capitulo iv valoraciones de neutralización: aplicaciones

CAPITULO IV
VALORACIONES DE
NEUTRALIZACIÓN:
APLICACIONES
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS – U.N.C.
Cátedra de Química Analítica
Asignatura: QUÍMICA ANALÍTICA
APLICACIONES DE LAS VALORACIONES DE NEUTRALIZACIÓN
Las valoraciones de neutralización se utilizan para la determinación de gran número de
especies inorgánicas, orgánicas y bioquímicas que posean propiedades ácidas o básicas. Son
igualmente importantes, sin embargo, muchas aplicaciones indirectas en las cuales se da un paso
intermedio por el que el analito se transforma en un ácido o en una base para ser posteriormente
valorado.
En el laboratorio se acostumbra preparar y estandarizar soluciones valoradas de ácidos y de
bases. Estas soluciones son las que se utilizan en los análisis de acidimetría y alcalimetría.
Se deben considerar los siguientes factores al elegir un ácido para una solución estándar: (1)
ser fuerte, esto es, altamente disociado, (2) No volátil, (3) estable, (4) Sus sales solubles y (5)
No ser un agente oxidante fuerte para que no destruya los compuestos orgánicos que se utilizan
como indicadores.
El ácido clorhídrico y el sulfúrico son los que más se emplean para preparar soluciones
estándar, aunque ninguno de los dos satisface todos los requisitos anteriores. Las sales de cloruro
de plata, de plomo y de mercurio (I) son insolubles, así como los sulfatos de los metales
alcalinotérreos y de plomo. Sin embargo, en la mayoría de las aplicaciones de las titulaciones
ácido-base, esto no representa un problema. El cloruro de hidrógeno es un gas, pero no se
volatiliza en forma apreciable a partir de las soluciones que se preparan en el rango de
concentraciones que normalmente se utiliza, debido a que en solución acuosa está muy disociado.
Rara vez se utiliza el ácido nítrico porque es un agente oxidante fuerte y porque sus
soluciones se descomponen cuando se calientan o exponen a la luz.
Entre las bases que más se utilizan mencionamos el hidróxido de sodio. El hidróxido de
potasio no ofrece ninguna ventaja sobre el de sodio y es más caro.
Las soluciones ácido-base que se emplean en el laboratorio por lo general están en un rango
de concentración cerca de 0,05 a 0,5 N; la mayoría son 0,1 N. Con las soluciones de estas
concentraciones se gastan volúmenes razonables (menores a 50 mL) al titular muestras que
tienen un tamaño conveniente al pesarlas en una balanza analítica.
1. Análisis Elemental: Los elementos susceptibles de este tipo de análisis son en su mayoría no
metales; entre los principales están: carbono, nitrógeno, fósforo, flúor, cloro, bromo, azufre. El
análisis de cada uno de estos elementos implica una etapa (o etapas) preliminar que comprende
la transformación a un ácido o una base inorgánicos que puedan ser valorados.
Nitrógeno: El nitrógeno se encuentra formando parte de muchos materiales de interés, como
proteínas, medicamentos obtenidos por síntesis, fertilizantes, explosivos y aguas potables de
abastecimiento. El análisis del nitrógeno es así de gran importancia tanto en la industria como en
la investigación.
El nitrógeno orgánico se puede determinar por dos métodos: el de Dumas y de Kjeldahl. Este
último es el más utilizado en el análisis químico y es el método patrón para determinar la proteína
contenida en cereales, carnes y otros materiales biológicos.
En el método de Kjeldahl la muestra se descompone con ácido sulfúrico concentrado en caliente,
transformándose el nitrógeno orgánico (de la mayoría de los grupos orgánicos funcionales), en
sulfato de amonio, nitrógeno inorgánico.
El proceso se llama digestión y es la etapa que necesita más tiempo en un análisis por Kjeldahl
(una hora o más). Para mejorar la cinética del proceso, la modificación más satisfactoria consiste
en añadir una sal neutra, como el sulfato de potasio, para incrementar el punto de ebullición del
ácido sulfúrico y por lo tanto la temperatura de digestión de la muestra.
Cuando la descomposición es completa (finaliza la digestión), el matraz y su contenido se enfría,
se diluye y se alcaliniza con hidróxido de sodio concentrado para transformar el amonio en
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amoníaco. El amoníaco liberado se lleva a erlenmeyers receptor por destilación y finalmente se
valora. Para ello, se utilizan dos métodos:
1- El amoníaco destilado se recoge en una solución que contenga un exceso conocido de un
ácido patrón. El exceso se valora con una base patrón. Puede usarse un indicador con un
intervalo de transición ácido, debido a la acidez que el ion amonio presenta en el punto de
equivalencia.
2- Recoger el amoníaco destilado sobre un exceso no medido de ácido bórico que retiene el
amoníaco formando NH4H2BO3 que puede valorarse con una solución patrón de ácido y un
indicador con un intervalo de transición ácido.
2. Sustancias Inorgánicas
Numerosas especies inorgánicas se pueden determinar valorándolas con ácidos o bases fuertes.
Entre ellas el ion amonio, nitratos y nitritos, y derivados del ácido carbónico.
