Anlisis volumtricoValoracin qumica redirige aqu. Para otras
acepciones, vaseTitulacin.
Proceso de titulacin. El valorante cae desde lapipetaen la
solucin deanalitocontenida en elerlenmeyer. Un indicador presente
en la solucin cambia permanentemente de color al alcanzar el punto
final de la valoracin.Lavaloracinotitulacines un mtodo deanlisis
qumicocuantitativoen el laboratorio, que se utiliza para determinar
laconcentracindesconocida de unreactivoconocido. Debido a que las
medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones,
se le conoce tambin comoanlisis volumtrico.Un reactivo llamado
valorante o titulador,1devolumeny concentracin conocida (unasolucin
estndarosolucin patrn) se utiliza para que reaccione con una
solucin delanalito,2de concentracin desconocida. Utilizando
unaburetacalibrada para aadir el valorante es posible determinar la
cantidad exacta que se ha consumido cuando se alcanza elpunto
final. El punto final es el punto en el que finaliza la valoracin,
y se determina mediante el uso de unindicador. Idealmente es el
mismo volumen que en elpunto de equivalenciael nmero demolesde
valorante aadido es igual al nmero de moles de analito, algn
mltiplo del mismo (como en loscidos poliprticos). En la valoracin
clsica cido fuerte-base fuerte, el punto final de la valoracin es
el punto en el que el pH del reactante es exactamente 7, y a menudo
la solucin cambia en este momento de color de forma permanente
debido a unindicador. Sin embargo, existen muchos tipos diferentes
de valoraciones (ver ms adelante). Pueden usarse muchos mtodos para
indicar el punto final de una reaccin: a menudo se usan indicadores
visuales (cambian de color). En una titulacin ovaloracin
cido-basesimple, puede usarse un indicador de pH, como
lafenolftalena, que es normalmente incolora pero adquiere color
rosa cuando el pH es igual o mayor que 8,2. Otro ejemplo es
elnaranja de metilo, de color rojo en medio cido y amarillo en
disoluciones bsicas. No todas las titulaciones requieren un
indicador. En algunos casos, o bien los reactivos o los productos
son fuertemente coloreados y pueden servir como "indicador". Por
ejemplo, una titulacin ovaloracin redoxque utilizapermanganato de
potasiocomo disolucin estndar (rosa/violeta) no requiere indicador
porque sufre un cambio de color fcil de detectar pues queda
incolora al reducirse el permanganato. Despus del punto de
equivalencia, hay un exceso de la disolucin titulante
(permanganato) y persiste un color rosado dbil que no
desaparece.
Bureta de MohrDebido a la naturaleza logartmica de la curva de
pH, las transiciones en el punto final son muy rpidas; y entonces,
una simple gota puede cambiar el pH de modo muy significativo y
provocar un cambio de color en el indicador. Hay una ligera
diferencia entre el cambio de color del indicador y el punto de
equivalencia de la titulacin o valoracin. Este error se denomina
error del indicador. Por este motivo es aconsejable efectuar
determinaciones en blanco con el indicador y restarle el resultado
al volumen gastado en la valoracin.ndice[ocultar] 1Historia y
etimologa 2Preparacin de una muestra para titulacin o valoracin
3Procedimiento 4Curvas de valoracin 5Tipos de valoraciones
5.1Valoracin cido-base 5.2Valoracin redox 5.3Valoracin
complexomtrica 5.4Valoracin de potencial Zeta 6Medida del punto
final de una titulacin o valoracin 6.1Valoracin por retroceso
7Algunos usos particulares 7.1Algunas valoraciones aplicables a
lpidos 8Referencias 9Enlaces externosHistoria y etimologa[editar]La
palabra "titulacin" viene del vocablo latinotitulus, que significa
inscripcin o ttulo. La palabra francesatitre, del mismo origen,
significa rango o grado. La titulacin es el procedimiento utilizado
para determinar el volumen de una solucin que es necesario para
reaccionar con una cierta cantidad de otra sustancia. Las
relaciones establecidas son equilibrio homogneo o de neutralizacin
entre iones que se producen al estar en contacto con un cido o con
una base para posteriormente obtener una sal. Una valoracin
cido-base(tambin llamada volumetra cido-base, titulacin cido-base o
valoracin de neutralizacin) es una tcnica o procedimiento de
anlisis cuantitativo muy usada, que permite conocer la concentracin
desconocida de una disolucin de una sustancia que pueda actuar como
cido o base, neutralizndolo con una base o cido de concentracin
conocida. Una titulacin o valoracin es, por definicin, la
determinacin del grado o concentracin de una disolucin con respecto
a agua con pH 7 (que es el pH del H2O pura en condiciones estndar).
