2016 Introduccion-volumetria ac

ANÁLISIS
VOLUMÉTRICO
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
 La volumetría pertenece a los métodos
clásicos de cuantificación
 En el análisis volumétrico se determina la
concentración de un analito en una solución
por reacción con una sustancia patrón
 Se denomina volumetría porque se mide el
volumen que reacciona con el analito
Ejemplo: valoración de una solución de KMnO4
2 MnO4- + 5 C2O4H2 + 6 H+
analito
2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
patrón
Peso de patrón
primario (precisión
de 0.1 mg)
ej: 0,1003 g
1 mol patrón — 90,000 g
1,114x10-3 moles patrón 0,1003 g
Ejemplo: valoración de una solución de KMnO4
2 MnO4- + 5 C2O4H2 + 6 H+
2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O
ej: 21,01 mL
5 mol patrón — 2 mol MnO41,114x10-3 mol patrón → 4,456x10-4 mol MnO44,456x10-4 mol MnO4- — 21,01 mL
0,02121 M
1000 mL
Ejemplo: valoración de una solución de KMnO4
Cerca del punto final
Punto final
Definiciones de punto de equivalencia
y punto final
Punto de equivalencia (PE)
Se alcanza por combinación estequiométrica de los
reactivos. Es el resultado teórico que se busca en
una valoración.
Punto final (PF)
Se mide a través del cambio brusco de alguna
propiedad de la solución cuando se alcanza el PE:
variación del color de la solución, formación de un
precipitado, modificación del potencial eléctrico.
Diferencia entre PE y PF: error volumétrico
Requisitos de las reacciones utilizadas
en volumetría
Pueden implicar equilibrios ácido-base, de
complexión, de precipitación y de óxido-reducción
 Estequiometría definida
 Sin reacciones colaterales con participación de los
reactivos
 Reacción completa
 Reacción rápida
 Se debe disponer de un método para determinar
el punto final
Sustancias patrones
Patrón primario
De alta pureza
No
higroscópico
De alto peso molecular
No eflorescente
Estable en sólido y en solución No se oxide con aire
No absorba CO2 del
aire
Patrón secundario
Es una solución de concentración exactamente
conocida, estandarizada previamente frente a un
patrón primario
Valoración por retorno
Se agrega un exceso de un reactivo a la
solución
de
analito
que
se
quiere
determinar.
El
exceso
de
reactivo
(lo
que
no
reaccionó con el analito) se determina por
valoración con un segundo titulante.
Valoración por retorno
¿Cuándo se emplea valoración por
retorno?
 No existe buen indicador del PF de la
titulación directa.
 El PF de la valoración por retorno es
más nítido que el correspondiente a la
titulación directa.
 La primer reacción es lenta y requiere un
tiempo para completarse.
Curvas de titulación
pH / pM / E
4
3
PE
2
1
0
Volumen de titulante
 = fracción titulada = moles P/moles x
VOLUMETRÍA ÁCIDO-BASE
Ácido fuerte – base fuerte
Ácido débil – base fuerte
Base débil – ácido fuerte
Curva ácido fuerte-base fuerte (monoprótico)
Titulación de 20 mL de HCl 0.1 M con NaOH 0.1 M
H+ + OHAntes del PE
PE
Después del PE
H2O
exceso de H+
H2O
exceso de OH-
volumen NaOH = 0 mL
+] = C
[H
HCl
Antes del
PE
0 mL < volumen NaOH < 20 mL
[H+] = (moles H+ - moles OH-)x1000/VT
PE
volumen NaOH = 20 mL
[H+] = 10-7
volumen NaOH > 20 mL
Después
[OH-] = (moles OH--moles H+)x1000/VT
del PE
mL NaOH
pH
0
5
10
15
20
25
30
40
50
1.00
1.22
1.48
1.85
7.00
12.05
12.30
12.52
12.62
Antes del PE
PE
Después del PE
Curva de titulación de ácidos
monopróticos fuertes
pH
12
8
7
PE
4
0
0
10
20
30
40
Volumen de NaOH (mL)
Determinación del PF usando indicador
visual
Los indicadores ácido-base son ácidos o bases
orgánicas débiles
AH + H2O
pH = pKI + log
A- + H3O+
KI
[A-]
>10
[AH]
< 0.1
pH = pKI + log 10 = pKI + 1
pH = pKI + log 0.1 = pKI - 1
Rango de
pH = pKI ± 1 viraje del
indicador
Elección de indicador
ácido fuerte-base fuerte
pH
azul de
bromocresol
7
pH
PE
fenolftaleína
heliantina
pH
Volumen de base
7
PE
Volumen de base
7
PE
Volumen de base
Curva ácido débil-base fuerte (monoprótico)
Titulación de 20 mL HAc 0.1 M con NaOH 0.1 M
Antes de comenzar:volumen NaOH = 0 mL
HAc + H2O
Ac- + H3O+
[H+] = √ ka Ca
ka
Curva ácido débil-base fuerte (monoprótico)
Antes del PE: 0 mL < volumen Na(OH) < 20 mL
HAc + OH-
Ac- + H2O
defecto
pH = pKa + log [Ac-]/[AcH]
Curva ácido débil-base fuerte (monoprótico)
Punto de equivalencia:volumen NaOH = 20 mL
Ac- + H2O
[OH-] = √ kb Cb
AcH + OHNo olvidar dilución
Curva ácido débil-base fuerte (monoprótico)
Después del PE: volumen NaOH > 20 mL
exceso de
OH-
Ac- + H2O
AcH + OH-
OH-
Ej: 30 mL NaOH
Exceso de base = 10 mL
[OH-] = (10 mL x 0,1 M)/50 mL = 0,02 M
pOH = 1,70
pH = 12,30
mL NaOH
pH
0
5
10
15
20
25
30
40
50
2.87
4.27
4.74
5.22
8.72
12.05
12.30
12.52
12.63
Antes del PE
PE
Después del PE
Curva de titulación de ácidos monopróticos
débiles
Ka = 1.810-5
pH
12
PE
8.728
4
0
0
10
20
30
40
Volumen de NaOH (mL)
Elección de indicador
ácido débil-base fuerte
heliantina
pH
8.72
fenolftaleína
pH
PE
Volumen de base
8.72
PE
Volumen de base
Curva de titulación de ácidos muy débiles
Ej: H3BO3
Ka = 10-10
Titulación de 20 mL de H3BO3 0.1 M con NaOH 0.1 M
vol OH = 0 mL
vol OH = 10 mL
vol OH = 20 mL
[H+] = √ ka Ca
pH = pKa
[OH-] = √ kb 0.05
-] = 0.120/60
[OH
vol OH = 40 mL
pH = 5.5
pH = 10
pH = 11.35 PE
pH = 12.52
Curva de titulación de H3BO3
pH
11.3
PE
8
4
0
0
10
20
30
40
Volumen de NaOH (mL)
Titulación de ácidos con base fuerte
Resumen
pH
11.3
Ácido fuerte
8.72
Ácido débil
7
Ácido muy débil
0
10
20
30
40
Volumen de NaOH (mL)