Sales de amonio: las sales de amonio se pueden determinar por transformaciones en amoníaco
con una base fuerte y posterior destilación. El amoníaco liberado se recoge y se valora como en el
método de Kjeldahl.
Nitratos y nitritos: en la determinación de nitratos y nitritos inorgánicos, estas especies se
reducen a ion amonio por la aleación de Devarda (Cu - Al - Zn) en solución fuertemente alcalina y
una vez completada la reacción se destila el amoníaco, este se recoge y se valora como en el
método de Kjeldahl.
Ácidos: La acidez titulable se determina casi siempre con hidróxido de sodio 0,1 N ó 0,5 N y
fenolftaleína o azul de bromotimol como indicador. Hay distintas formas de expresarla:
En términos del ácido que predomina entre los existentes, por ejemplo, en la leche como ácido
láctico, en la mayor parte de las frutas como ácido cítrico, en las manzanas como ácido málico y
en el vinagre como ácido acético.
En términos de equivalencia de peso de un álcali determinado. Por ejemplo, los fosfatos ácidos
utilizados en la levadura en polvo se expresan normalmente en términos de bicarbonato de sodio.
Prácticamente, en todos los análisis bromatológicos y agronómicos la determinación de acidez es
una técnica de rutina. Es de utilidad para determinar la madurez de una fruta, la evolución de una
fermentación, la calidad de los alimentos y su grado de conservación.
En los alimentos, suele presentar dificultades la determinación exacta del punto final a causa de
la presencia de tampones o de sustancias de color oscuro. En tales casos se puede obtener un
punto final muy aproximado usando grandes cantidades de indicador y diluyendo con agua, o
efectuando valoraciones potenciométricas. Éste método se puede aplicar también en casos para
los que no hay indicadores coloreados apropiados o cuando los métodos visuales fallan o son
poco exactos.
El ácido sulfúrico es uno de los productos más importantes de la industria química, de
aplicaciones múltiples: fármacos, curtido de cuero, acumuladores, papel, tintas, refinación de
ceras, fertilizantes, pigmentos en pinturas, mercerización del algodón, galvanizados, etc.
El ácido fosfórico es un ingrediente usual en muchas bebidas refrescantes: actúa proporcionando
la acidez adecuada, potenciando el sabor de los componentes azucarados y como conservante.
MEZCLAS ALCALINAS:
Mezclas de carbonatos -
Mezclas alcalinas :
Método de Warder
Diversas muestras de interés general, tales como soda caústica, cal o aguas naturales deben su
alcalinidad a una o como máximo a dos de las siguientes especies: hidróxidos, carbonatos y/o
bicarbonatos.
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De estas tres especies que confieren alcalinidad sólo son compatibles las mezclas binarias
de
OH- / CO3-2 y CO3-2 / HCO3- . No pueden coexistir HCO3- y OH- al menos en cantidades
mensurables, debido a que reaccionan entre sí: HCO 3- + OH-  CO3-2 + H2O.


Carbonatos e Hidróxidos: Este tipo de mezclas se halla frecuentemente en muchos
productos comerciales. Ejemplos: Soda Solvay (Na2CO3 anhidro), Soda cristal (Na2CO3.10
H2O), donde el NaOH resulta ser una impureza.
Otro ejemplo: el de la soda o potasa caústica (NaOH o KOH) donde los carbonatos son
una impureza infaltable. Hay que recordar que los hidróxidos alcalinos sólidos o en
solución reaccionan con el CO2 del aire y producen la mezcla de hidróxido y carbonato.
El Na2CO3 formado se agrega al NaOH que no llega a carbonatarse y surge así la
mezcla.
Estos productos cáusticos son usados en fabricación de jabón en polvo, en industria del
vidrio, lavado de lanas, fibras textiles artificiales (rayón), industria del papel, cartón, pasta
de celulosa, etc.
Carbonatos y Bicarbonatos: Este tipo de mezclas es común en diversos productos
comerciales, productos químicos y en las aguas naturales y residuales. El CO 2 actúa sobre
los carbonatos que circulan en el agua produciendo una conversión parcial del carbonato en
bicarbonato, originándose así la mezcla.
Existen dos métodos muy difundidos para resolver este tipo de mezclas que son conocidos
bajo los nombres de Método de Warder (éste es el más utilizado) y Método de Winkler.
Ambos están basados en la realización de titulaciones utilizando indicadores que poseen
distintos rangos de viraje: uno de intervalo alcalino ( fenolftaleína) y otro de intervalo ácido
(heliantina)
.
El método de Warder consiste en titular una mezcla alcalina con ácido clorhídrico valorado
usando sucesivamente dos indicadores de pH: fenolftaleína y heliantina. Puede llevarse a cabo
sobre una porción única de muestra (esto es lo habitualmente usado) o sobre dos iguales de ella.
Cualquiera sea el caso, permite decidir qué componentes se encuentran presentes y la
concentración de cada uno de ellos. La composición de la solución se calculará a partir de los
volúmenes relativos de ácido patrón, necesarios para valorar la muestra. Una vez establecida la
composición, los datos del volumen se pueden utilizar para hallar la cantidad de cada componente
en la muestra.
