papel tornasol, se vuelve rojo al mezclarse con cidos y azul al mezclarse con sustancias bsicas o alcalinas.

Valoracin cido-baseDe Wikipedia, la enciclopedia libre Saltar a: navegacin, bsqueda

En una valoracin cido-base se aade una de las disoluciones gota a gota desde una bureta sobre la otra disolucin (matraz Erlenmeyer), hasta que se produce un cambio de color debido al indicador.

Una valoracin cido-base (tambin llamada volumetra cido-base, titulacin cido-base o valoracin de neutralizacin) es una tcnica o mtodo de anlisis cuantitativo muy usada, que permite conocer la concentracin desconocida de una disolucin de una sustancia que pueda actuar como cido o base, neutralizndolo con una base o cido de concentracin conocida.1 Es un tipo de valoracin basada en una reaccin cido-base o reaccin de neutralizacin entre el analito (la sustancia cuya concentracin queremos conocer) y la sustancia valorante. El nombre volumetra hace referencia a la medida del volumen de las disoluciones empleadas, que nos permite calcular la concentracin buscada. Aparte del clculo de concentraciones, una valoracin cido-base permite conocer el grado de pureza de ciertas sustancias.

Valoracin de disolucin de cido clorhdrico, empleando hidrxido de sodio como sustancia valorante, y un pH-metro para detectar el punto final.

Contenido[ocultar]

1 Mtodo y material empleado 2 Clases de valoracin cido-base 3 Curvas de valoracin 4 Punto de equivalencia: valor del pH 5 Determinacin del punto de equivalencia o 5.1 Medida del punto de equivalencia con el pH-metro 6 Valoracin de cidos dbiles 7 Clculos 8 Indicadores cido-base 9 Eleccin del indicador 10 Estandarizacin de disoluciones para valoracin 11 Ejemplo de acidimetra: Determinacin de la acidez de un aceite de oliva. 12 Aplicaciones de las valoraciones cido-base 13 Referencias 14 Vase tambin 15 Enlaces externos

[editar] Mtodo y material empleadoEl material bsico empleado para una valoracin cido-base es:

Bureta Mesa o soporte de fondo blanco - se emplea para apreciar el cambio de color de la disolucin. Pipeta Indicador de pH o Indicador cido-base (se emplean muchos diferentes, segn la reaccin)) Matraz Erlenmeyer (matraz cnico) Disolucin estndar (una disolucin de concentracin conocida, como la de Na2CO3 en agua) Disolucin o muestra cuya concentracin queremos conocer..

En una valoracin cido-base a veces es necesario el uso de un indicador cido-base que sufra un cambio de color y/o de un pH-metro para conocer el punto final.2 En otros casos las propias sustancias que intervienen experimentan un cambio de color que permite saber cuando se ha alcanzado ese punto de equivalencia entre el nmero de equivalentes de cido y de base. En otras valoraciones o volumetras, (redox, complexometra, de precipitacin) se registra la concentracin de una sustancia en funcin del volumen de sustancia valorante aadida, para determinar el punto final. En una valoracin cido-base se prefiere medir el pH como una medida de cmo transcurre la transferencia de hidrones, H+, entre el cido y la base. Para ello se emplean

electrodos especficos conectados a un potencimetro. Cerca del punto de equivalencia o punto final de la valoracin se observa un cambio muy brusco de dicho potencial.

[editar] Clases de valoracin cido-baseSe pueden clasificar en dos grandes grupos:

Alcalimetras: Determinacin de la concentracin de una base empleando un cido fuerte de concentracin conocida como sustancia valorante. Se emplea casi siempre cido clorhdrico, HCl; a veces cido sulfrico, H2SO4; y casi nunca los cidos ntrico (HNO3) y perclrico, (HClO4). Acidimetras. Determinacin de la concentracin de un cido empleando una base fuerte de concentracin conocida como sustancia valorante, como el NaOH.

Curvas de valoracin cido-base, para el cido clorhdrico y el cido actico, obtenidas midiendo el pH de dichas disoluciones , tras aadirle volmenes crecientes de base fuerte. Se muestra el punto de equivalencia en ambos casos y la zona de viraje de la fenolftalena, que servira como indicador.

