Modulo 6. Volumetria Acido-Base

7/29/2019 Modulo 6. Volumetria Acido-Base

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VOLUMETRAS

Introduccin a los mtodos

volumtricos de anlisis


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VOLUMETRA:Mtodo de anlisis que consiste en la medida precisa

del volumen de un reactivo en disolucin de concentracinperfectamente conocida que reacciona estequiometricamentecon el analito contenido en la muestra disuelta.Los clculos son siempre estequiomtricos.

NomenclaturaReaccin volumtrica: Reaccin qumica sobre la que se basael mtodo.*Agente valorante: Sustancia en disolucin de concentracin

conocida (estndar). Se coloca en la bureta.*Punto Final (P.F.) : momento en el que se visualiza o detecta elpunto de equivalencia (p.e.) de la reaccin volumtrica.*Indicador : sustancia o tcnica que visualiza o detecta elpunto final de la equivalencia.


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Fundamento:1. La reaccin volumtrica ha de ser completa y estequio-

mtrica.

2. El volumen de la disolucin de analito (sustancia a valorar)debe de ser fcilmente manejable .3. El valorante se adiciona progresivamente de forma que

su consumo se monitoriza fcilmente.( Vc Nc=VcNx)

Tcnicas volumtricas

El agente valorante se dispone en una buretaEl analito se dispone junto con el indicador en el matraz

volumtrico ( Erlenmeyer).

Volumetra directa: se usa el procedimiento convencionalVolumetra inversa (por retroceso): se aade exceso conocido devalorante y se valora el exceso por retroceso.


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INSTRUMENTACIN

Material volumtrico:

Pipetas: sirven para medir el volumen de muestra

Bureta: contiene el agente valorante y mide suconsumo

Matraces: sirven para preparar disoluciones deconcentracin conocida

Agitadores: facilitan la homogeneidad de la

reaccin volumtrica


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bureta

soporte bureta

agitador magntico

matraz Erlenmeyer

Instrumentacin volumtrica


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MATERIAL DISEADOPARA DESCARGAR(Lquidos)

MATERIAL DISEADOPARA CONTENER

pipetagraduada

pipetaAforada o

volumetrica

bureta

matraz

Erlenmeyer

vaso deprecipitados

matrazAforado= balon

Volumtrico.

probetagraduada

GRADUADO AFORADO

Material Volumtrico


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Introduccin a los mtodos volumtricosde anlisis

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probeta

matraz

Erlenmeyer

vaso de

precipitados

pipeta graduada

MATERIAL VOLUMETRICO GRADUADO


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Introduccin a los mtodos volumtricosde anlisis

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MATERIAL VOLUMETRICO AFORADO

matraz aforado

buretapipeta aforada

pipeta automtica


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Definiciones importantes

Punto de equivalencia: punto en el que la cantidad deagente valorante y de sustancia valorada, coincidenestequiomtricamente

Punto final: punto experimental en el que se detecta

el punto de equivalencia.

Indicador: sustancia o tcnica que permite visualizar odetectar el punto final

Si ambos puntos no coinciden tiene lugar el error volumtrico


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Caractersticas de la reaccin volumtrica

R + X RX

Selectiva

Estequiomtrica

Rpida

Cuantitativa ( se complete en un 99.9%)

Punto final detectable

Estos requisitos son comunes a cualquier mtodo qumico!


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Clasificacin de las volumetras

1. Volumetras cido-base (protolticas)2. Volumetras de precipitacin3. Volumetras REDOX4. Volumetras de complejacin (complexometras,

quelatometras)

Requisitos de la reaccin volumtrica:1. Constantes elevadas

2. Cinticas favorables3. Indicadores adecuados

SIEMPRE SE REQUIEREN ESTNDARES!


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UNOS EJ EMPLOS

HAc + OH- Ac- + H2O (Acido Base)

Mg2+ + Y4- MgY2- ( precipitacin)

Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+ ( Redox)

Ag+ + Cl- AgCl(s) ( Complexometria)


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Caractersticas comunes de las volumetras

1 Es preciso disponer de estndares del agente valorante.

2 Es preciso disponer de un sistema indicador del punto final (qumico o instrumental).

3 Se hace necesario conocer la curva de valoracin:representacin grfica de la variacin de concentracin

de la sustancia valorada (analito) con las cantidadescrecientes (volumen) de agente valorante c = f(v) o

% (valoracin) = f(v)Debe presentar saltos ntidos en las proximidades del P.E.* A veces se representa la funcin pC = -logC frente a volumen aadido


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VOLUMETRIASACIDO - BASE


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CONCEPTO DE EQUILIBRIO CIDO-BASE

El estudio de los equilibrios cido-base constituye el fundamento delas valoraciones cido-base o volumetras de neutralizacin.

