Volumetrías ácido-base. Curvas de valoración

Una volumetría o valoración ácido-base es una técnica de análisis que permite determinar la concentración de una disolución a partir de su reacción ácido-base con otra disolución de concentración conocida.

La volumetría de un ácido se denomina acidimetría y la de una base, alcalimetría.

Cuando un ácido entra en contacto con una base se produce una reacción de neutralización, formándose una sal y agua.
La neutralización se produce por la unión de de los iones H+ del ácido y los OH- de la base, para formar una sal y agua:

⇒ Ácido:                   HA → H+ + A-
⇒ Base:                     BOH→ B+ + OH-
                              --------------------------------
⇒ Neutralización:      HA + BOH → BA (sal) + H2O (agua)

Ejemplos de neutralización ácido-base:
  • HCl + KOH → KCl + H2O
  • H2SO4 + 2 NaOH  → Na2SO4+ H2O

Procedimiento valoración ácido-base en el laboratorio

En las acidimetrías (valoración de un ácido) el reactivo valorante es una base fuerte (NaOH), mientras que en las alcalimetrías (valoración de una base) el reactivo es un ácido fuerte (HCl).

En el matraz Erlenmeyer se coloca un volumen conocido de la disolución cuyo volumen se quiere determinar, añadiendo un indicador ácido-base.

En la bureta se agrega el reactivo valorante y se deja caer éste lentamente controlando el flujo con la llave, hasta que el indicador cambia de color, alcanzando el punto final de la valoración.

Cuando el número de moles de protones (H+) y de iones hidroxilo (OH-) se igualan se dice que se ha alcanzado el punto de equivalencia.

Titolazione

Una vez alcanzado el punto final (cambio de color) se determina la molaridad de la sustancia a valorar considerando que el número de moles de H3O+ coincide con el de OH-:

Va · [H3O+] = Vb · [OH-]

Va = volumen de protones (ácido)
Vb = volumen de hidróxidos (base)


Curvas de valoración

La forma de la curva de valoración medida con un pH-metro varía en función de la fortaleza del ácido o base que queramos valorar:
  • Ácido fuerte (añadimos base fuerte) o base fuerte (añadimos ácido fuerte)
    - inicialmente presenta un pH muy ácido (para el ácido fuerte) o muy básico (para la base fuerte);
    - el pH cambia lentamente, excepto en el punto de equivalencia;
    - en el punto de equivalencia se produce neutralización y el pH final es pH = 7;
    - finaliza con un pH muy básico (para el ácido fuerte) o muy ácido (para la base fuerte);

    Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte

  • Ácido débil (añadimos base fuerte)
    - el pH inicial es menos ácido respecto al ácido fuerte;
    - el salto no es tan brusco como en el caso de los ácidos fuertes;
    - en el punto de equivalencia la disolución no es neutra, debido a la hidrólisis;
    - sal de ácido débil + base fuerte → pH > 7;

    Valoración de un ácido débil con una base fuerte.
    Observar que el rojo de metilo vira muy pronto, no siendo un buen indicador.

  • Base débil (añadimos ácido fuerte)
    - el pH inicial es menos básico respecto a la base fuerte;
    - el salto no es tan brusco como en el caso de los ácidos fuertes;
    - en el punto de equivalencia la disolución no es neutra, debido a la hidrólisis;
    - sal de base débil + ácido fuerte → pH < 7;