[editar] Curvas de valoracinSi representamos el pH medido por un electrodo en funcin del volumen aadido de sustancia valorante se obtienen curvas de valoracin o curvas de titulacin, similares a la de la figura. Se observa el rpido cambio del pH para un volumen determinado. El punto de inflexin de esta curva se llama punto de equivalencia y su volumen nos indica el volumen de sustancia valorante consumido para reaccionar con el analito.3 En ausencia de sistema medidor del pH, se pueden usar indicadores cido-base, sustancias que mediante un cambio de color nos indican que se ha llegado al punto de equivalencia.

[editar] Punto de equivalencia: valor del pHAntes de iniciar la valoracin se debe elegir un indicador de pH adecuado segn el punto de equivalencia previsto de la reaccin. El punto de equivalencia se corresponde

con el valor terico de la valoracin, pero en la prctica no es posible saberlo con exactitud. En dicho punto habrn reaccionado cantidades estequiomtricas de ambos reactivos, y el pH de dicho punto depende de la fuerza relativa del cido y la base empleados. Para conocer dicho valor se pueden emplear las siguientes reglas:

Un cido fuerte reacciona con una base fuerte para formar una disolucin neutra (pH = 7). Un cido fuerte reacciona con una base dbil para formar una disolucin cida (pH 7).

Acidimetra obteniendo aadiendo una disolucin valorante de NaOH desde una bureta.

Cuando un cido dbil reacciona con una base dbil, la disolucin en el punto de equivalencia ser bsica, si la base es ms fuerte que el cido, y ser cida, si el cido es ms fuerte que la base. Si ambos son de igual fuerza, entonces el pH de equivalencia ser neutro. Sin embargo, los cidos dbiles no se valoran normalmente frente a bases dbiles, porque el cambio de color mostrado por el indicador suele ser rpido, y por lo tanto muy difcil de ver con claridad por el observador. El punto final es el punto en que se detiene la valoracin, por ejemplo, tras el viraje de color del indicador. Este cambio producido en la disolucin permite establecer experimentalmente el punto final de la valoracin.4 El punto final debe coincidir lo ms exactamente posible con el punto de equivalencia. La diferencia entre ambos puntos constituye el error de valoracin, que es propio del mtodo (indicador empleado, uso de reactivos impuros, etc), y no debemos confundirlo con los errores accidentales debidos a manipulaciones o medidas de volumen defectuosas.

[editar] Determinacin del punto de equivalenciaSon muy numerosos los mtodos para detectar el punto de equivalencia. Aparte de los mtodos ms frecuentes (uso de indicadores y medida directa del pH con potencimetro) se pueden usar otros mtodos:5

0- Representacin del potencial del electrodo medidor de pH, frente a un electrodo de referencia, en funcin del volumen de cido aadido. 1- Primera derivada. 2-Segunda derivada.

Valoracin potenciomtrica: Es una medida basada en la diferencia de potencial entre un electrodo adecuado frente a un electrodo de referencia (electrodo de calomelanos de potencial fijo) en funcin del volumen de sustancia valorante. No confundir con la medida directa de potencial que efecta el pH-metro. Proporcionan resultados ms fiables que las valoraciones con indicadores qumicos o cido-base. Se emplean dos electrodos, en lugar de uno slo. En el punto final hay una rpida modificacin del potencial. Representando la derivada en funcin del volumen, se observa un pico que corresponde al punto final. Tambin se observa en la segunda derivada. Estas medidas de potencial tambin permiten calcular la constante de disociacin del cido o la base que se est valorando.6 Valoracin fotomtrica. Se emplean espectrmetros o fotmetros de filtro. Se trata de comprobar cmo vara la absorbancia de la muestra en funcin del volumen de disolucin valorante aadido. Aunque los cidos y bases noabsorben, basta aadir un indicador cido-base para controlar el avance de la neutralizacin. Valoracin conductimtrica. Se mide la conductividad de la disolucin en funcin del volumen aadido. Sirve para valorar cidos o bases muy dbiles, o disoluciones muy diluidas. No puede aplicarse a muchos procesos.7 Valoracin amperomtrica. Se aplican ms a valoraciones redox que a valoraciones cido-base. Valoracin termomtrica o calorimetra. Se trata de detectar los aumentos de temperatura durante la valoracin. Valoracin culombimtrica: Consta de un electrodo donde se obtiene un reactivo y otro contraelectrodo con la muestra. Se le hace pasar una corriente constante (amperioestato) durante un tiempo. Dicha corriente, por ejemplo, libera una cantidad de iones OH- (en un electrodo de Hg) proporcional a la carga que lo atraviesa. Segn las leyes de Faraday, conociendo la intensidad de corriente que circula por la clula y el tiempo, se puede calcular los moles de OH- formados y, a partir de ah, los moles de cido en la muestra. Este mtodo no presenta las interferencias del ion carbonato en la valoracin de cidos y no requiere preparar o estandarizar disoluciones.6

