Titulaciones acido base

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Titulaciones Ácido Base, Ácido Débil, Base Débil, Buffer, Tampón, Curva de Titulación, pH, pKa, Hendersson Haselbach, Punto de Equivalencia, Química Analítica

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Titulaciones acido base

  1. 1. Titulaciones Ácido-Base Titulaciones de Neutralización I.Q. Manuel Arturo Caballero Rdz. Campus Monterrey Norte Universidad del Valle de México Escuela de Ciencias de la Salud Químico Farmaco Biotecnólogo Química Analítica I
  2. 2. Titulaciones Ácido - Base • En este apartado estudiaremos la forma de las curvas de titulación.
  3. 3. Titular Ácido Fuerte con Base Fuerte • Para estudiar las titulaciones se hace una gráfica de pH vs V(mL) de reactivo titulante agregado. • Siempre se inicia escribiendo la ecuación química de la reacción entre el titulante y el analito.
  4. 4. • Ejemplo: Titular 50 mL de KOH 0.02 M con HBr 0.1 M. • Reacción simplificada: H+ + OH-  H2O. Se asume que la reacción es completa. • Cualquier cantidad de H+ agregada consume una cantidad estequiométricamente equivalente de OH-.
  5. 5. • Para empezar el análisis, calculemos el volumen total que en teoría requerimos para llegar al punto de equivalencia:
  6. 6. • Para estas titulaciones se tienen 3 regiones de la curva de titulación: – Antes del punto de equivalencia (pH definido por el exceso de OH-). – En el punto de equivalencia (la disociación del agua define el pH). – Después del punto de equivalencia (el exceso de H+ define el pH).
  7. 7. Región 1: Antes del punto de eq • Al agregar 3 mL de HBr, se han titulado tres décimos del analito. La [OH-] en ese punto es
  8. 8. Región 2: En el punto de eq • Aquí la cantidad de H+ agregada es la necesaria para reaccionar con todo el OH- del analito. • La disociación del agua determina el pH. Kw = x2 x = 1×10-7 M pH = 7.00 • En el punto de equivalencia de la titulación de cualquier base (o ácido) fuerte con un ácido (o base fuerte), el pH será de 7 a 25°C.
  9. 9. Región 3: Después del punto de eq • Se añade un exceso de HBr a la solución. La concentración del exceso de H+ en, digamos, 10.50 mL será
  10. 10. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Curva de titulación entre ácido y base fuertes
  11. 11. La curva se caracteriza por • Cambio brusco del pH en la cercanía del punto de equivalencia. • La pendiente (dpH/dVa) es máxima en el punto de equivalencia. • El punto de equivalencia se encuentra en el pH = 7.
  12. 12. Titular Ácido Débil con Base Fuerte • Usar NaOH 0.1 M para titular 50 mL de MES 0.02 M [ácido 2-(N-morfolino)etanosulfónico] • Primero escribimos la reacción
  13. 13. • “Las especies fuerte y débil siempre reaccionan de manera completa.” • Iniciemos calculando el volumen de base necesario para llegar al pto equivalencia.
  14. 14. • Los cálculos para problema de titulación son de 4 tipos: 1. Antes de añadir la base: Sólo hay HA en agua y su disociación parcial aporta el pH. HA  H+ + A- 2. Al añadir la base pero antes del pto eq: Se tiene una mezcla de HA sin reaccionar y el A- que se está creando. Aparece un buffer. La ecuación de Henderson-Hasselbalch nos puede proporcionar el pH.
  15. 15. • Los cálculos para problema de titulación son de 4 tipos: 3. Punto de equivalencia: Todo el HA se ha convertido en A-. Lo que tenemos es como si hubiéramos hecho una sol’n de A- en agua. Tenemos ahora una base débil y su pH está dado por su asociación A- + H2O  HA + OH- 4. Después del pto eq: Entra un exceso de OH- a la solución de A- . Es una buena aproximación suponer que la base fuerte impone el pH de la solución.
  16. 16. Región 1: Antes de agregar base • Se tiene una solución de HA 0.02 M en el que pKa = 6.15. Éste es simplemente un problema de un ácido débil.
  17. 17. Región 2: Antes del pto equivalencia • Al agregar OH- se tiene una mezcla de HA y A- creada por la reacción de titulación. Esta mezcla es un buffer. Henderson-Hasselbach nos auxilia con el cálculo de pH una vez que se conoce el cociente [A-]/[HA]. • Supóngase que se agregan 3 mL de NaOH. Puesto que el Ve = 10.00 mL, entonces la base agregada a este momento es la requerida para reaccionar con tres décimos de HA.
  18. 18. Región 2: Antes del pto equivalencia
  19. 19. Región 2: Antes del pto equivalencia • ¿Qué sucede cuando el Volumen de base añadido es ½Ve?
  20. 20. Región 2: Antes del pto equivalencia • Cuando se tiene una curva experimental de titulación, se puede encontrar el valor aproximado de pKa leyendo el pH cuando Vb = ½Ve, donde Vb es el volumen de base añadido. • Para obtener un valor de pKa real es necesario considerar la fuerza iónica y los coeficientes de actividad.
  21. 21. Región 2: Antes del pto equivalencia • Consejo: Siempre que se reconozca una mezcla de HA y A- en cualquier solución, debe advertirse que es un buffer. • Su pH se puede calcular conociendo el cociente [A-]/[HA]. • Es necesario aprender a reconocer los buffers. Acechan en cualquier rincón de la química ácido-base.
  22. 22. Región 3: En el pto equivalencia • La solución resultante “sólo” contiene A-. Se trata de una base débil. Para calcular su pH se resuelve un problema de equilibrio de su asociación con el agua.
  23. 23. Región 3: En el pto equivalencia • La única dificultad es encontrar el nuevo volumen y la nueva concentración formal de A-. Hubo una dilución por la adición de reactivo titulante.
  24. 24. Región 3: En el pto equivalencia • En el punto de equivalencia, de esta titulación, el pH es 9.18. No es 7. • En el caso de una titulación de un ácido débil, el pH en el punto de equivalencia siempre se sitúa por encima de 7, puesto que en ese punto el ácido se transforma en su base conjugada.
  25. 25. Región 4: Después del pto equival • El pH depende únicamente de la NaOH agregada en exceso. Justo al agregar 0.10 mL en exceso tenemos:
  26. 26. La máxima capacidad tamponadora se presenta cuando pH = pKa. Esto es, la solución resiste mejor los cambios en el pH cuando pH = pKa, y es justo cuando la pendiente dpH/dVb se encuentra en su valor mínimo.
  27. 27. Es impráctico titular un ácido o una base cuando son demasiado débiles o cuando están demasiado diluidos.

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