VALORACIONES ACIDO-BASE

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Valoraciones ácido-base
Las valoraciones o volumetrías ácido-base permiten conocer la concentración de un ácido o de una base presente en una disolución. En estas valoraciones se mide el volumen de ácido (o de base) de una concentración conocida necesaria para neutralizar un volumen determinado de base (o de ácido) de concentración desconocida. Cuando se valoran ácidos se llaman acidimetrías y cuando se valoran bases, alcalimetrías. Se llama punto de equivalencia al momento en que son iguales los equivalentes de la sustancia valorada y los de la sustancia valorante. Este punto de equivalencia se detecta muy fácilmente ya que se observa en sus inmediaciones un brusco salto de pH que se puede detectar en un pH-metro o con un indicador. Como consecuencia de la estequiometría de la reacción ácido-base podemos llegar a una sencilla ecuación que nos permite conocer rápidamente la concentración desconocida. Por ejemplo, si valoramos con un ácido monoprótico de concentración conocida (HCl) una base de concentración desconocida: [HCl] x V_ácido = [Base] x nº de OH^- x V_base En general, para cualquier valoración: N_ácido x V_ácido = N_base x V_base Donde N es lanormalidad
Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte
En los laboratorios, para llevar a cabo acidimetrías y alcalimetrías, siempre se parte de soluciones ácidas o alcalinas, que nos sirven de patrón, para poder determinar la concentración de la disolución de concentración desconocida. Generalmente el HCl se utiliza como ácido, pues es útil en la preparación de soluciones con concentración exacta. En el caso de las soluciones alcalinas, suelen usarse más variedad de sustancias, pero quizás la más utilizada sea el hidróxido sódico, seguida de otras como el hidróxido potásico, o el amoníaco. Vamos a estudiar la valoración de un ácido (acidimetría) de tres modos distintos, pero en todos ellos tendremos que usar estas expresiones para determinar la concentración desconocida de la disolución ácida. [HCl] x V_ácido = [Base] x nº de OH^- x V_base N_ácido x V_ácido = N_base x V_base
Valoración de un ácido débil con una base fuerte
Todo lo expuesto en el punto anterior puede aplicarse a la valoración de un ácido débil con una base fuerte. Si valoramos un ácido acético de concentración desconocida con una disolución de concentración conocida de una base fuerte (p. ej. NaOH). El montaje experimental sería análogo a los anteriores. En las cercanías del punto de equivalencia, podemos considerar que todo el ácido se ha consumido, según la reacción: CH₃COOH + NaOH CH₃COO^- + Na⁺ + H₂O Pero el ión acetato producirá la reacción de hidrólisis: CH₃COO^- + H₂O CH₃COOH + OH^- [ CH₃COOH]·[OH^-] k_b= ———————— [CH₃COO^-] Así pues, el punto de equivalencia se da en una zona ligeramente básica; esto deberá ser tenido en cuenta a la hora de elegir correctamente el indicador. El salto de pH que se produce en las proximidades del punto de equivalencia es mucho más pequeño que en la valoración ácido fuerte-base fuerte. Como en el caso anterior, tendremos que usar esta expresión para determinar la concentración desconocida de la disolución ácida. N_ácido x V_ácido = N_base x V_base
Valoración de un ácido poliprótico
Los ácidos polipróticos son aquellos que presentan más de un hidrógeno ionizable. La ionización ocurre por etapas, o sea, el ácido cede un protón (H⁺) cada vez. El primer protón se extrae con más facilidad que el segundo, pues este es retirado de un ión negativo, por tanto es necesario vencer la atracción eléctrica entre el protón y el anión. Podemos decir que el H₃PO₄ es un ácido más fuerte que H₂PO₄^- y, por tanto, la primera constante de acidez será mayor que la segunda y esta, a su vez, mayor que la tercera. En el caso de la valoración de un ácido triprótico encontraremos en la representación gráfica tres saltos de pH. Vamos a estudiar el caso de una acidimetría del ácido fosfórico con hidróxido sódico. Los equilibrios a considerar son: H₃PO₄ + H₂O H₂PO₄^- + H₃O⁺ ka₁ H₂PO₄^- + H₂O HPO₄^2- + H₃O⁺ ka₂ HPO₄^2- + H₂O PO₄^2- + H₃O⁺ ka₃ A medida que añadamos hidróxido sódico los equilibrios se desplazarán hacia la derecha. Los saltos de pH que se producen en las proximidades de los puntos de equivalencia serán mucho más pequeños que en la valoración del ácido fuerte con base fuerte.