Modelo de pH-metro, con electrodo de vidrio, que puede usarse en valoraciones cido-base. [editar] Medida del punto de equivalencia con el pH-metro Artculo principal: pH-metro

Un pH-metro es un instrumento que mide el pH de una disolucin, y sirve para detectar el punto final de una valoracin cido-base. Consta de un electrodo de plata-cloruro de plata, de potencial constante, en una disolucin 0,1 M de HCl dentro de una membrana de vidrio que mide la actividad de los iones H+ capaces de atravesarla, y de una unidad lectora que hace una medida directa del potencial elctrico del electrodo y seala en una pantalla el valor del pH.8

Ecuacin de Henderson-Hasselbach que indica el pH en funcin de las concentraciones de las formas cida (HA) y bsica (A-) de una sustancia.

[editar] Valoracin de cidos dbilesCuando se titula o valora un cido dbil con una base fuerte, el pH antes del punto de equivalencia se puede calcular mediante la siguiente frmula, llamada Ecuacin de Henderson-Hasselbach:9

donde:

pKa es la constante de acidez del cido dbil. [OH-]aadido es la concentracin de base fuerte aadida a la disolucin final (no a la disolucin estndar original) [HA]total es la suma de las concentraciones de cido, HA, y de su base conjugada, A-, en la disolucin final.

As, si aadimos una base fuerte de forma que su concentracin sea la mitad de la cantidad de cido dbil presente en la solucin, es decir ([OH-]aadido = 0,5 [HA]total, el pH es igual al pKa. La frmula ms general10 que describe la valoracin de un cido dbil con una base fuerte es la siguiente

= fraccin de la finalizacin de la valoracin ( 1 despus del punto de equivalencia) Ca,Cb = las concentraciones del cido y la base, respectivamente, Va,Vb = los volmenes del cido y la base, respectivamente, = La fraccin del cido dbil que se ioniza (grado de disociacin)

[editar] ClculosSe debe cumplir en cualquier valoracin cido-base la siguiente expresin:

o bien

Esto se puede escribir tambin como:

donde:

Ejemplo: Queremos valorar 25 ml de disolucin de NaOH (concentracin desconocida), empleando disolucin de H2SO4 0,35 mol/L, segn la ecuacin: 2 NaOH + H2SO4 Na2SO4 + 2 H2O El volumen de esta ltima disolucin en el punto de equivalencia (ver grfico) ha sido de 20 mL. Luego: Vaci Maci n H+ cedidos = Vbas Mbas n H+ ganados ( o de OH- cedidos) 20 mL 0,35 mol/L 2 = 25 mL Mred 1 ; Mred=0,56 mol/L

[editar] Indicadores cido-baseIndicador11 Zona de viraje Color 1 Color 2

Azul de timol (1)

1,2-2,8

Rojo

Amarillo

Rojo congo

3,0-5,2

Azul-violeta Rojo

Naranja de metilo

3,1-4,4

Rojo

Amarillo-anaranjado

Azul de bromocresol 3,8-5,4

Amarillo

Azul

Rojo de metilo

4,2-6,2

Rojo

Amarillo

Tornasol

5,0-8,0

Rojo

Azul

Azul de bromotimol 6,0-7,6

Amarillo

Azul

Rojo neutro

6,8-8,4

Rojo

Amarillo

Azul de timol (2)

