VOLUMETRA CIDO BASE INTRODUCCIN Volumetra: anlisis qumico cuantitativo que consiste en determinar el volumen de solucin de concentracin conocida (solucin valorada) necesario para la reaccin cuantitativa con un volumen dado de solucin de concentracin incgnita. Volumetra cido-Base: volumetra en la cual la reaccin que se desarrolla es entre cidos y bases. Existen adems volumetras de xido-reduccin, de complejometra y de precipitacin. Solucin Valorada: solucin de concentracin exactamente conocida, que contiene una masa conocida de soluto en un volumen definido de solucin o de solvente.

Sustancia Patrn Primario: sustancia que se debe obtener, purificar y secar fcilmente, no debe alterarse al aire (no debe absorber humedad, ni oxidarse, ni combinarse con el dixido de carbono atmosfrico), ni alterarse por accin de la luz o el calor. Adems su contenido en impurezas no debe exceder de 0,01-0,02 %, deben ser fcil de disolver y mantener su composicin an despus de largo tiempo.

En las reacciones de neutralizacin cido-base los patrones primarios ms usados son: carbonato de sodio (Na2CO3) y biftalato de potasio (KH.C8H4O4).

Titulacin (valoracin): operacin que permite determinar la concentracin de una solucin mediante el agregado de una solucin valorada en la cantidad adecuada para que la reaccin entre ambos reactivos sea total.

Punto de Equivalencia: momento en el cual el nmero de equivalentes del cido y de la base se igualan.

Punto Final: etapa en que se finaliza la titulacin, idealmente debera coincidir con el punto de equivalencia. En la prctica la coincidencia se da (o se aproxima a ella) cuando se utiliza un instrumento, por ejemplo un Potencimetro (pH-metro) para detectar el punto final. En cambio cuando se utiliza un reactivo indicador puede haber diferencia entre ambos puntos, en muchos casos la diferencia es menor a una gota de solucin del titulante.

Indicadores: sustancia orgnica que produce un cambio visualmente ntido, cambio de color o enturbiamiento, en la solucin que se titula cuando se llega al punto final de la titulacin. Los indicadores cido-base se caracterizan por presentar diferentes colores segn la concentracin de in hidrgeno H+, del medio en el cual estn disueltos. Su caracterstica fundamental es que producen un cambio gradual del color en cierto intervalo de pH (generalmente de dos unidades) denominada zona de viraje del indicador, la cual debe contener el pH correspondiente al punto de equivalencia.

Curva de Titulacin: representacin grfica del desarrollo de la valoracin, en el eje de ordenada se representa las variaciones de pH y en el eje de abscisa el volumen de reactivo titulante agregado.

La titulacin cido-base es una tcnica de anlisis que se usa para conocer la Normalidad de las soluciones acuosas cidas (acidimetra) y alcalinas (alcalimetra).

La alcalimetra es la valoracin de una sustancia alcalina mediante el uso de una solucin valorada de un cido fuerte y la acidimetra es la valoracin de una sustancia cida mediante una solucin valorada de un lcali fuerte.El agua pura es una sustancia neutra, al disociarse genera igual cantidad de iones H+ y OH-, tenindose H2O H+ + OH-.

Su constante de disociacin inica es Ki == 1,8.10-16 a temperatura ambiente, lo cual indica que se disocia muy poco y que es un electrolito extremadamente dbil.

La concentracin molar del agua no disociada, [H2O], es prcticamente constante en el agua pura y en las soluciones acuosas comunes, su valor es [H2O] == 55,5 mol/L. El producto Ki.[H2O]= 1,8.10-16. 55,5 = 10-14, se simboliza Kw y recibe el nombre de producto inico del agua; Kw= [H+][OH-].Cuando se disuelve un cido en agua aumenta la concentracin de H+, lo cual determina una disminucin en la OH-; en cambio cuando se disuelve un lcalis aumenta la concentracin de OH-, lo cual determina una disminucin en la H+ y una variacin en el pH del medio ya que pH = - log H+

Estos conceptos se expresan matemticamente y ya que pH=-logH+ y pOH=-logOH- y que pH+pOH=14, se tiene: * H2O pura o solucin neutra H+ = OH- = 10-7M; pH = pOH = 7* Soluciones cidas H+ 10-7M OH- 10-7M; pH 7 y pOH 7* Soluciones alcalinas OH- 10-7M H+ 10-7M; pH 7 y pOH 7

En una acidimetra, entre un cido fuerte y una base fuerte,(tener presente que en una alcalimetra el proceso es inverso) inicialmente en la solucin que se titula la H+ es mxima, por ello el pH del medio es mnimo.