Recordar que el H2CO3 es un ácido débil diprótico que ioniza en dos fases, por lo tanto tiene K 1 y
K2. El primer Ka de ácido carbónico es Ka1= 4,6 x 10-7 (su pKa1 es de 6,34) y el segundo Ka2= 4,4 x
10-11 (su pKa2 es de 10,36) por lo que existe una diferencia de 4,02 unidades podemos esperar una
clara inflexión en la curva de titulación. Las reacciones que ocurren son las siguientes:
H2 CO3  HCO3- + H +
Ka1= 4,6 . 10-7
-2
+
HCO3
 CO3
+ H
Ka2= 4,4 . 10-11
Lo que se acostumbra es titular el ión carbonato como una base, con un ácido fuerte como
titulante. En este caso se obtienen dos inflexiones claras; como se muestra en la figura 1, y
corresponden a las reacciones iónicas vistas anteriormente. Observando la curva de titulación
para carbonatos y la disponibilidad de indicadores adecuados podemos evidenciar los distintos
puntos finales. En el primer punto final, el pH de la solución de NaHCO 3 es igual a 8,35 y la
fenolftaleína, cuyo rango de pH es de 8,2 a 9,6; es un indicador adecuado. La heliantina tiene un
rango de pH de 3,1 a 4,4 y es el indicador apropiado para el segundo punto final. Una solución
saturada de CO2 tiene un pH cercano a 3,9.
Recordar:
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Indicador
Fenolftaleína
Heliantina
Rango de
viraje
8,2 a 9,6
3,1 a 4,4
Color
ácido
incoloro
rojo
básico
rojo fucsia
amarillo
Figura 1. Curva de titulación del Na2CO3; 2,5 mmol de Na2CO3 titulados con HCl 0,1M
(tomado de “Química Analítica Cuantitativa”. Day - Underwood)
En las titulaciones de las mezclas de carbonatos y bicarbonatos o carbonatos e hidróxidos, se
pueden titular con HCl estándar hasta los dos puntos finales que se mencionaron antes.
Como se puede ver en la figura 2, en el punto final de la fenolftaleína el NaOH está
completamente neutralizado, la mitad del Na 2CO3 está neutralizada y el HCO3 no ha
reaccionado.
El bicarbonato se neutraliza en el punto final de la heliantina. El NaOH requiere sólo unas
cuantas gotas de titulante para ir de un pH de 8 hasta un pH de 4 y esto se puede corregir
corriendo una prueba en blanco con el indicador.
Figura 2. Curvas de titulación de NaOH y Na2CO3; 50 mL de solución 0,1M titulados con HCl 0,1M.
(tomado de “Química Analítica Cuantitativa”. Day - Underwood)
Las reacciones correspondientes de carbonatos y bicarbonatos y de carbonatos e hidróxidos son:
VF  es el volumen en mililitros del ácido que se utilizó desde el inicio de la titulación hasta
el punto final de la fenolftaleína (incolora).
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VT (VTH)  es el volumen gastado desde el inicio hasta el punto final con heliantina.(sin recargar la bureta)
VH  es el volumen gastado a partir del punto final de la fenolftaleína hasta el de la heliantina, sin recargar
la bureta.
CO32- y HCO3-
OH- y CO32-
VF
Na2CO3 + HCl  HCO3- + NaCl
HCO3- + HCl  ≠
Valoro sólo ½ de CO32-
VF
NaOH + HCl  NaCl + H2O
Na2CO3 + HCl  NaCl + NaHCO3
Valoro todos los OH- y ½ de CO32-
VH
HCO3- + HCl  CO2 + H2O
HCO3- + HCl  CO2 + H2O
Valoro ½ de CO32- y todos los HCO3-
VH
HCO3- + HCl  CO2 + H2O
Valoro ½ de CO32-
Recordar que el NaOH reacciona por completo en la primera etapa,(de pH=13 pasa a pH=7) que el
NaHCO3 reacciona sólo en la segunda etapa (pasa de pH=8,3 a pH=3,9) y que el Na 2CO3 (pH=12)
reacciona en las dos etapas utilizando igual volumen de titulante en cada una de ellas. La mezcla de NaOH
y de NaHCO3 no se considera, ya que estos dos compuestos reaccionan entre sí: HCO3- + OH-  CO3=
+ H2O
El producto resultante es una mezcla, ya sea de CO 3= y OH-, de HCO3- y CO3= o bien sólo CO3= u
OH- según las cantidades relativas de estos dos compuestos presentes en la muestra.
Ejemplo. Una solución que se quiere analizar contiene NaHCO3, Na2CO3, NaOH solos o en cualquier combinación
posible de estos solutos. En la valoración de una alícuota de 50 mL al virar la fenolftaleína se gastaron 12,6 mL de HCl
0,100 N hasta su viraje. Sin recargar la bureta se agrega heliantina y se necesitaron para su valoración total 48,6 mL.
Hallar la composición y las concentraciones de los solutos en la solución original en g%mL
Una solución que contenga sólo hidróxido de sodio utilizará un volumen cualquiera de ácido con fenolftaleína,
distinto de cero (VF  0). Al agregar heliantina el indicador virará sin necesidad del agregado de ácido, por lo que VH = 0.
