Los métodos volumétricos o de titulación son métodos de análisis cuantitativos que dependen de una medida exacta de un volumen de una solución de concentración conocida. Estos métodos de análisis químicos se usan mucho porque son más rápidos y más convenientes que otros métodos.
El desarrollo de los métodos volumétricos está en el conocimiento exacto del final de las reacciones; para ello se emplea en la mayor parte de los casos substancias especiales llamadas “indicadores”, cuya misión es “advertir” cuando la reacción ha llegado a ser completa
INSTRUCCIONES: Realiza una
investigación sobre los siguientes conceptos
163 FUNDAMENTACIÓN.
Titulación. Es el proceso por el cual se determina la cantidad de un analito en una solución basándose en una cantidad de un reactivo estándar que éste consume.
En otras palabras, se hace una titulación cuando añadimos un reactivo de concentración conocida a la solución de un analito hasta que éste último reacciona de forma completa con el reactivo. El volumen del reactivo de concentración conocida se mide y es utilizado para determinar la cantidad del analito.
El reactivo de concentración exactamente conocida usado en una titulación se conoce como solución estándar.
El objetivo de toda titulación es añadir la solución estándar en una cantidad o volumen que es químicamente equivalente a la sustancia con la cual ésta reacciona (analito). Esta condición se cumple en el punto de equivalencia.
El punto de equivalencia en una titulación es un concepto teórico. En realidad, su posición solo puede ser estimada mediante la observación de cambios físicos asociados al punto de equivalencia.
Indicadores: Método común para detectar el punto final en un análisis volumétrico. Este hace uso de un compuesto químico suplementario que produce un cambio en color como resultado de cambios en la concentración cerca del punto de equivalencia.
Reacciones y Reactivos Usados en Análisis Volumétricos.
Es conveniente clasificar los métodos volumétricos de acuerdo a cuatro tipos de reacciones. Estas son precipitación, formación de complejos, neutralización (ácido-base) y la de oxidación-reducción. Cada uno de estos tipos de reacciones es único en cosas tales como el equilibrio químico, los indicadores, los reactivos, los estándares primarios y la definición del peso equivalente.
a) Argentometría:
Realiza una investigación más amplia sobre los conceptos antes mencionados.
164 b) Complejometría:
c) Reacciones Oxido - reducción:
d) Titulación acido - base:
REACCIONES ACIDO BASE.
Aunque las reacciones ácido – base no necesariamente tienen que suceder en solución acuosa, muchas de ellas se llevan a cabo en agua. En estas reacciones es muy importante conocer las concentraciones de las soluciones implicadas.
El proceso general para determinar la molaridad de un ácido o de una base por medio de una reacción ácido – base se conoce como titulación ácido – base. Mediante la titulación, se conoce la molaridad de uno de los reactivos, un ácido o una base, pero se desconoce la del otro. La molaridad conocida de un reactivo se utiliza para encontrar la molaridad desconocida de la otra solución. Las soluciones de molaridad conocida que se utilizan en esta forma se denominan soluciones valoradas.
Titulación de un ácido con una base.
Imagina que estás encargado de limpiar y hacer el inventario de un almacén de química. Tu primer trabajo es catalogar las soluciones que se encuentren en el anaquel. Una de las soluciones que encuentras es un frasco herméticamente cerrado y bien rotulado como NaOH 0.10 M.
En el siguiente anaquel, encuentras otro frasco herméticamente cerrado y que no está bien rotulado. La etiqueta se ha deteriorado, lo único que se lee es HCl. Esto indica que la solución contiene HCl, pero no te dice la molaridad. Para inventariar la solución, necesitas conocer su molaridad. ¿Qué puedes hacer?
165 Haz una titulación.
El Hidróxido de sodio y el Ácido clorhídrico reaccionan completamente
También conoces la concentración de la solución de NaOH, lo cual es tu solución estándar. Puedes utilizar la reacción, los volúmenes de ácido y de base utilizados y la molaridad de la base para determinar la molaridad del HCl no rotulado. Sigue la primera parte de este procedimiento en la figura 1.
Procedimiento para una titulación
Para realizar una titulación se necesitan mezclar volúmenes medidos de una solución valorada y de la solución desconocida.
Figura 1
Necesitas medir con cuidado un volumen de la solución desconocida de HCl en un matraz. Para ello puedes utilizar una pipeta. Para esta titulación, añade 20.0 mL de la solución del ácido al matraz con una pipeta de 20.0 mL.