A medida que se aade solucin alcalina titulante valorada, los H+ se combinan equivalentemente con los OH- agregados, formndose H2O en proporciones estequiomtricas.

El agregado de solucin alcalina se debe realizar hasta llegar a un punto de equivalencia, donde OH- agregada es igual a la H+iniciales, ya que las sustancias reaccionan equivalente a equivalente.Antes del punto de equivalencia existe en el medio un exceso de H+ , al llegar a ste las concentraciones de H+ y de OH- son iguales y luego del mismo existe un exceso de OH- , por ello en sus inmediaciones se produce un cambio brusco del pH, pasando de cido a neutro e inmediatamente a alcalino.

Para reconocer el punto de equivalencia se puede agregar un reactivo indicador o bien medir el pH de la solucin resultante, midindose tambin el volumen titulante agregado.Cuando se usa indicador, su zona de viraje debe coincidir con la zona de pH en la que se encuentra el punto de equivalencia.Si se realizan mediciones con potencimetro, luego de cada agregado de reactivo titulante se debe medir el pH del medio. Con los resultados obtenidos (pH y ml adicionados) se puede construir un grfico llamado curva de titulacin.

Al construir la curva se puede observar que en la zona del punto de equivalencia se produce un brusco incremento que en su punto medio muestra un cambio en su pendiente.

Se determina as el punto de inflexin de la curva y consecuentemente el pH y el volumen de reactivo titulante agregado correspondiente al pto de equivalencia.

Fundamentos de los Clculos en Volumetra:

Usando los subndices a y b para caracterizar al cido y a la base se tiene que en cualquier etapa de la titulacin el volumen total de solucin es V = Va + Vb.

Cuando la titulacin es entre cidos fuertes y bases fuertes se tiene:

* Antes del pto de equivalencia: En acidimetra, existe un exceso de cido no neutralizado, por lo que,

H+]=

En alcalimetra, existe un exceso de base no neutralizado, por lo que,

OH- =

* En el punto de equivalencia: Se tiene que Va Na= Vb Nb por lo que,H+ = OH- = 10-7M.

Los equivalentes de la especie titulada contenidos en Va o Vb utilizado, es V.N.

Si se multiplica a los equivalentes por la masa de un equivalente se obtienen los gramos de la especie disuelta en el volumen titulado.

* Despus del punto de equivalencia:

En acidimetra, existe un exceso de lcalis

OH- (eq/l) =

En alcalimetra, existe un exceso de cido

H+ (eq/l) =

Luego se calcula la H+ o de OH- anteriores a partir de Kw = H+ OH- para cada caso.

Respecto a los reactivos indicadores se utilizan generalmente soluciones alcohlicas de ellos, los ms usados para reacciones de neutralizacin los que se mencionan a continuacin junto con sus zonas de virajes y los colores respectivos.

IndicadorpH zona virajeCambio de Color

VBC(verde bromo cresol)3,8 5,4Amarillo azul

Anaranjado de Metilo3,1 4,4Rojo amarillo

Rojo neutro6,8 8,0Rojo anaranjado

Azul bromo timol6,0 7,6Amarillo azul

Fenolftalena8,3 10,0Incoloro fucsia

Azul timol8,0 9,6Amarillo azul

CLCULOS:

ALCALIMETRA:Datos: Vb = 10 ml; Na = 0,1 N Dato obtenido experimentalmente: Va mlAplicando la frmula para el punto de equivalencia

Nb (eq/l) =

ACIDIMETRA

Datos: Va = 10 ml; Nb= determinado antes Dato obtenido experimentalmente: Vb ml Aplicando la frmula para el punto de equivalencia

Na (eq/l) =

REFLEXIONES PARA UN MEJOR APRENDIZAJE:

* Cual es la condicin que satisfacen los cidos y la base utilizadas?* Si no dispusiese de fenolftalena, qu indicador utilizara?* Por qu el agregado de reactivo titulante en la inmediaciones del punto de equivalencia, se debe efectuar lentamente y con agitacin?

* Como calcula el pH de la solucin de NaOH una vez determinada la Nb?* Cual es la razn por la cual el reactivo titulante debe colocarse en la bureta?* Si se utilizaran cidos y bases dbiles el pH de las soluciones que valores tendra?