10.11: Titulación

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Objetivos de aprendizaje

Describir un experimento de titulación.
Explica lo que hace un indicador.
Realizar un cálculo de valoración correctamente.

La reacción de un ácido con una base para hacer una sal y agua es una reacción común en el laboratorio, en parte porque muchos compuestos pueden actuar como ácidos o bases. Otra razón por la que las reacciones ácido-base son tan prevalentes es porque a menudo se utilizan para determinar cantidades cuantitativas de una u otra. Realizar reacciones químicas cuantitativamente para determinar la cantidad exacta de un reactivo se llama titulación. Se puede realizar una titulación con casi cualquier reacción química para la que se conozca la ecuación química equilibrada. Aquí, consideraremos titulaciones que involucran reacciones ácido-base.

En una titulación, un reactivo tiene una concentración o cantidad conocida, mientras que el otro reactivo tiene una concentración o cantidad desconocida. Típicamente, el reactivo conocido (el valorante) se agrega a la cantidad desconocida y se disuelve en solución. La cantidad desconocida de sustancia (el analito) puede o no disolverse en solución (pero generalmente lo es). El valorante se agrega al analito usando un tubo de suministro volumétrico calibrado con precisión llamado bureta (también bureta deletreta; ver Figura\(\PageIndex{1}\)). La bureta tiene marcas para determinar cuánto volumen de solución se ha agregado al analito. Cuando se completa la reacción, se dice que está en el punto de equivalencia; el número de moles de titulante se puede calcular a partir de la concentración y el volumen, y la ecuación química equilibrada se puede utilizar para determinar el número de moles (y luego concentración o masa) del reactivo desconocido.

Se muestra un diagrama horizontal de una bureta. — Figura\(\PageIndex{1}\) Equipo para Titulaciones. Una bureta es un tipo de sistema dispensador de líquido que puede indicar con precisión el volumen de líquido dispensado.

Por ejemplo, supongamos que se utilizaron 25.66 mL (o 0.02566 L) de HCl 0.1078 M para valorar una muestra desconocida de NaOH. ¿Qué masa de NaOH había en la muestra? Podemos calcular el número de moles de HCl reaccionados:

# mol HCl = (0.02566 L) (0.1078 M) = 0.002766 mol HCl

También tenemos la reacción química equilibrada entre HCl y NaOH:

HCl + NaOH → NaCl + H ₂ O

Así podemos construir un factor de conversión para convertir a número de moles de NaOH reaccionados:

\[0.002766\cancel{mol\, HCl}\times \frac{1\, mol\, NaOH}{1\cancel{mol\, HCl}}=0.002766\, mol\, NaOH\nonumber \]

Luego convertimos esta cantidad en masa, usando la masa molar de NaOH (40.00 g/mol):

\[0.002766\cancel{mol\, HCl}\times \frac{40.00\, g\, NaOH}{1\cancel{mol\, HCl}}=0.1106\, g\, NaOH\nonumber \]

Este tipo de cálculo se realiza como parte de una valoración.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

¿Qué masa de Ca (OH) ₂ está presente en una muestra si se titula a su punto de equivalencia con 44.02 mL de 0.0885 M HNO ₃? La ecuación química equilibrada es la siguiente:

2HNO ₃ + Ca (OH) ₂ → Ca (NO ₃) ₂ + 2H ₂ O

Solución

En litros, el volumen es de 0.04402 L. Calculamos el número de moles de titulante:

# moles HNO ₃ = (0.04402 L) (0.0885 M) = 0.00390 mol HNO ₃

Usando la ecuación química equilibrada, podemos determinar el número de moles de Ca (OH) ₂ presentes en el analito:

\[0.00390\cancel{mol\, HNO_{3}}\times \frac{1\, mol\, Ca(OH)_{2}}{2\cancel{mol\, HNO_{3}}}=0.00195\, mol\, Ca(OH)_{2}\nonumber \]

Luego convertimos esto en una masa usando la masa molar de Ca (OH) ₂:

\[0.00195\cancel{mol\, Ca(OH)_{2}}\times \frac{74.1\, g\, Ca(OH)_{2}}{\cancel{mol\, Ca(OH)_{2}}}=0.144\, g\, Ca(OH)_{2}\nonumber \]

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

¿Qué masa de H ₂ _{C 2} O ₄ está presente en una muestra si se titula a su punto de equivalencia con 18.09 mL de NaOH 0.2235 M? La reacción química equilibrada es la siguiente:

\[\ce{H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O} \nonumber \]

Responder: 0.182 g

¿Cómo se sabe si una reacción está en su punto de equivalencia? Por lo general, la persona que realiza la titulación agrega una pequeña cantidad de un indicador, una sustancia que cambia de color dependiendo de la acidez o basicidad de la solución. Debido a que diferentes indicadores cambian de color a diferentes niveles de acidez, elegir el correcto es importante para realizar una titulación precisa.