Los orgenes del anlisis volumtrico estn enFranciaen la qumica de
finales delsiglo XVII.Franois Antoine Henri Descroizillesdesarroll
la primera bureta (con aspecto de un cilindro graduado) en
1791.Joseph Louis Gay-Lussacdesarroll una versin mejorada de la
bureta que inclua un brazo lateral, y acu los trminos "pipeta" y
"bureta" en un artculo de1824sobre la estandarizacin de
disoluciones dendigo. Un gran paso adelante en la metodologa y
popularizacin del anlisis volumtrico se debe aKarl Friedrich Mohr,
que redise la bureta colocando un cierre con pinza y una cnula de
vertido en el extremo inferior, y escribi el primer libro sobre su
uso, con el ttuloLehrbuch der chemisch-analytischen
Titrirmethode(Manual sobre mtodos de titulacin en Qumica Analtica),
publicado en1855.3Preparacin de una muestra para titulacin o
valoracin[editar]En una titulacin o valoracin, tanto la sustancia
patrn como el analito deben estar en fase lquida (o en disolucin).
Si la muestra no es un lquido o una disolucin, debe ser disuelta.
Si el analito est muy concentrado en la muestra a analizar, suele
diluirse. Aunque la amplia mayora de las titulaciones se llevan a
cabo en disolucin acuosa, pueden usarse otros disolventes comocido
acticooetanolcon igual finalidad, para determinados anlisis. Una
cantidad medida de muestra se coloca en un frasco donde se disuelve
y se diluye si es necesario. El resultado matemtico de la valoracin
puede calcularse directamente mediante la cantidad de valorante
medida. Cuando la muestra ha sido disuelta o diluida previamente a
la valoracin, la cantidad de disolvente utilizado para disolver o
diluir debe ser bien conocida (generalmente es uncoeficienteentero)
para poder considerarlo en el resultado matemtico de la valoracin
de la muestra original. Muchas valoraciones requieren un cierto
control del pH de la reaccin. Para ello, se usandisoluciones
amortiguadorasaadidas en el frasco de la disolucin a analizar para
mantener el pH de la solucin. En otros casos se debe enmascarar un
cierto ion: esto es necesario cuando hay dos reactivos en la
muestra que pueden reaccionar con la sustancia patrn y solo
queremos valorar uno de ellos, o bien cuando la reaccin puede ser
inhibida o alterada por la presencia de ese ion. Se procede
aadiendo otra disolucin a la muestra para enmascarar o secuestrar
el ion no deseado, mediante la formacin de un enlace dbil con l o
incluso formando una sustancia insoluble. Algunasreacciones
redoxpueden requerir calentar la disolucin con la muestra y valorar
mientras est todava caliente (para incrementar lavelocidad de
reaccin). Por ejemplo, la oxidacin de ciertas soluciones de oxalato
requiere calentar la solucin hasta unos 60 grados centgrados para
mantener una adecuada velocidad de reaccin.Procedimiento[editar]Una
titulacin o valoracin comienza con unvaso de precipitadosomatraz
Erlenmeyerconteniendo un volumen preciso del reactivo a analizar y
una pequea cantidad de indicador, colocado debajo de unaburetaque
contiene la disolucin estndar. Controlando cuidadosamente la
cantidad aadida, es posible detectar el punto en el que el
indicador cambia de color. Si el indicador ha sido elegido
correctamente, este debera ser tambin el punto de neutralizacin de
los dos reactivos. Leyendo en la escala de la bureta sabremos con
precisin el volumen de disolucin aadida. Como la concentracin de la
disolucin estndar y el volumen aadido son conocidos, podemos
calcular el nmero de moles de esa sustancia (ya que). Luego, a
partir de la ecuacin qumica que representa el proceso que tiene
