21.17: Experimento de titulación

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Una gran cantidad de investigaciones actuales involucra el desarrollo de combustibles biodiesel. A menudo, este material puede estar hecho de aceites vegetales usados. El aceite vegetal se trata con lejía para crear el biocombustible. En los aceites hay una cantidad variable de ácido que hay que determinar, para que los trabajadores sepan cuánta lejía agregar para hacer el combustible final. Antes de agregar la lejía, se tituló el aceite vegetal nativo para averiguar cuánto ácido libre está presente. Entonces, la cantidad de lejía añadida se puede ajustar para tomar en cuenta la cantidad necesaria para neutralizar estos ácidos libres.

Experimento de titulación

En la neutralización del ácido clorhídrico por hidróxido de sodio, la relación molar de ácido a base es 1:1.

\[\ce{HCl} \left( aq \right) + \ce{NaOH} \left( aq \right) \rightarrow \ce{NaCl} \left( aq \right) + \ce{H_2O} \left( l \right)\nonumber \]

Un mol de\(\ce{HCl}\) estaría completamente neutralizado por un mol de\(\ce{NaOH}\). Si en cambio el ácido clorhídrico reaccionara con hidróxido de bario, la relación molar sería 2:1.

\[2 \ce{HCl} \left( aq \right) + \ce{Ba(OH)_2} \left( aq \right) \rightarrow \ce{BaCl_2} \left( aq \right) + 2 \ce{H_2O} \left( l \right)\nonumber \]

Ahora se\(\ce{HCl}\) requerirían dos moles de para neutralizar un mol de\(\ce{Ba(OH)_2}\). La relación molar asegura que el número de moles de\(\ce{H^+}\) iones suministrados por el ácido sea igual al número de\(\ce{OH^-}\) iones suministrados por la base. Este debe ser el caso para que se produzca la neutralización. El punto de equivalencia es el punto en una reacción de neutralización donde el número de moles de iones hidrógeno es igual al número de moles de iones hidróxido.

En el laboratorio, es útil tener un experimento donde se pueda determinar la concentración desconocida de un ácido o una base. Esto se puede lograr realizando una reacción de neutralización controlada. Una valoración es un experimento donde se agrega un volumen de una solución de concentración conocida a un volumen de otra solución para determinar su concentración. Muchas titulaciones son reacciones de neutralización ácido-base, aunque también se pueden realizar otros tipos de valoraciones.

Para realizar una valoración ácido-base, el químico debe tener una forma de detectar visualmente que se ha producido la reacción de neutralización. Un indicador es una sustancia que tiene un color claramente diferente cuando se encuentra en una solución ácida o básica. Un indicador comúnmente utilizado para las titulaciones ácido-fuerte base fuerte es la fenolftaleína. Las soluciones en las que se han agregado unas gotas de fenolftaleína pasan de incoloras a rosa brillante ya que la solución pasa de ácida a básica. Las etapas en una reacción de titulación se describen a continuación.

Se agrega un volumen medido de un ácido de concentración desconocida a un matraz Erlenmeyer.
Varias gotas de un indicador se agregan al ácido y se mezclan arremolinando el matraz.
Una buret se rellena con una solución base de molaridad conocida.
Se abre la llave de paso de la bureta y la base se agrega lentamente al ácido, mientras que el matraz se arremolina constantemente para asegurar la mezcla. La llave de paso se cierra en el punto exacto en el que el indicador apenas cambia de color.

La solución estándar es la solución en una titulación cuya concentración es conocida. En la valoración descrita anteriormente, la solución base es la solución estándar. Es muy importante en una titulación agregar la solución de la bureta lentamente, para que el punto en el que el indicador cambie de color se pueda encontrar con precisión. El punto final de una valoración es el punto en el que el indicador cambia de color. Cuando la fenolftaleína es el indicador, el punto final se significará por un tenue color rosado.

Figura\(\PageIndex{1}\): Fenolftaleína en solución básica. (CC POR-NC; CK-12)

Resumen

El punto de equivalencia es el punto en una reacción de neutralización donde el número de moles de iones hidrógeno es igual al número de moles de iones hidróxido.
Una valoración es un experimento donde se agrega un volumen de una solución de concentración conocida a un volumen de otra solución para determinar su concentración. (Muchas titulaciones son reacciones de neutralización ácido-base).
Un indicador es una sustancia que tiene un color claramente diferente cuando se encuentra en una solución ácida o básica.
Se describe el proceso para llevar a cabo una titulación.