NaOH + HCl NaCl + H2O
Figura 2
Para añadir el NaOH al HCl y medir la cantidad requerida de la solución de NaOH se utiliza una bureta que es un tubo largo calibrado que tiene una llave en el extremo inferior.
166 Procedimiento para una titulación:
El siguiente procedimiento muestra cómo efectuar y obtener datos de una titulación de HCl con NaOH.
A. Llena la bureta con la solución de NaOH. Asegúrate de que la lectura de la bureta sea exactamente cero.
D. Mide el volumen final de la solución de NaOH. Para este ejemplo es de 19.9 ml. Esta lectura significa que el volumen de NaOH consumido en la titulación fue 19.9 ml.
C. Titula el HCl con NaOH añadiendo la base en forma lenta de la bureta al matraz
mientras la solución se agita
constantemente.
Continúa añadiendo lentamente el NaOH hasta que el color cambie de amarillo a azul.
B. Añade unas gotas de indicador azul de bromotimol a la solución de HCl del matraz. La solución se vuelve amarilla.
167 Uso de indicadores en una titulación.
Cuando la solución es neutra, sabes que has añadido la cantidad suficiente de base para que reaccione exactamente con la cantidad de ácido presente, y estás en lo que se conoce como el punto final de la titulación. Pero, ¿cómo saber cuándo se ha alcanzado el punto final? Probablemente la mejor forma de saberlo es utilizar un indicador ácido – base. Los diferentes indicadores cambian de color a distintos valores de pH, como se muestra en la Figura 3. Para una titulación de NaOH y HCl, el punto final se alcanza cuando la solución tiene un pH de 7. Por consiguiente, necesitas un indicador que cambie de color muy cerca de este pH.
El mejor indicador para esta titulación es el azul de bromotimol, que cambia de amarillo a azul cuando el pH es cercano a 7.
Los indicadores y la titulación.
El inciso B muestra algunos de los indicadores ácido – base más popular que se utilizan en los laboratorios de química y el pH al cual cambian de color.
La reacción entre un ácido y una base fuerte produce una solución completamente neutra. El azul de bromotimol es un indicador adecuado para este tipo de reacción porque cambia de color a un pH cercano a 7.
Dado que de la reacción entre un ácido débil y una base fuerte se forma una solución ligeramente básica, el pH en el punto final de una titulación de este tipo es mayor que 7,
en tal titulación la fenolftaleína cambia de color en el punto final.
La titulación de una base débil con un ácido fuerte tiene un pH menor que 7 en el punto final. Para esta titulación es adecuado el rojo de metilo porque el intervalo de valores del pH al que cambia se encuentra muy cerca del pH del punto final
168 1. PROPÓSITO.
Que el alumno prepare aproximadamente a una concentración 0.1 N las soluciones de HCl y NaOH.
Que el alumno encuentre la concentración real del HCl y del NaOH utilizando una sal primaria.
2. INTRODUCCIÓN.
Una solución 1N de HCl contiene 36.5 g. de éste en 1 litro, por lo tanto, una solución 0.1N contendrá 3.65 g. por litro. El HCl comercial es una solución del gas HCl en H2O, por lo que no es posible pesar los .365 g del ácido, directamente en la balanza, siendo necesario calcular el volumen de HCl concentrado que contiene 3.65g.
Supongamos que se dispone de un ácido clorhídrico concentrado cuya densidad es de 1.1850 g/ml. y una pureza del 37% es decir, 37 g del ácido están contenidos en 100 g de solución. Si multiplicamos:
37% x 1.1850 g/ml = 43.847 g/ml. Significa que hay 43.847 g. de HCl en 100 ml. de solución.
Para calcular el volumen de HCl concentrado que equivale a 3.65 g:
Paso No. 1 43.847 g/ml --- 100 3.65 g --- x
Paso No 2 x= 3.65x100 = 8.3244 ml. 43.847 g/ml.
Conviene preparar la solución de una concentración ligeramente superior a la deseada, porque se ha evaporado parte del ácido al abrir el recipiente que lo contiene. Por lo tanto debe agregarse un exceso del ácido concentrado, obteniendo una solución aproximadamente de 0.1 N la cual debe ser valorada para conocer su concentración real.