lugar, podremos calcular el nmero de moles de la sustancia a
analizar presentes en la muestra. Finalmente, dividiendo el nmero
de moles de reactivo por su volumen, conoceremos la concentracin
buscada.Curvas de valoracin[editar]
Una curva tpica de valoracin de un cido diprtico,cido oxlico,
titulado con una base fuerte,hidrxido de sodio. Son visibles los
dos puntos de equivalencia, a 15 y 30 mLLas valoraciones se
representan mediante curvas de valoracin, en las que suele
representarse comovariable independienteel volumen aadido de
disolucin estndar, titulante o patrn, mientras lavariable
dependientees la concentracin del analito en la etapa
correspondiente de valoracin (en una valoracin cido-base es
generalmente el pH de la disolucin, que cambia segn la composicin
de las dos disoluciones). En el caso de las valoraciones cido-base,
las curvas de valoracin reflejan la fuerza del cido y de la base
correspondientes. Por ejemplo, en una valoracin de cido fuerte con
una base dbil, la curva de valoracin ser relativamente lisa, aunque
muy escarpado para puntos cerca el punto de equivalencia de la
valoracin. En este caso, pequeos cambios en el volumen del
valorante producen cambios grandes del pH cerca del punto de
equivalencia. En este caso, una amplia gama de indicadores sera
apropiada (por ejemplo eltornasol, lafenolftalenao elazul de
bromotimol). Por otro lado, si uno de los componentes de una
valoracin cido-base es un cido dbil o una base dbil, y el otro es
un cido fuerte o una base fuerte, la curva de valoracin es
claramente irregular cerca del punto de equivalencia (y el pH no
cambia "tanto" con la adicin de pequeos volmenes de valorante).
Como ejemplo, la curva de valoracin del cido oxlico (un cido dbil)
con hidrxido de sodio (una base fuerte) se ha representado en la
imagen anterior. Aqu, el punto de equivalencia ocurre a un pH entre
8 y 10, y as el analito es bsico en el punto de equivalencia (con
ms precisin, el ion hidrxido experimenta una reaccin dehidrlisisen
el agua produciendo iones hidrxido). Un indicador como la
fenolftalena sera apropiado para esta valoracin en particular. La
curva de valoracin correspondiente a una valoracin de una base dbil
con un cido fuerte se comporta de modo anlogo, obtenindose una
disolucin cida en el punto de equivalencia. En este caso,
indicadores como elnaranja de metiloo elazul de bromotimolse
utilizan habitualmente. Por otro lado, las valoraciones cido-base
en las que los componentes son una base y un cido dbil, son de
naturaleza bastante irregular. Debido a la naturaleza de tales
valoraciones, no hay ningn indicador qumico apropiado, y por ello a
menudo se utiliza elpHmetro.Tipos de valoraciones[editar]Las
valoraciones se clasifican por el tipo de objeto a analizar:
Valoraciones cido-base: basadas en lareaccin de neutralizacinentre
el analito y una disolucin de cido o base que sirve de referencia.
Para determinar el punto final, usan unindicador de pH, unpH-metro,
o un medidor deconductancia. Valoraciones redox: basadas en
lareaccin de oxidacin-reduccinoreaccin redoxentre el analito y una
disolucin de oxidante o reductor que sirve de referencia. Para
determinar el punto final, usan unpotencimetroo unindicador
redoxaunque a veces o bien la sustancia a analizar o la disolucin
estndar de referencia tienen un color suficientemente intenso para
que no sea necesario un indicador adicional. Valoraciones de
formacin de complejos o complexometras: basadas en la reaccin de
formacin de uncomplejoentre el analito y la sustancia valorante.
