Diapositiva 1

Volumetrías ácido-base
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
VALORACIÓN DE UN ÁCIDO FUERTE (HCl) CON UNA BASE
FUERTE (NaOH)
Etapas:
1. Antes del punto de equivalencia: pH de una disolución de ácido
fuerte.
2. En el punto de equivalencia: pH de una sal de ácido fuerte y base
fuerte.
3. Después del punto de equivalencia: pH de una base fuerte.
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
Ejemplo: Deducir la curva de valoración de 50,00 ml de HCl 0,05000 M
con NaOH 0,01000 M.
1) Punto inicial:
pH = -log 0,05000 = 1,30
2) Después de añadir 10,00 ml de valorante:
50,00 x 0,05000 – 10,00 x 0,1000
CHCl = ──────────────────── = 0,02500 M
60,00
pH = -log 0,02500 = 1,60
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
3) Después de añadir 25,00 ml de valorante:
[H+] = [OH-] = Kw1/2 = 1,00 x 10-7 M
pH = -log 1,00 x 10-7 = 7,00
4) Después de añadir 25,10 ml de valorante
CNaOH
0,10 x 0,1000
= ────────── = 0,000133 M
75,10
pOH = -log 0,000133 = 3,88
pH = 14 – 3,88 = 10,12
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
Curva de valoración de ácido fuerte con base fuerte
14
HCl 0,05000 M con NaOH 0,1000 M
13
12
11
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
10
9
Fenolftaleína
pH
8
7
Azul de bromotimol
6
5
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20
V valorante (ml)
25
30
35
Efecto de la concentración sobre las curvas de valoración
de ácido fuerte con base fuerte
14
HCl 0,05 M con NaOH 0,1 M
0,005
0,01
0,0005
0,001
13
12
11
10
9
Fenolftaleína
pH
8
7
Azul de bromotimol
6
5
4
3
2
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
1
0
0
5
10
15
20
V valorante (ml)
25
30
35
VALORACIÓN DE UNA BASE FUERTE (NaOH) CON UN ÁCIDO
FUERTE (HCl)
Etapas:
1. Antes del punto de equivalencia: pH de una disolución de base fuerte.
2. En el punto de equivalencia: pH de una sal de base fuerte y ácido
fuerte.
3. Después del punto de equivalencia: pH de un ácido fuerte.
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
Ejemplo: Deducir la curva de valoración de 50,00 ml de NaOH 0,05000 M
con HCl 0,1000 M.
1) Punto inicial:
pOH = -log 0,05000 = 1,30
pH = 14,00 - 1,30 = 12,7
2) Después de añadir 10,00 ml de valorante:
50,00 x 0,05000 – 10,00 x 0,1000
CNaOH = ──────────────────── = 0,02500 M
60,00
pOH = -log 0,02500 = 1,60
pH = 14,00 – 1,60 = 12,40
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
3) Después de añadir 25,00 ml de valorante:
[H+] = [OH-] = Kw1/2 = 1,00 x 10-7 M
pH = -log 1,00 x 10-7 = 7,00
4) Después de añadir 25,10 ml de valorante
CHCl
0,10 x 0,1000
= ────────── = 0,000133 M
75,10
pH = -log 0,000133 = 3,88
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
Curva de valoración de base fuerte con ácido fuerte
14
NaOH 0,05 M con HCl 0,1 M
13
12
11
10
9
Fenolftaleína
pH
8
7
Azul de bromotimol
6
5
4
3
2
1
0
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
0
5
10
15
20
25
V valorante (ml)
30
35
40
VALORACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL (HAc)
CON UNA BASE FUERTE (NaOH)
1) Antes de añadir valorante: pH de una disolución
de ácido débil.
2) Después de añadir valorante: hasta el punto de
equivalencia (no incluido): pH de una reguladora.
3) En el punto de equivalencia: pH de una sal
procedente de ácido débil y base fuerte
4) Después del punto de equivalencia: pH de una
base fuerte.
Ejemplo: Deducir la curva de valoración de 50,00 ml
de HAc 0,05000 M con NaOH 0,1000 M.
Ka(HAc) = 1,75 x 10-5.
