- Preparar una solución estándar de carbonato de sodio.
- Determinar la fuerza de una solución dada de ácido clorhídrico titulándola contra una solución estándar de carbonato de sodio.
¿Qué es la valoración?
Uno de los métodos importantes en el análisis cuantitativo es el análisis volumétrico, una técnica de laboratorio muy utilizada. Se utiliza para determinar la concentración desconocida de una muestra midiendo su volumen. Este proceso también se denomina valoración. En una valoración, una solución de concentración desconocida se hace reaccionar con una solución de concentración conocida. La solución tomada en la bureta se llama titulante y la solución tomada en el matraz cónico se llama analito.
¿Qué significa el punto final de una titulación?
El punto final de una titulación es el punto en el que la reacción entre el titulante y el analito se completa. Generalmente, el punto final de una valoración se determina utilizando indicadores.
¿Qué es una solución estándar?
Una solución de concentración conocida se llama solución estándar. Una solución estándar puede prepararse disolviendo una cantidad conocida de la sustancia en un volumen definido de disolvente. La sustancia utilizada para preparar la solución estándar puede clasificarse en dos tipos.
Estándar primario
Un estándar primario tiene las siguientes características.
- Es de gran pureza y está disponible a bajo precio.
- Es muy soluble en agua.
- No es delicuescente ni higroscópico.
- Es muy estable.
El ácido oxálico, la sal de Mohr, el dicromato potásico son algunos ejemplos de patrones primarios.
Patrón secundario
Las sustancias cuyas soluciones patrón no pueden prepararse directamente se denominan patrones secundarios.
Algunos ejemplos son el hidróxido de sodio y el permanganato de potasio.
¿Cómo expresamos la concentración de una solución?
La concentración de una solución puede expresarse de las siguientes maneras.
Normalidad: Se define como el número de gramos equivalentes de soluto disueltos en un litro de la solución. Se denota con la letra ‘N’.
Molaridad: Se define como el número de moles de gramo de soluto disuelto en un litro de la solución. Se denota con la letra ‘M’.
Molalidad: Se define como el número de moles del soluto disuelto en 1Kg de disolvente. Se denota con la letra ‘m’.
¿Qué significa la valoración ácido-base?
La valoración puede clasificarse en varios tipos dependiendo de las reacciones químicas que ocurren durante la valoración. Una de las valoraciones más conocidas es la valoración ácido-base. Es un método utilizado para determinar la fuerza de un ácido o un álcali y este tipo de valoración se basa en la reacción de neutralización. En esta reacción, los ácidos y las bases reaccionan para formar sal y agua.
¿Qué es un indicador?
Un indicador es una sustancia química que experimenta un cambio de color en el punto final. El punto final de una valoración ácido-base puede determinarse utilizando indicadores ácido-base. Los indicadores ácido-base son ácidos orgánicos débiles o bases orgánicas débiles. El cambio de color de un indicador depende del pH del medio. La forma no ionizada de un indicador tiene un color, pero su forma ionizada tiene un color diferente.
Por ejemplo, considere el indicador fenolftaleína, cuya ionización puede escribirse como,
Algunos ejemplos comunes de indicadores ácido-base
| Indicadores | Rango de pH | Ácido | Base |
|---|---|---|---|
| Fenolftaleína | 8.0 – 10.0 | Incoloro | Rosa |
| Naranja de metilo | 3.1 – 4.4 | Rojo | Naranja |
| Rojo de metilo | 4.4 – 6.2 | Rojo | Amarillo |
| Rojo Fenol | 6,4 – 8,0 | Amarillo | Rojo |
| Azul Timol | 1,2 – 2.8 | Rojo | Amarillo |
| Azul de timol | 8,0 – 9,6 | Amarillo | Azul |
| Amarillo de metilo | 2.9 – 4,0 | Rojo | Amarillo |
¿Cuáles son los diferentes tipos de valoraciones ácido-base?
La valoración ácido-base puede clasificarse en los siguientes tipos.
- Valoración ácido fuerte-base fuerte:En este tipo, se valora un ácido fuerte frente a una base fuerte. Tanto el ácido como la base son de igual fuerza, por lo que en el punto final, el pH será neutro. Los indicadores utilizados son la fenolftaleína y el naranja de metilo.
- Ejemplo: Valoración de HCl Vs NaOH
- Valoración ácido fuerte-base débil: En este tipo, el ácido fuerte reacciona con una base débil para formar una solución ácida. Entonces el pH de la solución es <7. El naranja de metilo es el indicador utilizado para determinar el punto final.
- Ejemplo: Valoración de HCl frente a NH4OH
- Valoración base fuerte-ácido débil: Aquí una base fuerte reacciona con un ácido débil para formar una solución básica. Entonces el pH de la solución es >7. En este tipo la fenolftaleína es un indicador adecuado para la determinación del punto final.
- Ejemplo: Valoración de CH3COOH Vs NaOH
- Valoración de ácido débil-base débil: Este tipo de valoración no es muy práctico. Aquí tanto el ácido como la base son muy débiles por lo que no se ionizan completamente. Por lo tanto, es difícil determinar el rango de pH alrededor del punto final y es difícil elegir un indicador adecuado para este tipo de valoración.
- Ejemplo: Valoración de CH3COOH Vs NH4OH
¿Cómo se determina la fuerza de un determinado ácido o base?
La determinación de la fuerza se basa en la Ley de los Equivalentes. Según esta ley, el número de equivalencias de la sustancia a valorar es igual al número de equivalencias del valorante utilizado.
Consideremos una valoración ácido-álcali. V1 cm3 es el de una solución ácida de normalidad N1 necesaria para neutralizar V2 cm3 de una base de normalidad N2.
Sabemos que 1000 cm3 de disolución ácida 1N contiene ácido = 1 gramo equivalente
V1 cm3 de disolución ácida 1N contiene ácido= V1/1000 gramos equivalentes
Por tanto, el número de gramos equivalentes de ácido en V1 cm3 de disolución ácida N1 es; 
De manera similar, el número de equivalentes en gramos de base en V2 cm3 de solución básica N2 es; 
Por la ley de los equivalentes, en el punto final, 
i.e, 
Esto se llama Ecuación de Normalidad.
De forma similar, la ecuación de Molaridad puede escribirse como,
Aquí determinamos la fuerza del HCl valorándolo contra una solución estándar de carbonato de sodio y reaccionan para formar NaCl, CO2 y agua. La reacción química se puede representar como;
Aquí 1 mol de carbonato de sodio reacciona con 2 moles de HCl. Así que según la ecuación de molaridad,
Resultados del aprendizaje
- Los alumnos comprenden los términos: estimación cuantitativa, valoraciones ácido-base, punto final, soluciones patrón, molaridad, molalidad, normalidad e indicadores..
- Los alumnos pueden calcular la fuerza de un determinado ácido o base utilizando las ecuaciones de molaridad o normalidad.
- Los alumnos adquieren la habilidad de preparar la disolución patrón y determinar el punto final.
- Los alumnos adquieren la habilidad de seleccionar los indicadores en función de la naturaleza de la disolución.
- Los alumnos se familiarizan con los aparatos utilizados para la valoración.
- Los alumnos adquieren la habilidad de realizar la valoración utilizando carbonato sódico y ácido clorhídrico en el laboratorio real una vez que visualizan los diferentes pasos.