Si la solución sólo contiene carbonato de sodio, el volumen de ácido necesario para valorar con heliantina será
igual al necesario para hacerlo con fenolftaleína.
Ninguna de estas dos situaciones se ajusta a los datos experimentales, por lo que debemos realizar
transformaciones. Debido a que VH  2 x VF (en el ejemplo: 36 mL > 2 x 12,6 mL) la solución, además de Na2CO3 (2 x VF=
25,2 mL) debe contener NaHCO3 (VH - VF =36 – 12,6= 23,4 mL). Con estos volúmenes obtenidos pedemos calcular la
concentración de cada componente.
Teniendo en cuenta la relación fundamental entre titulante y analitos:
1000 mL HCl 0,1N
neutralizan 40 g. NaOH 0,1N
106/2g Na 2CO3 0,1 N
84g NaHCO30,1N
Datos: Muestra 50 mL
VF = 12,6 mL HCl 0,1 N
VTH= 48,6 mL HCl 0,1 N
VH= 36 mL HCl 0,1 N
Vol. de HCl correspondiente a CO3-2 = 2 x VF = 2 x 12,6= 25,2 mL
Vol. de HCl correspondiente a HCO3- = VH - VF = 36 - 12,6= 23,4 mL
1000 mL HCl 0,1N
25,2 mL HCl 0,1N
50 mL Muestra
100 mL
5,3 g Na2CO3
x= 0,1335
0,1335
x= 0,267 g%mL Na2CO3
1000 mL HCl 0,1N
23,4 mL HCl 0,1N
8,4 g NaHCO3
x= 0,1965
50 mL Muestra
0,1965
100 mL
x= 0,393 g%mL NaHCO3
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GUÍA TEÓRICA
APLICACIONES - VOLUMETRÍA DE NEUTRALIZACIÓN
1. ¿Qué factores se deben considerar al elegir un ácido para ser utilizado como solución
estándar? ¿Cuáles son los ácidos y las bases más utilizados para preparar soluciones
patrón?
2. Una aplicación importante de las titulaciones ácido - base es la determinación de
nitrógeno. Explique por medio de un esquema el procedimiento para nitrógeno orgánico e
inorgánico.
3. Explique brevemente de qué manera se determina la acidez total de un analito y cómo se
puede expresar.
4. ¿Cuáles son las mezclas binarias que confieren alcalinidad compatible? ¿Cuáles no
pueden coexistir y porque?
5. Indique el fundamento del Método de Warder para mezclas alcalinas.
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6. Complete el siguiente cuadro con las reacciones químicas involucradas en mezclas
alcalinas
CO3-2 y HCO3-
OH- y CO3-2
VF
VF
VH
VH
7. Complete el cuadro
Relaciones de volúmenes en las titulaciones (mL) de HCl
Relación para una
Cálculo de mililitros de
Componentes
identificación cualitativa
componente presente
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
NaOH + Na2CO3
NaHCO3 + Na2CO3
8. Explique los siguientes términos:
VF:
VT (VTH):
VH:
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TRABAJO PRÁCTICO Nº 4
APLICACIONES DE VOLUMETRÍA DE NEUTRALIZACIÓN
MEZCLAS ALCALINAS
-
ACIDEZ
DETERMINACIÓN DE MEZCLAS DE CARBONATOS
Diversas muestras de interés general, tales como soda caústica, cal o aguas naturales
deben su alcalinidad a una o como máximo a dos de las siguientes especies: hidróxidos,
carbonatos y/o bicarbonatos.
De estas tres especies que confieren alcalinidad sólo son compatibles las mezclas binarias
de
OH- / CO3-2 y CO3-2 / HCO3- . No pueden coexistir HCO3- y OH- al menos en cantidades
mensurables, debido a que reaccionan entre sí: HCO 3- + OH-  CO3-2 + H2O.
Existen dos métodos muy difundidos para resolver este tipo de mezclas que son conocidos
bajo los nombres de Método de Warder y Método de Winkler. Ambos están basados en la
realización de dos titulaciones utilizando indicadores que poseen distintos rangos de viraje.
El método de Warder (es el más utilizado) puede llevarse a cabo sobre una porción única
de muestra o sobre dos iguales de ella. Cualquiera sea el caso, permite decidir qué componentes
se encuentran presentes y la concentración de cada uno de ellos mediante una titulación con un
ácido estándar y utilizando sucesivamente fenolftaleína y heliantina.
Se llamará VF al volumen de ácido normalizado necesario para producir la decoloración de la
fenolftaleína y VH al volumen de ácido, contando a partir de VF, necesario para producir el cambio
de color del indicador heliantina;(del amarillo al anaranjado rojizo) y VTH al volumen total de ácido
contado desde el enrase hasta el viraje de la heliantina.
