Ácidos y Bases: Problema de Ejemplo de Titulación

La titulación es una técnica de química analítica utilizada para encontrar una concentración desconocida de un analito (el valorante) al hacerlo reaccionar con un volumen y concentración conocidos de una solución estándar (llamada valorante). Las valoraciones se usan típicamente para reacciones ácido-base y reacciones redox.

Aquí hay un problema de ejemplo que determina la concentración de un analito en una reacción ácido-base:

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Solución Paso a Paso del Problema de Titulación

Se titula una solución de 25 ml de NaOH 0,5 M hasta que se neutraliza en una muestra de 50 ml de HCl. ¿Cuál fue la concentración del HCl?

Paso 1: Determinar [OH^-]

Cada mol de NaOH tendrá un mol de OH^-. Por lo tanto [OH^-] = 0,5 M.

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Paso 2: Determinar el número de moles de OH^-

Molaridad = número de moles / volumen

Número de moles = Molaridad x Volumen

Definición y Química Cerámica

Número de moles OH^- = (0,5 M) (0,025 L)
Número de moles OH^- = 0,0125 moles

Paso 3: Determinar el número de moles de H⁺

Cuando la base neutraliza el ácido, el número de moles de H⁺ = el número de moles de OH^-. Por lo tanto, el número de moles de H⁺ = 0,0125 moles.

Paso 4: Determinar la concentración de HCl

Cada mol de HCl producirá un mol de H⁺; por lo tanto, el número de moles de HCl = número de moles de H⁺.

Molaridad = número de moles / volumen

Molaridad de HCl = (0,0125 mol) / (0,05 L)
Molaridad de HCl = 0,25 M

Respuesta

La concentración del HCl es de 0,25 M.

Otro Método de Solución

Los pasos anteriores se pueden reducir a una ecuación:

M_ácidoV_ácido = M_baseV_base

dónde

M_ácido = concentración del ácido
V_ácido = volumen del ácido
M_base = concentración de la base
V_base = volumen de la base

Esta ecuación funciona para reacciones ácido / base donde la relación molar entre ácido y base es 1:1. Si la relación fuera diferente, como en Ca (OH)₂ y HCl, la relación sería de 1 mol de ácido a 2 moles de base. La ecuación ahora sería:

M_ácidoV_ácido = 2M_baseV_base

Para el problema de ejemplo, la relación es 1: 1:

M_ácidoV_ácido = M_baseV_base

M_ácido(50 ml)= (0,5 M) (25 ml)
M_ácido = 12,5 ml / 50 ml
M_ácido = 0,25 M

Error en los Cálculos de Valoración

Se utilizan diferentes métodos para determinar el punto de equivalencia de una valoración. No importa qué método se utilice, se introduce algún error, por lo que el valor de concentración es cercano al valor verdadero, pero no exacto. Por ejemplo, si se usa un indicador de pH coloreado, puede ser difícil detectar el cambio de color. Por lo general, el error aquí es ir más allá del punto de equivalencia, dando un valor de concentración que es demasiado alto.

Otra fuente potencial de error cuando se usa un indicador ácido-base es si el agua usada para preparar las soluciones contiene iones que cambiarían el pH de la solución. Por ejemplo, si se usa agua corriente dura, la solución de partida sería más alcalina que si el disolvente hubiera sido agua desionizada destilada.

Si se utiliza un gráfico o una curva de valoración para encontrar el punto final, el punto de equivalencia es una curva en lugar de un punto agudo. El punto final es una especie de "mejor suposición" basada en los datos experimentales.

El error se puede minimizar usando un medidor de pH calibrado para encontrar el punto final de una valoración ácido-base en lugar de un cambio de color o extrapolación de un gráfico.