1)Punto inicial:
[H+] = (KaCHAc)1/2 = (1,75 x 10-5 x 0,05000)1/2 =
= 9,35 x 10-4 M
pH = -log 9,35 x 10-4 = 3,03
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
2) Después de la adición de 10,00 ml de valorante:
50,00 x 0,05000 – 10,00 x 0,1000
CHAc = ──────────────────── =
60,00
1,500
───── M
60,00
10,00 x 0,1000
1,000
CNaAc = ─────────── = ───── M
60,00
60,00
CNaAc
1,000
pH = pKa + log ──── = 4,757 + log ──── = 4,58
CHAc
1,500
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
2) Después de la adición de 25,00 ml de valorante
[OH-] = (KbCNaAc)1/2
Kb = (KW / KHAc) = 1,00x10-14 / 1,75x10-5 = 5,714 x 10-10
50,00 x 0,05000
CNaAc = ─────────── = 0,03333 M
75,00
[OH-] = (5,714x10-10 x 0,03333)1/2 = 4,364 x 10-6 M
pH = 14,00 – pOH = 14,00 – (–log 4,364 x 10-6 ) = 8,64
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
4) Después de la adición de 25,10 ml de valorante
[OH-] ≈ CNaOH
CNaOH
0,10 x 0,1000
= ────────── = 0,0000999 M
100,1
pH = 14,00 – (–log 0,0000999 ) = 10,00
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
Curva de valoración de ácido débil con base fuerte
50 ml de HAc (pKa= 4,76) 0,05000 M con NaOH 0,1000 M
14
13
12
11
10
9
Fenolftaleína
pH
8
7
6
5
4
3
2
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
1
0
0
5
10
15
20
V (ml)
25
30
35
Influencia de la concentración sobre las curvas de
valoración de ácido débil con base fuerte
13
50 ml HAc 0,001 M con NaOH 0,001 M
50 ml HAc 0,01 M con NaOH 0,01 M
50 ml HAc 0,1 M con NaOH 0,1 M
12
11
10
9
Fenolftaleína
pH 8
7
6
5
4
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
3
2
0
10
20
30
40
V valorante (ml)
50
60
70
Influencia de la constante del ácido débil
Curvas de valoración de 50 ml de ácidos débiles HA 0,1 M con NaOH 0,1 M.
pKa=9
pKa=7
pKa=5
pKa=3
12
10
8
pH
6
4
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
2
0
10
20
30
40
V valorante (ml)
50
60
70
VALORACIÓN DE UNA BASE DÉBIL (NH3) CON
UN ÁCIDO FUERTE (HCl)
1)Antes de añadir valorante: pH de una disolución
de base débil.
2) Después de añadir valorante: hasta el punto de
equivalencia (no incluido): pH de una reguladora.
3) En el punto de equivalencia: pH de una sal
procedente de base débil.
4) Después del punto de equivalencia: pH de un
ácido fuerte.
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
Ejemplo: Deducir la curva de valoración de 50,00 ml
de NH3 0,05000 M con HCl 0,1000 M.
Kb(NH3) = 1,75 x 10-5.
1)Punto inicial:
[OH-] = (KbCNH3)1/2 = (1,75 x 10-5 x 0,05000)1/2 =
= 9,35 x 10-3 M
pOH = -log 9,35 x 10-3 = 3,03
pH = 14 –3,083 = 10,97
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
2) Después de la adición de 10,00 ml de valorante:
50,0 x 0,05000 – 10,00 x 0,1000
1,50
CNH3 = ──────────────────── = ───── M
60,0
60,0
10,00 x 0,1000
1,00
CNH4+ = ─────────── = ───── M
60,0
60,0
Ka = 1,00 x 10-14 / 1,75 x 10-5 = 5,71 x 10-10 ; pKa= 9,24
CNH3
1,50
pH = pKa + log ──── = 9,24 + log ──── = 9,42
CNH4+
1,00
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
3) Después de la adición de 25,00 ml de valorante
[H+] = (Ka CNH4+)1/2
50,00 x 0,05000
CNH4+ = ─────────── = 0,03333 M
75,00
[H+] = (5,71 x 10-10 x 0,03333)1/2 = 4,36 x 10-6 M
pH = –log 4,36 x 10-6 = 5,36
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
4) Después de la adición de 25,10 ml de valorante
[H+] ≈ CHCl
CHCl
0,10 x 0,1000
= ────────── = 0,000133 M
75,10
pH = –log 0,000133 = 3,88
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
Curva de valoración de base débil con base fuerte
50 ml de NH3 (pKb= 4,76) 0,05000 M con NaOH 0,1000 M
14
13
12
11
10
9
pH
8
7
6
Rojo de metilo
5
4
Naranja de metilo
3
2
1
0
0
5
10
15
20
V (ml)
25
30
35
INDICADORES ÁCIDO-BASE
-Ácidos o bases débiles
-Altamente coloreados
-Colores de la formas ácida y básica: distintos
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
HIn ↔ H+ + In-
Química Analítica
Autor:
Joaquín A. Ortuño
[In-]
pH = pKa + log ────
[HIn]
[In-] / [HIn] = 1/10 → Color forma ácida
pH = pKa + log 0,1 = pKa – 1
[In-] / [HIn] = 10 → Color forma básica
pH = pKa + log 10 = pKa + 1
Intervalo: de pKa – 1 a pKa + 1
(2 Unidades de pK)