Elagente quelanteEDTAes muy usado para titular iones metlicos en
disolucin. Estas valoraciones generalmente
requierenindicadoresespecializados que forman complejos ms dbiles
con el analito. Un ejemplo esNegro de Eriocromo Tpara valoracin de
ionescalcio,magnesioocobre (II). Valoraciones de precipitacin: Son
aquellas basadas en lasreacciones de precipitacin.Uno de los tipos
ms habituales son lasArgentometras: precipitacin de aniones como
loshalgenos( F-, Cl-, Br-, I-) y eltiocianato(SCN-) con el
ionplata. Ag+. Esta titulacin est limitada por la falta de
indicadores apropiados.4 NaX(ac) + AgNO3(ac) AgX(s) + NaNO3(ac)
donde X = F-, Cl-, Br-, I-, SCN-Valoracin cido-base[editar]Artculo
principal:Valoracin cido-baseIndicadorColor en medio cidoRango de
cambio de colorColor en medio bsico
Violeta de metiloAmarillo0.0 - 1.6Violeta
Azul de bromofenolAmarillo3.0 - 4.6Azul
Naranja de metiloRojo3.1 - 4.4Amarillo
Rojo de metiloRojo4.4 - 6.2Amarillo
TornasolRojo5.0 - 8.0Azul
Azul de bromotimolAmarillo6.0 - 7.6Azul
FenolftalenaIncolora8.3 - 10.0Rosa
Amarillo de alizarinaAmarillo10.1 - 12.0Rojo
Estas valoraciones estn basadas en lareaccin de neutralizacinque
ocurre entre un cido y una base, cuando se mezclan en solucin.
Elcido(o labase) se aade a unaburetapreviamente lavada con el mismo
cido (o base) antes de esta adicin. La base (o el cido) se aade a
unmatraz Erlenmeyerpreviamente lavado con agua destilada antes de
la adicin. La solucin en el matraz es a menudo unasolucin estndar;
cuya concentracin es exactamente conocida. La solucin en la bureta
es la solucin cuya concentracin debe ser determinada por la
valoracin. El indicador usado para la valoracin cido-base a menudo
depende de la naturaleza de los componentes como se ha descrito en
la seccin anterior. Los indicadores ms comunes, sus colores, y el
rango de pH del cambio de color se muestran en la tabla anterior.
Cuando se requieren resultados ms exactos, o cuando los componentes
de la valoracin son un cido y una base dbil, se utiliza unpHmetroo
un medidor de conductancia.Valoracin redox[editar]Artculo
principal:Valoracin redoxEstas valoraciones estn basadas en una
reaccin de redox entre un agente oxidante y un agente reductor. El
agente oxidante (o el agente reductor) se aade en la bureta
previamente lavada con el mismo agente oxidante. El reductor (o el
agente oxidante) se aade en el matraz erlenmeyer, previamente
lavado con agua destilada. Como en una valoracin cido-base, la
solucin estndar es la que se coloca a menudo en el matraz, y la
solucin cuya concentracin debe ser determinada se coloca en la
bureta. El procedimiento para realizar las valoraciones redox es
similar al requerido para realizar las valoraciones cido-base.La
mayora de las veces se utiliza un elpotencimetroo unindicador
redoxpara determinar el punto final de la valoracin. Por ejemplo,
cuando uno de los componentes de la valoracin es el agente
oxidantedicromato de potasio, el cambio de color de la solucin de
naranja a verde no es definido y se utiliza un indicador como
ladifenilamina. El anlisis de vinos para determinar su contenido
dedixido de azufrerequiere el empleo de yodo como un agente
oxidante. En este caso, se utiliza almidn como indicador; un
complejo de almidn-yodo azul se forma en el momento en que un
exceso de yodo est presente, sealando as el punto final de la
valoracin.Por otro lado, algunas valoraciones redox no requieren un
indicador, debido al color intenso de alguno de los componentes.