De acuerdo a la composición cualitativa de la muestra, se presentan las siguientes situaciones:

La muestra no contiene ninguna de las especies alcalinas, entonces VF = 0 y VH = 0.
a) La muestra contiene sólo OH-, entonces VF tendrá un valor positivo, que será función del
volumen de la muestra, de la concentración de OH- en la misma y de la concentración del
titulante. Además VH = 0. En definitiva cuando VF  0 y VH = 0 la muestra contiene sólo OH-.
b) La muestra contiene sólo CO3-2. Se titulará un equivalente de CO3-2 en cada valoración por lo
tanto, cuando exista CO3-2 se cumplirá que VF  ½ CO3-2 y VH = ½ CO3-2.
c) La muestra contiene sólo HCO3-. Una solución de HCO3- (no extremadamente diluida) posee
un valor de pH  8,3 que, prácticamente coincide con el límite inferior de la zona de viraje de la
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fenolftaleína. Por ello en una solución de bicarbonato, la fenolftaleína se muestra incolora y VF
= 0. Por otro lado VH  0 y corresponderá a la valoración de HCO3- (VH  HCO3-).
d) La muestra contiene CO3-2 y OH-. Cuando haya adicionado suficiente ácido como para
producir la decoloración de la fenolftaleína (VF) se habrán valorado los OH- y un equivalente de
CO3-2
(CO3-2 + H+ = HCO3- ); mientras que VH corresponderá a la valoración del otro
equivalente de CO3-2 ( HCO3- + H+ = H2CO3).
Observe cuando VF es mayor que VH existen más equivalentes valorables por encima de pH =
8 que por debajo de este valor y en consecuencia la muestra contendrá necesariamente OH - y
CO3-2. Una porción igual a VH
del volumen VF se consume para neutralizar el primer
equivalente de CO3-2 (CO3-2 + H+  HCO3-); correspondiendo a la neutralización de los OH- la
diferencia
(VF - VH), como ya se vio.
e) La muestra contiene CO3-2 y HCO3-. Cuando se haya adicionado suficiente ácido como para
producir la decoloración de la fenolftaleína (VF) se habrá valorado un equivalente de CO 3-2, VH
corresponderá a la valoración de HCO3- y el otro equivalente de CO3-2
f)
Componentes
Relaciones de volúmenes en las titulaciones (mL)
Relación para una
Cálculo de mililitros
identificación cualitativa
de componente presente
NaOH
Na2CO3
NaHCO3
NaOH + Na2CO3
NaHCO3 + Na2CO3
VF  0
VH = 0
VF = VH = ½
VF = 0
VF  0
y
CO3-2
VH  0
2VF, o bien : 2VH,
o bien: (VH+ VF)
VH
VH 0
NaOH = (VF – VH)
VF > VH
VF  0
y
VF
VH 0
VF < VH
Na2CO3 = 2VH
Na2CO3
=
2VF
NaHCO3
=
(VH – VF)
VF  es el volumen en mililitros del ácido que se utilizó desde el inicio de la titulación hasta
el punto final de la fenolftaleína (incolora).
VT (VTH)  es el volumen gastado desde el inicio hasta el punto final con heliantina.(sin recargar la bureta)
VH  es el volumen gastado a partir del punto final de la fenolftaleína hasta el de la heliantina, sin
recargar la bureta.
Recordar que el NaOH reacciona por completo en la primera etapa,(de pH=13 pasa a pH=7) que el
NaHCO3 reacciona sólo en la segunda etapa (pasa de pH=8,3 a pH=3,9) y que el Na 2CO3 (pH=12)
reacciona en las dos etapas utilizando igual volumen de titulante en cada una de ellas. La mezcla de
NaOH y de NaHCO3 no se considera, ya que estos dos compuestos reaccionan entre sí: HCO3- + OH CO3= + H2O
El producto resultante es una mezcla, ya sea de CO 3= y OH-, de HCO3- y CO3= o bien sólo CO3= u
OH- según las cantidades relativas de estos dos compuestos presentes en la muestra.
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1- CARBONATOS Y BICARBONATOS
A) Fundamento:
Titular con ácido clorhídrico valorado la muestra, usando sucesivamente dos indicadores
de pH, fenolftaleína y heliantina.
Los carbonatos alcalinos en solución, presentan franca reacción alcalina (pH=12) debido a
reacciones de hidrólisis.
En cambio los bicarbonatos alcalinos en solución dan reacción ligeramente alcalina
(pH=8,3) es decir que apenas colorean de rosado a la fenolftaleína.
B) Procedimiento:
Medir en el erlenmeyer una alícuota de muestra a analizar. Se añade una porción de agua
destilada y unas gotas del indicador fenolftaleína. Agregar desde la bureta la solución valorada de
HCl, gota a gota, agitando por rotación hasta decoloración de la fenolftaleína. Leer y anotar el
gasto. Sin recargar la bureta, incorporar unas gotas del indicador heliantina. Continuar el
agregado de HCl hasta color anaranjado rojizo. Leer y anotar.
C) Interpretación:

Al verter el HCl sobre la mezcla, éste actúa primero sobre los carbonatos (por ser más
alcalinos) de acuerdo a la siguiente reacción:
Na2 CO3  HCl  NaCl  NaHCO3
(VF)
VF  1 / 2CO32
NaHCO3  HCl  

Cuando todos los carbonatos han pasado a bicarbonatos (pH=8,3), la fenolftaleína, vira al
incoloro. Se necesita un equivalente de HCl para transformar los carbonatos en carbonatos
ácidos, por eso se usa primero fenolftaleína (F).