8,0-9,6

Amarillo

Azul

Fenolftalena

8,2-10,0

Incoloro

Magenta

Carmn ndigo

11,6-14,0

Azul

Amarillo

Un indicador es un pigmento que sufre un cambio de color cuando se modifica el pH. Se deben elegir de modo que coincida dicho cambio o viraje al mismo tiempo que se llega al punto de equivalencia de la valoracin cido-base por lo que sirven para indicar dicho punto. Suelen ser cidos o bases orgnicos dbiles y la zona de viraje de cada indicador se sita aproximadamente entre una unidad de pH por debajo y una unidad por encima del valor de su pKa. Zona de viraje= (pKa-1, pKa+1) Una clasificacin de los indicadores los subdivide en:

Autoindicadores. La propia sustancia valorante o el analito actan de indicador, pues cambian de color a lo largo de la reaccin. Un ejemplo tpico es el permanganato de potasio. Indicadores coloreados. Son los ms usados; suelen aadirse al sistema a valorar, introduciendo directamente unas gotas en la disolucin del analito, pero otras veces se extraen pequeas fracciones de sta y se ensaya externamente con el indicador. Sus coloraciones deben ser intensas para percibir claramente el cambio de color. Indicadores fluorescentes. Funcionan de modo parecido a los indicadores coloreados, aunque son menos numerosos. El final de la valoracin se pone de manifiesto por la aparicin, desaparicin o cambio de la fluorescencia de la disolucin problema sometido a la luz ultravioleta. Indicadores de adsorcin. Son sustancias que cambian de color al ser adsorbidas o desorbidas por los coloides que se forman en el seno de la disolucin problema como resultado de la reaccin entre el analito y la sustancia valorante.

Frente a los indicadores fisicoqumicos, que registran cambios en algunas propiedades (pH...), los indicadores qumicos son sustancias que exhiben estos cambios de color.

Los indicadores cidos presentan equilibrios del tipo:12

Al grupo de los indicadores cidos pertenecen el azul de timol (sufre un primer viraje a un pH aproximado de 2, y un segundo cambio, prximo a 9), verde de bromocresol,

prpura de bromocresol, azul de bromotimol, rojo de fenol, prpura de cresol, fenolftalena y timolftalena.

Los indicadores bsicos presentan equilibrios del tipo:

Rollo de papel indicador universal, con algunos trozos ya coloreados tras humedecerlos con unas gotas de diferentes disoluciones.

Al grupo de los indicadores bsicos pertenecen el amarillo de metilo, naranja de metilo, rojo de metilo y amarillo de alizarina GG. Uno de los indicadores ms empleados es el papel indicador, un papel absorbente impregnado en una mezcla de indicadores y que muestra un color diferente para cada unidad de pH.13

Tabla de indicadores cido-base, mostrando su color para cada valor de pH.

[editar] Eleccin del indicadorEl punto en el que el indicador cambia de color se llama punto final. Se debe elegir un indicador adecuado, preferiblemente uno que experimente un cambio de color (punto final) cerca del punto de equivalencia de la reaccin. En primer lugar, la bureta debe lavarse con la disolucin estndar, la pipeta con la solucin desconocida, y el erlenmeyer con agua destilada.

En segundo lugar, un volumen conocido de la solucin de concentracin desconocida se debe tomar con la pipeta y se coloca en el matraz Erlenmeyer o en un vaso de precipitados, junto con unas gotas del indicador elegido (o el electrodo del pH-metro). La bureta debe llenarse siempre hasta la parte superior de su escala con la solucin conocida, para facilitar la lectura. Se vierte sobre el matraz la disolucin conocida, abriendo la llave de la bureta. En esta etapa queremos hacer una estimacin aproximada de la cantidad de esta solucin que necesitaremos para neutralizar la solucin desconocida. Se debe dejar salir la disolucin de la bureta hasta que el indicador cambia de color y, entonces, anotamos el valor que marca la bureta para saber el volumen gastado. Esta primera valoracin es aproximada y debe ser desestimada para los clculos.

cido

Base

Indicador

Zona de viraje

Fuerte

Fuerte

Azul de bromotimol

Fuerte

Dbil

Naranja de metilo

Dbil

Fuerte

Fenolftalena

Dbil

Dbil

No se valora

Dbil (pH> 5,5)

Muy Fuerte (pH> 13,5) Amarillo de alizarina

Muy fuerte (pH