Por ejemplo, en una valoracin donde est presente el agente
oxidantepermanganato de potasio, un color rosado que persiste seala
el punto final de la valoracin, y por lo tanto no se requiere ningn
indicador particular.Valoracin complexomtrica[editar]Artculo
principal:Equilibrio de complejosEstas valoraciones estn basadas en
la formacin de uncomplejoentre el analito y el valorante. Elagente
quelanteEDTAse utiliza muy frecuentemente para valorar iones
metlicos en solucin. Estas valoraciones generalmente requieren
unindicadorespecializado que forma complejos ms dbiles con el
analito. Un ejemplo comn es elNegro de Eriocromo Tpara la valoracin
de los iones decalcioymagnesio.Valoracin de potencial
Zeta[editar]Artculo principal:Valoracin de potencial ZetaEstas
valoraciones son caractersticas de sistemas heterogneos, como
loscoloides. Elpotencial Zetajuega el papel deindicador. Uno de los
objetivos es la determinacin delpunto isoelctricocuando lacarga
superficialse hace 0. Esto se puede alcanzar cambiando elpHo
aadiendosurfactante. Otro objetivo es la determinacin de la dosis
ptima de sustancia qumica para lafloculacino laestabilizacin.Medida
del punto final de una titulacin o valoracin[editar]Artculo
principal:Punto de equivalenciaHay diferentes mtodos para
determinar el punto final o punto de equivalencia: Indicadores: Son
sustancias que cambian de color en respuesta a un cambio qumico.
Indicador de pHo indicador cido-base: Un indicador cido-base (como
lafenolftalena) cambia de color dependiendo delpHdel medio.
Indicador Redox. Una gota de disolucin de indicador es aadida al
principio de la titulacin o valoracin; cuando el color cambia, se
ha alcanzado el punto final.
Potencimetroy dosificador de la marcaMetrohm. Potencimetro: Son
instrumentos que miden elpotencial de electrodode la disolucin. Se
usan para valoraciones redox; el potencial del electrodo de trabajo
cambiar bruscamente en el punto final. Medidor de pHopH-metros: Son
potencimetros que usan un electrodo cuyo potencial depende de la
cantidad de ion H+ presente en la disolucin. Es un ejemplo de un
electrodo de ion selectivo que permite medir el pH de la disolucin
a lo largo de la valoracin. En el punto final, cambiar bruscamente
el pH medido. Puede ser un mtodo ms preciso que el uso de
indicadores, y es fcil de automatizar. Conductancia:
Laconductividadde una disolucin depende de los iones presentes en
ella. Durante muchas titulaciones, la conductividad cambia de modo
significativo. Por ejemplo, durante una valoracin cido-base, los
iones H+y OH-formando agua neutra, H2O. Esto cambia la
conductividad de la disolucin. La conductancia total de la
disolucin depende tambin de los otros iones presentes en la
disolucin (como los contraiones). No todos ellos contribuyen de
igual manera a la conductividad que tambin depender de
lamovilidadde cada ion y de la concentracin total de iones (fuerza
inica). Luego, predecir el cambio en la conductividad es ms difcil
que medirla. Cambio de color: En algunas reacciones, la disolucin
cambia de color sin presencia de indicador. Es frecuente en
valoraciones redox, por ejemplo, cuando los diferentesestados de
oxidacindeproductosyreactivosposeen diferentes colores.
Precipitacin: Si se forma un slido en la reaccin, y luego
precipita. Un ejemplo es la reaccin entre Ag+y Cl-que forma una sal
muy insoluble, AgCl. Esto dificulta determinar con precisin el
punto final. Por ello, a veces se prefiere hacer unatitulacin
inversa. Unavaloracin calorimtricaotitulacin isotrmicausa el calor
producido o consumido en la reaccin para determinar el punto final.
