CHAPTER 7 SYNTHESIS AND GENERAL CONCLUSIONS
7.3 Predictive models
ACUOSO (16,19)
Las reacciones entre un acido y una base se conoce como reacciones de neutralización. (16) De acuerdo a los diferentes tipos de reacción que pueden
sufrir ambas especies, estas se han clasificado en las siguientes categorías:
- Reacción Acido Fuerte- Base Fuerte
Por ejemplo: HCl(ac)+NaOH(ac) →NaCl(ac)+H2O(ac)
- Reacciones Acido Fuerte- Base Débil
Por ejemplo: HNO3(ac)+NH3(ac) →NH4NO3(ac)
- Reacción Acido Débil- Base Fuerte
Por ejemplo: HF(ac)+NaOH(ac) →NaF(ac)+H2O(l)
- Reacciones Acido Débil- Base Débil
Por ejemplo: CH3COOH(l)+NH3(ac) →CH3COO(ac)+NH+4(ac)
De acuerdo a las reacciones que pueden llevarse a cabo entre ácidos y bases, las titulaciones pueden clasificarse de la siguiente manera:
- Titulaciones de acido fuerte y base fuerte - Titulaciones de acido fuerte y base débil - Titulaciones de acido débil y base fuerte - Titulaciones de acido débil y base débil. (19)
3.6 TITULACIONES DE ACIDO FUERTE Y BASE FUERTE (2,10,14,18,25)
Como su nombre lo indica una valoración Ácido Fuerte -Base Fuerte es un procedimiento que consiste en añadir poco a poco una solución de concentración conocida (Base Fuerte) a una disolución de concentración desconocida; muestra a analizar (Ácido Fuerte). (14,18)
Como ejemplo de este tipo de valoraciones tenemos: una solución de acido fuerte como el acido clorhídrico en agua de concentración desconocida; en esa disolución la concentración de H3O+ será mayor de 10-7 M por lo tanto el pH
será menor de 7. Y a esta solución se le añade poco a poco una disolución de una base fuerte como el Hidróxido de sodio de concentración conocida, la cual irá produciendo la siguiente reacción de neutralización.
NaOH (ac) + HCl(ac) NaCl(ac) + H2O(l)
Este acido y esta base se encuentra en una relación molar 1: 1.
Al ir adicionando el Hidróxido de sodio la concentración de H3O+ en la disolución
continuamos añadiendo Hidróxido de sodio nos iremos acercando lentamente a pH 7; en este punto puede considerarse que todos los H3O+ del ácido se han
consumido y que sólo permanecen los que provienen del disolvente (agua).
Además en las proximidades de ese punto la concentración de H3O+ es muy
pequeña y por tanto pequeñas adiciones de base (OH-) producen grandes variaciones de pH. Si se sobre pasa a este punto de pH 7, llamado punto de equivalencia, seguimos añadiendo disolución básica se sigue produciendo una brusca variación del pH. (2, 10,18)
El número de OH- añadidos en el punto de equivalencia puede ser conocido porque conocemos la concentración de la disolución básica y el volumen añadido hasta llegar al punto de equivalencia (Veq), tendremos los datos suficientes para calcular la concentración inicial de ácido AH. Si la reacción de neutralización se produce mol a mol tendremos.
b eq a
aM =V M
V
Donde Va es el volumen de la disolución de ácido colocada en el erlenmeyer,
Veq es el volumen gastado de base hasta llegar al punto de equivalencia (se lee
en la bureta), Mb es la molaridad de la disolución de base y Ma es la incógnita a
calcular. El punto de equivalencia se observará utilizando indicadores Acido- Base, para este tipo de valoración se utilizará fenolftaleina como indicador. Al adicionarle 2 ó 3 gotas de fenolftaleina a la disolución problema (ácido
clorhídrico en agua) se encontrará inicialmente en forma ácida, produciendo en toda la disolución una coloración que corresponderá al color de la forma ácida del indicador (incolora). Cuando se comience a añadir disolución básica se comenzará a consumir primero el ácido presente en la disolución. Cuando este se haya consumido, las siguientes gotas de disolución básica añadidas producirán en el indicador la reacción:
HInd (incolora) + OH- Ind- (Color rosado) + H2O
Color forma ácida Color forma básica
El punto final de la valoración se observa mediante el cambio de color del indicador (incolora) en su forma acida y al cambio de color su forma básica (Color rosado) en la disolución. (2,25)
3.6.1 INDICADORES UTILIZADOS EN LA TITULACION DE UN ACIDO
FUERTE Y UNA BASE FUERTE (2,19,25)
La lista de indicadores ácido-base es grande y comprende numerosos compuestos orgánicos. En la valoración de un ácido fuerte y una base fuerte, el indicador está inicialmente presente en su forma acìdica, de manera que el punto final se señalará por la súbita aparición del color de la forma básica del indicador. Por el contrario al valorar a la inversa; una base fuerte con un acido fuerte. Aquí como el indicador esta inicialmente en su forma básica, en esta ocasión se identificará el punto final cuando aparezca el color de la forma ácida
del indicador. (2,19) El pH en el punto de equivalencia es de 7, aunque basta
una cantidad muy pequeña de reactivo para originar un cambio en pH. Como ejemplo de un indicador utilizado para las titulaciones de ácidos fuertes con bases fuertes se tiene fenolftaleina. Aunque también puede utilizarse otros tipos de indicadores como rojo de metilo; dependiendo de la naturaleza del medio a analizar. La fenolftaleina tiene forma acìdica incolora a pH 8.0 y por debajo de este valor, mientras la forma básica, es de color rosado y predomina a pH 10 y por encima de este valor. (2,15) En la Figura Nº 3. Se observa la Secuencia de
Reacciones que ocurren en las titulaciones Acido Fuerte – Base Fuerte. (2,25)
Acido Clorhídrico + Indicador en forma Acida Hidróxido de Sodio H+ Cl- + HInd NaOH
(pH <7)
Na+ OH- + H+ Cl- Na+ Cl- + H2O
H+ Ind- + OH- Ind- + H2O
Intervalo de Transición de pH del Indicador = 8.0 - 10.0
Figura Nº 3. Secuencia de Reacciones en una Titulación Acido Fuerte – Base Fuerte. (2,25)
Fenolftaleina pH = 7 pH > 7