Titulaciones ácido-base

Transcripción

1 Titulaciones ácido-base Contenido de la clase: Introducción Curvas de titulación monofuncionales de ácidos y bases Curvas de titulación polifuncionales de ácidos y bases Comparación de curvas Elección de indicadores Error de titulación Índice de agudeza 17/04/2018 Química Analítica 1

2 Introducción Qué es una titulación Valorando y valorante Fundamento de las titulaciones ácido base o por neutralización. Química Analítica 2

3 Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte Química Analítica 3

4 Efecto de la concentración del valorando y del valorante Química Analítica 4

5 Titulación de un ácido débil con una base fuerte Química Analítica 5

6 Efecto de la concentración del valorando y del valorante Química Analítica 6

7 Efecto de la fuerza del ácido Química Analítica 7

8 Titulación de bases con un ácido fuerte Química Analítica 8

9 Ácidosy bases polifuncionales Los ácidos y bases polifuncionales son ácidos o bases débiles con más de un grupo funcional Los valores de Ka o Kb de los grupos funcionales deben diferir en un factor de por lo menos 10 4 para que sean apreciables las etapas de la titulación En la curva de titulación se observa un salto por cada grupo titulable Se aprovechan los puntos de equivalencia individuales para el análisis cuantitativo de los componentes de las muestras Química Analítica 9

10 Titulación de un ácido diprótico con hidróxido de sodio Química Analítica 10

11 Ácido fosfórico pka H 3 PO 4 + H 2 O H 3 O + + H 2 PO 4 - Ka 1 2,12 H 2 PO 4- + H 2 O H 3 O + + HPO 4 2- Ka 2 7,21 HPO H 2 O H 3 O + + PO 4 3- Ka 3 12,32 Química Analítica 11

12 Equivalentes de hidróxido agregados Ft Química Analítica 12

13 Titulación de fosfato con ácido fuerte Curva de ph en función de volumen de valorante para la titulación de una alícuota de 10,0 ml de Na 3 PO 4 0,100 M con HCl 0,100 M Química Analítica 13

14 Titulación de carbonato CO 3 Na 2 CO Na + Valores pkb CO H 2 O CO 3 H - + OH - Kb 1 3,68 CO 3 H - + H 2 O CO 3 H 2 + OH - Kb 2 7,62 Química Analítica 14

15 Curva de titulación Base polifuncional: Na 2 CO 3 Química Analítica 15

16 Curvas de titulación de ácidos polipróticos con NaOH 0,1000 M. Se titulan 25,00 ml de H 3 PO 4 0,1000 M (curva A), ácido oxálico 0,1000 M (curva B) y H 2 SO 4 0,1000 M (curva C). Química Analítica 16

17 Química Analítica 17

18 Indicador Intervalo de Transición (ph) Color de la forma ácida Color de la forma básica Violeta de metilo 0,0 1,6 Amarillo Azul Rojo de cresol 0,2 1,8 Rojo Amarillo Azul de timol 1,2 1,8 Rojo Amarillo Púrpura de cresol 1,2 2,8 Rojo Amarillo Eritrosina disodica 2,2 3,6 Anaranjado Rojo Anaranjado de metilo 3,1 4,4 Rojo Anaranjado Rojo Congo 3,0 5,0 Violeta Rojo Anaranjado de etilo 3,4 4,8 Rojo Amarillo Verde de bromocresol 3,8 5,4 Amarillo Azul Rojo de metilo 4,8 6,0 Rojo Amarillo Rojo de clorofenol 4,8 6,4 Amarillo Rojo Púrpura de bromocresol 5,2 6,8 Amarillo Púrpura p-nitrofenol 5,6 7,6 Incoloro Amarillo Tornasol 5,0 8,0 Rojo Azul Azul de bromotimol 6,0 7,6 Amarillo Azul Rojo de fenol 6,4 8,0 Amarillo Rojo Rojo neutro 6,8 8,0 Rojo Naranja Rojo de cresol 7,2 8,8 Amarillo Rojo -Naftolftaléina 7,3 8,7 Amarillo Azul Púrpura de cresol 7,6 9,2 Amarillo Púrpura I n d i c a d o r e s Azul de timol 8,0 9,6 Amarillo Azul Fenolftaleína 8,0 9,6 Incoloro Rojo Timolftaleína 8,3 10,5 Incoloro Azul Amarillo de alizarina 10,1 12,0 Amarillo Naranja-rojo Nitramina 10,8 13,0 Incoloro Naranja-café Tropeolina O 11,1 12,7 Amarillo Naranja Química Analítica 18

19 Indicadores Ka In H O 3 InH InH + H2O In - + H3O + color ácido color básico color ácido puro cuando: In 1 InH 10 color básico puro cuando: In 10 InH 1 intervalo de ph del indicador = pka ± 1 Química Analítica 19

20 Selección del indicador Química Analítica 20

21 Selección del indicador Química Analítica 21

22 Error de titulación E T = V f V e Et V f V V e e También lo podemos expresar como: E T = f t 1 Química Analítica 22

23 Cálculo del error de titulación para la valoración de un ácido fuerte con base fuerte: E T ft 1 OH H C Af C AF N V A A VA V B N N A A N N B B E T OH H 100 % ( ft 1) 100 CAf Cálculo del error de titulación para la valoración de una base fuerte con un ácido fuerte: E T H OH 100 % ( ft 1) 100 CBf Química Analítica 23

24 Cálculo del error de titulación para la valoración de un ácido débil con base fuerte: E T ft1 OH H H C Af H Ka E T % (ft 1) 100 OH H H C H Af Ka 100 Cálculo del error de titulación para la valoración de una base débil con ácido fuerte: E T % (ft 1) 100 H OH OH C OH Bf Kb 100 Química Analítica 24

25 Índice de agudeza Pendiente de la curva: S ΔpH Δft Valor de la pendiente de la curva en el punto de equivalencia: η ΔpH Δft p.e. Química Analítica 25

26 Para ácidos o bases fuertes la expresión que se utiliza para calcularlo es: N N A A N B N B Para ácidos débiles: 0,2 Para bases débiles: N N A A N N B B Ka Kw 0,2 N N A A N N B B Kb Kw Química Analítica 26

27 Índice de agudeza El log se aproxima al salto de la curva. Por ejemplo: para un ácido débil de Ka = 10-5 y N A = N B = 0.1, resulta = 1400 y log = 3,1 El salto de la curva es de aproximadamente 3 unidades de ph Valor mayor a 1000: indicadores visuales Valor entre 100 y 1000: potenciometría Valor inferior a 100: medios no acuosos Química Analítica 27

28 Bibliografía Guía de TP, Primera parte. Cap. 9, y Segunda Parte. Cap. 10 Guía de Problemas, Primera Parte. Cap. 4 Análisis Químico Cuantitativo, Daniel Harris. Química Analítica, Skoog/ West / Holler / Crouch. Química Analítica 28