Es un mtodo importante enbioqumica, como en la determinacin de
qusubstratosse enlazan a lasenzimas. Titulacin termomtricaes una
tcnica muy verstil. Se diferencia de la anterior por el hecho de
que no se determina un aumento o cada de temperatura como
indicativo del punto final, sino que se mide lavelocidad de cambio
de la temperatura.
Titulacin con determinacin del punto final por cambio de color
Espectroscopa: Puede usarse para medir la absorcin de luz por la
disolucin durante la valoracin, y si elespectrodel reactivo,
sustancia patrn o producto es conocido, podra medirse su evolucin
con cantidades bastante pequeas que permitiran conocer el punto
final. Amperometraovaloracin amperomtrica: Se usa como tcnica de
deteccin analizando la corriente elctrica debida a
laoxidacinoreduccinde los reactivos o productos en un electrodo de
trabajo que depender de la concentracin de las especies en
disolucin. El punto final se detecta por un cambio en la corriente.
Este mtodo es el ms til cuando hay que reducir un exceso de la
sustancia valorante (valoracin por retroceso), como es el caso de
la valoracin dehaluroscon Ag+.Valoracin por retroceso[editar]El
mtodo devaloracin por retrocesose usa cuando se invierte el sentido
de la valoracin, cambiando la sustancia a valorar. En vez de
valorar el analito original se aade un exceso conocido de reactivo
estndar a la disolucin, y luego se valora el exceso. Este mtodo es
til si el punto final de la valoracin por retroceso es ms fcil de
identificar que el punto final de la valoracin normal. Se usa
tambin si la reaccin entre el analito y la sustancia titulante es
muy extremadamente lenta.Algunos usos particulares[editar] La
valoracin debiocombustiblees el acto de determinar laacidezde una
muestra de combustible de origen vegetal mediante la adicin de
unabasea la muestra mientras se comprueba conpapel indicadorque el
pH final es 7. Sabiendo cunta base neutraliza una cantidad de
biocombustible, conoceremos cuanta base en total aadiremos al lote
completo. La valoracin enpetroqumicao en laindustria alimentariase
usa para definir las propiedades deaceites,grasasy substancias
similares.5Algunas valoraciones aplicables a lpidos[editar] Nmero
cido: Determina el nivel de cidos grasos libres presentes en un
biocombustible. El nmero cido total es la cantidad de base,
expresada en miligramos de hidrxido de potasio que se requiere para
neutralizar todos los componentes acdicos presentes en un gramo de
muestra. Grado de acidez: Se realiza una titulacin cido-base con
indicador de cambio de color para determinar el contenido decido
grasolibre en una muestra y comprobar as suacidez. Nmero de
iodoondice de yodo: Es una medida del grado deinsaturacinde los
componentes de una grasa. Ser tanto mayor cuanto mayor sea el nmero
de dobles enlaces C=C por unidad de grasa, utilizndose por ello
para comprobar la pureza y la identidad de las grasas. Es la
cantidad (gramos) deyodoabsorbidos por 100 gramos degrasa.El nmero
de yodo oscila entre 0 (cidos grasos saturados) a 350. Una
valoracin redox con cambio de color permite indicar la cantidad
decido graso insaturadolibre en una muestra.6 Nmero de
saponificacin: Lasaponificacinconsiste en unahidrlisisalcalina de
una muestra grasa (con KOH o NaOH). Los lpidos derivados de cidos
grasos (cidos monocarboxlicos de cadena larga) dan lugar a sales
alcalinas (jabones) yalcohol, que son fcilmente extrables en medio
acuoso.El nmero de saponificacin no es ms que los miligramos de KOH
necesarios para saponificar 1 gramo de materia grasa. Esta prueba
es otra prueba cualitativa que podemos aplicar a loslpidos. Esta
nos permite ver si el tipo de lpido es saponificable (contiene
cidos grasos) o no (no contiene cidos grasos). Se realiza una
valoracin cido-base por retroceso con indicador de cambio de color
o valoracin potenciomtrica para obtener una idea de la longitud
media de la cadena de cidos grasos en una grasa.