Luego se agrega heliantina (H) y se continúa, sin recargar la bureta, la titulación de acuerdo
a las siguientes ecuaciones:
NaHCO3  HCl  NaCl  CO2  H 2 O
NaHCO3  HCl  NaCl  CO2  H 2 O
(VH)
VH  1 / 2CO32 + HCO3-

Se necesita otro equivalente de HCl para transformar todos los carbonatos ácidos (mitad de
los carbonatos y los carbonatos ácidos que había originalmente) en anhídrido carbónico y
agua.

Con los gastos obtenidos calcular los volúmenes correspondientes a cada componente y con
ellos la concentración según lo pedido, teniendo en cuenta la relación fundamental entre
titulante y analito:
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D) Ejemplo:
Se titulan 25 mL de muestra alcalina con HCl 0,1 N, gastando con fenolftaleína 8 mL. Sin recargar la bureta se agrega
heliantina y el gasto total fue de 20 mL.
Calcular los ml consumidos por cada componente y expresar el resultado en g % mL Na 2CO3 y g % mL de NaHCO3
 Datos: Muestra: 25 mL
VF = 8 mL HCl 0,1 N
VTH = 20 mL HCl 0,1 N
VH = 20 - 8 = 12 mL HCl 0,1 N
Volumen correspondiente a CO3-2 = 2 x VF = 16 mL de HCl 0,1 N
Volumen correspondiente a HCO3- = VH - VF = 12 - 8 = 4 mL de HCl 0,1 N
1000 mL de HCl 0,1 N ---- 5,3 g Na2CO3
16 mL de HCl 0,1 N ---- x = 0,0848 g
25 mL de Muestra ----- 0,0848 g
100 mL
"
----- x =
1000 mL de HCl 0,1 N ---- 8,4 g NaHCO3
4 mL de HCl 0,1 N ---- x = 0,0336 g
25 mL de Muestra ------ 0,0336 g
100 mL
"
------ x =
0,339 g % mL Na2CO3
0,1344 g % mL NaHCO3
2- CARBONATOS E HIDRÓXIDOS
A) Fundamento:
Titular una mezcla alcalina con ácido clorhídrico valorado usando sucesivamente dos
indicadores de punto final, fenolftaleína y heliantina.
Los carbonatos alcalinos en solución, presentan franca reacción alcalina (pH=12) debido a
reacciones de hidrólisis.
Por otra parte, los hidróxidos como el NaOH en solución dan reacción fuertemente alcalina
(pH=14) es decir que ambos colorean de rosado a la fenolftaleína.
B) Procedimiento:
Medir en el erlenmeyer una alícuota de muestra a analizar. Se añade una porción de agua
destilada y unas gotas del indicador fenolftaleína. Agregar desde la bureta la solución valorada de
HCl, gota a gota, agitando por rotación hasta decoloración de la fenolftaleína. Leer y anotar el
gasto. Sin recargar la bureta, incorporar unas gotas del indicador heliantina. Continuar el agregado
de HCl hasta color anaranjado rojizo. Leer y anotar.
C) Interpretación:
- Una mezcla de hidróxidos y carbonatos tiene un pH superior a 12. Si la dosamos con un ácido
fuerte (HCl), utilizando como indicador fenolftaleína, cuando vira hemos titulado todos los
hidróxidos más la mitad de los carbonatos de acuerdo a las siguientes ecuaciones:
NaOH  HCl  NaCl  H 2 O
Na 2 CO3  HCl  NaCl  NaHCO3
(VF)
VF  1 / 2CO32 + Todos los OH-
- Queda ahora por valorar la mitad de los carbonatos (carbonatos ácidos), agregando heliantina
y continuando la titulación hasta color anaranjado rojizo, produciéndose la siguiente ecuación:
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NaHCO3  HCl  NaCl  CO2  H 2O
(VH)
VH  1 / 2CO32
- Conociendo los mL gastados para titular la mitad de los carbonatos, determinamos los
mL que corresponden al total de los mismos. Por diferencia, obtenemos los mL que
corresponden a los hidróxidos, teniendo en cuenta la relación fundamental entre titulante y
analito
D) Ejemplo:
Se titulan 25 mL de muestra alcalina con HCl 0,1 N, gastando con fenolftaleína 13 mL. Sin recargar la bureta se agrega
heliantina y el gasto total fue de 16 mL.