CONCEPTO DE CIDOS Y BASES

cido Especie que puede producir un protn transformndose en una base(carcter protognico)

Especie capaz de aceptar un protn transformndose en un cido

(carcter protoflico)

Base

ACIDO + H2O BASE + H3O+

PAR CONJUGADOCIDO/BASE

El cido y la base son mutuamentedependientes en este equilibrio:

SISTEMA CONJ UGADO

BASE + H2O ACIDO + OH-

Kb = cte. de basicidad

Kb =OH-ACIDO

BASEKa = cte. de acidez

ACIDOK

a

=H3O+BASE


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Estos equilibrios NO PUEDEN DARSE AISLADAMENTE, para que la reaccin seproduzca son necesarios DOS SISTEMAS CONJUGADOS CIDO-BASE

Una REACCIN CIDO-BASE consiste en la transferencia de un protn de unsistema conjugado a otro

ACIDO1 + BASE2 BASE1 + ACIDO2

Generalmente el segundo sistema es el disolvente y como el msfrecuente es el agua:

HCl + H2O Cl- + H3O+

HAc + H2O Ac- + H3O+

H2O + NH3 OH- + NH4+

El catin H3O+

(in hidronio) es el cido conjugado de la base H2O

El anin OH

(in hidrxido o hidroxilo)es la base conjugada del cido H2O


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Sal de cido fuerte y base fuerte: NaCl

Sal de cido fuerte y base dbil: NH4Cl

Sal de cido dbil y base fuerte: NaAc

Sal de cido dbil y base dbil: NH4Ac

Ejemplos:

Una vez disociada el catin o el anin de la sal puede reaccionar con el agua:

Ac + H2O HAc + OH Kb

Son electrolitos fuertes que en disolucin acuosa se disocian completamente:

NaAc Na+ + Ac

c c c

NH4Cl NH4+ + Cl

NH4+

+ H2O NH4OH + H3O+

Ka

Producto de reaccin de un cido con una base.Sal


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El agua tiene carcter ANFIPRTICO, puede comportarse como cido y como base:

H2OBasefrente acidos

cidofrente a

bases

H2O + H2O H3O+ + OH

(cido 1) (base 1)(base 2) (cido 2)

Reaccin de autoprotlisis

CTE DE AUTOPROTOLISIS DEL AGUA

PRODUCTO INICO DEL AGUAKW = H3O

+ OH

El valor de Kw aumenta con la T

pKw = - log KwKW = 1,00 . 10 -14 a 25 C

En agua pura: H3O+ = OH = Kw = 10 7 M


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Concepto y escala de pH

pH = - log a H3O+ = - log H3O+

pOH = - log OH

H3O+ = 10 - pH OH = 10 -pOH

Srensen (1929)

Segn la IUPAC:

El pH es igual al menos logaritmo decimal de la actividad del protn

Escala de pH

pH + pOH = pKW

Escala de 14 unidades a 25 C

pH disolucin1,00 M en H3O+

pH disolucin1,00 M en OH-

CIDO NEUTRO BSICO

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pH de varias sustancias

Bicarbonato sdico

Lago Ontario

Orina humanaSaliva, pH 5,7-7,1

ALCALINO

CIDO

Lechada de magnesia

Amoniaco

Leja

Agua de mar

Sangre humana

Zumo de tomate

Zumo de limn

Manzanas

pH medio del agua de lluviaToronto, febrero 1979

Leche

Agua de lluvia tericamente pura, pH 5,6

pH NEUTRO

pH letal para la mayora de los peces, pH 4,5-5,0

Vinagre

La lluvia ms cida registrada en USA

cido de una batera


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FUERZA DE CIDOS Y BASES

FUERZALa facilidad de un cido para ceder un protny la de una base para aceptarlo

Cuando un cido o una base se disuelve en agua se disocia o se ioniza:

TOTALMENTE: cidos o bases FUERTES Ka o Kb

PARCIALMENTE: cidos o bases DBILES Ka o Kb finita

cidofuerte

cidodbil

Basefuerte

Basedbil

Cede fcilmente un protn

Acepta fcilmente un protn

Cede con dificultad un protn

Acepta un protn con dificultad

Ejemplos:

HCl, HClO4, HNO3, H2SO4

NaOH, KOH, Ba(OH)2, Ca(OH)2

CH3COOH, H2CO3, HCN, HF

NH3,C6H5NH2, CH3NH3Cl


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Relacin entre Ka y Kb de un par cido-base conjugado

Ka =H3O+

HA

A-

Kb =OH-HA

A-

HA+ H2O A + H3O+

A- + H2O HA+ OH

Ka . Kb = H3O

+

HAA

-

. OH-

HAA-

= H3O+ . OH- = KW

Cuanto mayor es Ka menor es KbCuanto ms fuerte es un cido, msdbil es su base conjugada y viceversa

Ka . Kb = KW pKa + pKb = pKW


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En el caso de un cido diprtico:

H2O + H2A HA

+ H3O+

HA- + H2O H2A+ OHKa1Kb2

KW2 H2O H3O+ + OH

Ka1 . Kb2 = KW

A= + H2O

A= + H3O+HA- + H2O

HA- + OH

Ka2

Kb1

KW2 H2O H3O+ + OH

Ka2 . Kb1 = KW

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