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Las curvas de titulación son las representaciones gráficas de la variación del pH durante el transcurso de la valoración. Dichas curvas nos permiten:

Estudiar los diferentes casos de valoración (ácido fuerte vs. base fuerte; base fuerte vs.ácido fuerte; ácido débil vs. base fuerte; base débil vs. ácido fuerte).

Determinar las zonas tamponantes y el pKa.

Determinar el intervalo de viraje y el punto de equivalencia.

Seleccionar el indicador ácido-base más adecuado.

Los casos más frecuentes en Bioquímica son las valoraciones de ácidos y bases débiles, ya quemuchos metabolitos presentan un cierto carácter ácido ó básico. A modo de ejemplo, a continuación se presenta la curva de titulación del Tris, una base débil, que se ha de titular con un ácido fuerte (ej. HCl)

Ácido fuerte = ácido titulante (HCl) vs. base débil = analito (Tris)

PE = Punto de equivalencia

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Es el pH al cual se cumple que N.meq.acido = N.meq.base y se localiza en el punto medio del intervalo de viraje.En el punto de equivalencia toda la base se ha transformado en su forma ácida conjugada, y secumple que B → BH+ ; en nuestro caso, B = Tris, por lo que Tris → TrisH+ .

El intervalo de viraje

Es el tramo de la curva en el cual pequeñas adiciones del ácido titulante producen grandes variaciones del pH de la disolución y es la zona de máxima pendiente de la curva de titulación. Teniendo en cuenta que se emplea un ácido fuerte y una base débil en esta valoración, el punto de equivalencia (PE) se localiza a pH < 7, por lo que se habla de una HIDRÓLISIS ACIDA.

Zona tampón

Tramo de la curva de titulación en el que se producen mínimas variaciones de pH al añadir equivalentes H3O+/OH- ; se localiza en el intervalo de pH = pKa ± 1 unidad de pH. En esta región, el ácido y su base conjugada se presentan en concentraciones similares (factor de 10; es decir cuando pH- pKa = 1, el ácido se encuentra desprotonado en un 90%).

Gráfica de la curva de valoración

En el eje de abscisas se representa la cantidad de agente titulante añadido (equivalentes, moles, volumen…) y en el eje de ordenadas, el pH obtenido. Los puntos se pueden unir con una línea. En esta gráfica se pueden distinguir las distintas fases indicadas en la práctica anterior; cabe recordar que en el punto medio de la zona tampón se localiza el valor pKa, y en el punto medio del intervalo de viraje, el punto de equivalencia. Así, a partir de la curva de valoración es posible determinar de forma intuitiva el valor pKa y la cantidad de base valorada.

Puntos de equivalencia y puntos finales

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El punto de equivalencia de una titulación es el punto teórico que no puede determinarse experimentalmente. Lo único que podemos estimar es su posición observando un cambio físico asociado a la condición de equivalencia, A este cambio se le conoce como punto final de la titulación. Un punto final en una titulación es un cambio físico observable que ocurre cerca del punto de equivalencia. Los dos puntos finales más empleados consisten en:*Un cambio de color debido al reactivo, al analito o al indicador.*Un cambio en el potencial de un electrodo que responde a la concentración del reactivo o del analito.

Para poder comprender las bases teóricas de los puntos finales así como el origen de los errores de titulación, se desarrolla una curva de titulación para el sistema.Esta curva de titulación consiste en una gráfica en la que el volumen de reactivo se indica en el eje horizontal, y alguna función del analito o concentración del reactivo en el eje vertical. Para las titulaciones acido-base, una curva de titulación consiste en graficar el PH (o el POH) contra los mililitros de titulante. Estas curvas son muy útiles para juzgar la factibilidad de una titulación y para seleccionar el indicador adecuado.

Tipos de curvas de titulación

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En los métodos volumétricos hay dos tipos generales de curvas de titulación (y por tanto dos tipos generales de puntos finales.).En el primer tipo de curva, conocida como curva sigmoidal, las observaciones más importantes están confinadas a una pequeña zona (normalmente a +- 0.1 a +- 0.5ml) alrededor del punto de equivalencia. Una curva de este tipo se traza en función p del analito (o algunas veces del reactivo) y en función del volumen del reactivo. Presenta las ventajas de rapidez y conveniencia.

Curva segmento lineal, las mediciones se hacen a ambos lados de esta, pero lejos del punto de equivalencia en cuya cercanía se evita medir. En el eje vertical se indica la lectura del instrumento que es directamente proporcional a la concentración del analito o del reactivo. Son adecuadas para reacciones que solo se completan en presencia de un exceso de reactivo o analito.

Titulación de un ácido fuerte con base fuerte

Fase inicial:

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Solución sólo contiene ácido fuerte. El pH de la solución se determina usando la fórmula para

determinar pH de un ácido fuerte. La concentración de H es igual a la concentración del ácido

fuerte.

Fase antes del punto de equivalencia:

Se añade base pero no es suficiente para completar la reacción con el ácido.

El pH depende del ácido sin reaccionar. H+] = moles sin reaccionar = moles H presentes - moles base

añadidos V total V total

Punto de equivalencia:

La base añadida es justamente la necesaria para completar la reacción.

Los moles de ácido son igual a los moles de base. El pH en esta etapa es igual a 7.

Fase después del punto de equivalencia:

Hay exceso de base. Se determina la concentración de OH- [OH- ] = moles base exceso V total

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Titulación de un ácido débil con una base fuerte

Fase inicial

La solución contiene un ácido débil diluido. El pH depende de la ionización del ácido. Se usa la constante de equilibrio para buscar la concentración de

H+

Fase antes del punto de equivalencia.

Se añade base, pero la reacción no llega a completarse. La solución contiene la sal que se ha formado en la reacción y el

ácido que no ha reaccionado. Esta solución es un buffer. El pH se determina usando la ecuación de Henderson-

Hasselbach. Base conjugada = moles añadidos/volumen total. Acido = (moles ácido presente - moles base añadidos)/volumen

total.

Punto de equivalencia

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La base añadida es suficiente para completar la reacción. La solución sólo contiene la sal formada que tiene el anión de un

ácido débil. Este anión reacciona con el agua liberando iones OH, esta

reacción determina el pH. Se usa Kb.

Después del punto de equivalencia.

Hay exceso de base fuerte. La solución contiene la sal formada hasta el punto de

equivalencia y el exceso de base. El pOH es determinado por los iones de OH de la base en exceso. [OH] = (moles de base añadidos - moles de ácido que

reaccionan)/volumen total

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Conclusiones

De acuerdo a los resultados obtenidos podemos concluir que efectivamente se lograron observar las diferencias que se presentaron tanto en la curva de titulación de una acido fuerte con una base fuerte como en la curva de titulación de un ácido débil con una base fuerte además de que pudimos concluir que de acuerdo a los valores obtenidos de PH en función del volumen gastado de NaOH el punto de neutralización de las soluciones se alcanzó más fácilmente en la curva de titulación de una acido débil con una base fuerte ya que el ácido débil que en este caso fue el ácido acético no posee propiedades amortiguadoras que se opongan a los cambio de PH.

Observaciones

De acuerdo a la realización de la curva de titulación de un ácido fuerte que en este caso fue el ácido clorhídrico con una base fuerte observamos tres tipos de regiones las cuales correspondieron al punto obtenido antes de llegar al punto de equivalencia así como en el punto de equivalencia y después del punto de equivalencia, en donde en la parte que correspondió al punto antes de alcanzar el punto de equivalencia corresponde a la concentración de {H+} sin reaccionar la cual nos determinó el PH de la solución