Calcular los mL consumidos por cada componente y expresar el resultado en g % mL Na 2CO3 y g % mL de NaOH
Datos: Muestra: 25 mL
VF = 13 mL HCl 0,1 N
VTH = 16 mL HCl 0,1 N
VH = 16 - 13 = 3 mL HCl 0,1 N
Volumen HCl correspondiente a CO3-2 = 2 x VH = 6 mL de HCl 0,1 N
Volumen HCl correspondiente a OH- = VF - VH = 13 - 3 = 10 mL de HCl 0,1 N
1000 mL de HCl 0,1 N ----- 5,3 g Na2CO3
6 mL de HCl 0,1 N ----- x = 0,0318 g
25 mL de Muestra ------- 0,0318 g
100 mL
"
------- x =
0,1272 g % mL Na2CO3
1000 mL de HCl 0,1 N -------- 4 g NaOH
10 mL de HCl 0,1 N -------- x = 0,04 g
25 mL de Muestra -------- 0,040 g
100 mL
"
--------- x =
0,160 g % mL NaOH
DETERMINACIÓN DE ACIDEZ:
En el caso del vinagre, el principal ácido presente es el acético y las regulaciones federales
especifican 4 g de ácido acético por 100 gramos de vinagre.
La acidez titulable se determina casi siempre con hidróxido de sodio 0,1 N ó 0,5 N y
fenolftaleína o azul de bromotimol como indicador.
Relación fundamental:
1000 mL NaOH 0,1 N _____________ 6 g CH3COOH 0,1 N
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EXPERIENCIAS A REALIZAR
OBJETIVOS
 Determinación de alcalinidad: carbonato de sodio impuro
carbonatos y bicarbonatos
carbonatos e hidróxidos
 Determinación de acidez: contenido de ácido acético en vinagre.
DETERMINACIÓN DE MEZCLAS ALCALINAS
1- CARBONATOS Y BICARBONATOS
1. Reactivos:
Solución valorada de HCl 0.1 N
Solución Muestra
Heliantina: rojo (3.1 – 4.4) amarillo
Fenolftaleína: incoloro (8.3 – 9.5) fucsia
2. Materiales :
pipeta aforada de 10 ml
bureta de 25 ml con soporte
erlenmeyer de 250 ml
vaso de precipitación
embudo para bureta
3. Procedimiento:
- Medir exactamente, con pipeta de doble aforo, una alícuota de muestra (10 mL), colocar en el
erlenmeyer.
Agregar 50 a 70 mL de agua, 3 a 5 gotas de fenolftaleína y titular con solución valorada de
HCl 0.1 N agitando por rotación, hasta muy ligera coloración rosada. Hacer la lectura (gasto con
fenolftaleína = v F) y anotar.
- Agregar, sin recargar la bureta, 3 a 5 gotas de heliantina y continuar la titulación hasta color
pardo rojizo, hacer la segunda lectura (gasto total con heliantina) y anotar.
- Calcular los ml que corresponden a CO3= y a HCO3- y con ellos las concentraciones.
- Expresar los resultados en g % ml de Na2CO3 y g % ml de NaHCO3 que contiene la
muestra.
4. Relaciones fundamentales:
1000 mL de HCl 0,1 N ------------- 5,3 g Na2CO3
1000 mL de HCl 0,1 N ------------- 8,4 g NaHCO3






5. Datos:
Muestra Nº: _ _ _ _ _
Volumen Medido: _ _ _ _ _
Titulante: _ _ _ _ _ _
VF : _ _ _ _
VTH : _ _ _ _ _ _
VH : _ _ _ _ _ _
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6. Cálculos:
a) Volumen gastado de HCl equivalente a los CO3= y a HCO3b) g % mL Na2CO3 (mM: 106) y g % mL NaHCO3 (mM: 84)
2- CARBONATOS E HIDRÓXIDOS
1. Reactivos:
Solución valorada de HCl
Solución Muestra
Heliantina
Fenolftaleína
2. Materiales:
pipeta aforada de 10 mL
bureta de 25 mL con soporte
erlenmeyer de 250 mL
3. Procedimiento:
- Medir exactamente, con pipeta de doble aforo, una alícuota de muestra (10 mL), colocarla en el
erlenmeyer.
- Agregar 50 a 70 mL de agua, 3 a 5 gotas de fenolftaleína y titular con solución valorada de HCI
hasta muy ligera coloración rosada. Hacer la lectura (VF).
- Agregar, sin recargar la bureta, 3 a 5 gotas de heliantina y continuar la titulación hasta color
pardo rojizo.
- Leer el gasto (gasto total con heliantina GTH) y anotar.
- Calcular los gastos de HCl correspondientes a CO 3= y a OH- Expresar los resultados en g % mL de Na2CO3 y g % mL NaOH.
4. Relaciones fundamentales:
neutralizan
1000 mL de HCl 0,1 N ------------- 5,3 g Na2CO3
1000 mL de HCl 0,1 N ------------- 4 g NaOH
5. Datos:
 Muestra Nº: _ _ _ _ _
 Volumen Medido: _ _ _ _ _
 Titulante: _ _ _ _ _ _
 VF : _ _ _ _ _
 VTH : _ _ _ _ _
 VH : _ _ _ _ _
6. Cálculos:
a) Volumen gastado de HCl equivalente a los CO3= y a los OHb) g % mL NaOH (mM: 40) y g % mL Na2CO3 (mM: 106)
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DETERMINACIÓN DE ACIDEZ
1- CONTENIDO DE ÁCIDO ACÉTICO EN VINAGRE
La acidez total del vinagre se determina fácilmente por titulación con NaOH valorado, usando
fenolftaleína como indicador.
El resultado del análisis se expresa en ácido acético, por ser éste el ácido que predomina.
Los vinagres contienen como mínimo un 4 % de ácido acético, según C.A.A. (art. 1334).
Experiencia: ACIDEZ EN VINAGRE
1. Reactivos:
Hidróxido de sodio 0,1 N
Solución Muestra de vinagre
Fenolftaleína
2. Materiales:
pipetas aforadas de 25 y 10 mL
matraz de 250 mL
erlenmeyer de 250 mL
bureta de 25 mL con soporte
3. Procedimiento:
- Medir 25 mL de la muestra de vinagre con pipeta de doble aforo. Colocar en un matraz de 250
mL. Llevar a volumen con agua destilada. Homogeneizar. (Dilución)
Tomar 10 mL de la dilución y colocarla en el erlenmeyer, agregar agua destilada hasta
aproximadamente 50 mL y gotas de fenolftaleína.
- Titular con NaOH 0,1 N hasta ligera coloración rosada. Leer el gasto.
- Expresar el resultado en g % mL de ácido acético (CH 3COOH mM: 60).
4. Relación fundamental:
1000 mL NaOH 0,1 N _____________ 6 g CH3COOH 0,1 N
5. Datos:
Muestra Nº ----------Alícuota: -------------- (dilución 1:10)
Titulante: ------------Gasto: ---------------6. Calcular:
g % mL ácido acético
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EJERCITACION
APLICACION VOLUMETRIA DE NEUTRALIZACION
Recordar
Por neutralización
RELACIÓN FUNDAMENTAL:
Por ejemplo:
Recordar
Ley de dilución
Las reacciones correspondientes de carbonatos y bicarbonatos y de carbonatos e hidróxidos son:
CO32- y HCO3-
OH- y CO32-
Na2CO3 + HCl  HCO3 + NaCl
NaOH + HCl  NaCl + H2O
-
VF
HCO3
-
+ HCl 
Valoro sólo ½ de CO3
≠
VF
2-
Na2CO3 + HCl  NaCl + HNaCO3
-
Valoro todos los OH y ½ de CO3
HCO3 + HCl  CO2 + H2O
2-
-
VH
HCO3 + HCl  CO2 + H2O
-
2-
Valoro ½ de CO3 y todos los HCO3
VH
-
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HCO3- + HCl  CO2 + H2O
Valoro ½ de CO3
2-
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EJERCICIOS A RESOLVER
1. El vinagre es una solución diluida de ácido acético (CH 3COOH) (mM= 60 g). Durante la
titulación de 5 mL de vinagre, se gastaron 37,7 mL de solución de NaOH 0,10 N fc=
1,0505 para neutralizar hasta el punto final de la fenolftaleína. Calcular:
a) g % mL CH3COOH
b) g % g sabiendo que la  de la solución es 1,007 g/mL.
R= a) 4,75 g%mL
2.
b) 4,71 g%g
Una mezcla alcalina de 0,8642 g gastó 16,5 mL de HCl 0,1N fc= 1,0650 para alcanzar el
punto final con la fenoftaleína y 48,3 mL totales, sin recargar la bureta, para llegar al punto
final del anaranjado de metilo. Identifique los componentes de la muestra y calcule el % de
cada uno. (NaOH mM= 40) (Na2CO3 mM= 106) (NaHCO3 mM= 84)
R= 21,5 %
15,8 %
3. Suponga que una muestra que pesa 0,2 g contiene 50 % en peso de NaOH (mM= 40) y 50
% en peso de NaCO3 (mM = 106). Cuántos mL de HCl 0,1 N se requerirán para alcanzar:
a) el punto final con la fenoftaleína
b) el punto final con la heliantina
R= a) 34,4 mL
b) 9,4 mL
4. Se valoran 15 mL de una muestra alcalina con HCl N/20. Si se gastan con fenoftaleína 13,5
mL y el gasto total con heliantina, sin recargar la bureta, fue de 20 mL, calcular:
a) mg/L y meq/L de Ca(OH)2 (mM= 74)
b) ppm y meq de CO3-2 (mM= 60)
R= a) 863 mg/L ; 23 meq/L
b) 1300 ppm; 43,3 meq
5. Se tiene una muestra que pesa 1 g y se sabe que contiene álcalis. Para su valoración se
gastó 0 mL de ácido clorhídrico 0,5 N al virar la fenolftaleína y 4,5 mL de ese ácido,
utilizando anaranjado de metilo como indicador. Calcular los porcentajes de los
componentes potásicos de la muestra. (mM KHCO3-= 100) (mM K2CO3= 138)
R= 22,5 g%g KHCO3
6. Una muestra de 0,8 g se analiza por el método de Warder y se gastan 19 mL de HCl 0,3 N al
virar la fenoftaleína. Después se agrega heliantina y se continúa la titulación hasta leer 31
mL de gasto total, sin recargar la bureta. Expresar el contenido de álcalis en:
g % g de KOH (mM= 56)
g % g de Na2CO3 (mM= 106)
R= a) 14,7 g%g
b) 47,7 g%g
a)
b)
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