- En què consisteix el punt d'equivalència?
- punt final
- Punt d'equivalència de la titulació d'un àcid fort amb una base forta
- Corba de titulació àcid feble- base forta
- etapes
- Selecció de l'indicador d'acord a el punt d'equivalència
- referències
El punt d'equivalència és aquell en el qual han reaccionat completament dues substàncies químiques. En les reaccions àcid-base, aquest punt indica quan tot un àcid o una base ha estat neutralitzat. Aquest concepte és el pa diari de les titulacions o valoracions volumètriques, i es determina mitjançant càlculs matemàtics simples.
Però, què és la titulació? És un procés en el qual es afegeix, acuradament, un volum d'una solució de concentració coneguda, anomenada titulante, a una solució de concentració desconeguda, amb la finalitat d'obtenir la seva concentració.
Font: Pixabay
L'ús d'un indicador de pH permet conèixer el moment en el qual finalitza la titulació. L'indicador és afegit a la solució que s'està titulant per fer la quantificació de la concentració que es desitja conèixer. Un indicador àcid base és un compost químic el color depèn de la concentració d'hidrogen o pH de l'mig.
No obstant això, el viratge de color de l'indicador assenyala el punt final de la titulació, més no el punt d'equivalència. Idealment, tots dos punts han de coincidir; però en la realitat, el canvi de color pot donar-se unes poques gotes després d'haver-se completat la neutralització de l'àcid o la base.
En què consisteix el punt d'equivalència?
Es pot titular una solució d'un àcid de concentració desconeguda col·locada en un matràs, afegint lentament una solució d'hidròxid de sodi de concentració coneguda mitjançant l'ús d'una bureta.
La selecció d'un indicador s'ha de fer de manera que canviï de color en el punt que hagin reaccionat la mateixa quantitat d'equivalents químics de la solució titulante i de la solució de concentració desconeguda.
Aquest és el punt d'equivalència, mentre el punt en el qual un indicador canvia de color es diu punt final, on finalitza la titulació.
punt final
La ionització o dissociació de l'indicador es representa en la forma següent:
HIn + H 2 O <=> In - + H 3 O +
I té per tant una constant Ka
Ka = /
La relació entre l'indicador no dissociat (HIn) i l'indicador dissociat (In -) determina el color de l'indicador.
L'addició d'un àcid augmenta la concentració de HIn i produeix el color 1 de l'indicador. Mentrestant, l'addició d'una base afavoreix un augment de la concentració de l'indicador dissociat (In -) (color 2).
És desitjable que el punt d'equivalència coincideixi amb el punt final. Per a això, es selecciona un indicador amb un interval de canvi de color que inclogui el punt d'equivalència. A més, es tracta de reduir qualsevol error que produeixi una diferència entre el punt d'equivalència i el punt final.
L'estandardització o valoració d'una solució és un procés on es determina la concentració exacta d'una solució. És metodològicament una titulació, però l'estratègia seguida és diferent.
Es col·loca en el matràs una solució de l'estàndard primari i es va agregant amb una bureta la solució titulante que està sent estandarditzada.
Punt d'equivalència de la titulació d'un àcid fort amb una base forta
Es col·loca al matràs 100 ml d'HCl 0,1 M i es va agregant gradualment, mitjançant una bureta, una solució de NaOH 0,1 M, determinant els canvis de pH de la solució que origina l'àcid clorhídric
Inicialment abans d'afegir NaOH el pH de la solució de HCl es 1.
Es va afegint la base forta (NaOH) i el pH es va incrementant gradualment, però segueix sent un pH àcid, ja que l'excés d'àcid determina aquest pH.
Si es continua afegint NaOH, arriba un moment en què s'aconsegueix el punt d'equivalència, on el pH és neutre (pH = 7). L'àcid ha reaccionat amb la base consumint, però no hi ha un excés de base encara.
Hi predomina la concentració de l'clorur de sodi, que és una sal neutra (ni el Na + ni el Cl - s'hidrolitzen).
Si es continua afegint NaOH el pH segueix augmentant, fent-se més bàsic que el punt d'equivalència, a causa que predomina la concentració de NaOH.
Idealment el canvi de color de l'indicador ha d'ocórrer a un pH = 7; però a causa de la forma brusca de la corba de titulació, pot usar-se la fenolftaleïna que canvia a un color rosat pàl·lid a un pH al voltant de 8.
Corba de titulació àcid feble- base forta
Font: Quantumkinetics, from Wikimedia CommonsLa corba de titulació d'un àcid fort amb una base forta és semblant a la de la imatge superior. L'única diferència entre les dues corbes, és que la primera té un canvi de pH molt més brusc; mentre que en la corba de titulació d'un àcid feble amb una base forta, es pot observar que el canvi és més gradual.
En aquest cas es titula un àcid feble, com l'àcid acètic (CH 3 COOH) amb una base forta, l'hidròxid de sodi (NaOH). La reacció que ocorre en la titulació pot esquematitzar-se en la forma següent:
NaOH + CH 3 COOH => CH 3 COO - Na + + H 2 O
En aquest cas es forma la solució amortidora acetat amb un pKa = 4,74. La regió esmorteïda pot apreciar-se en el lleu i gairebé imperceptible canvi abans de l'pH 6.
El punt d'equivalència, tal com indica la imatge, es troba al voltant de 8,72 i no 7. Per què? Perquè el CH 3 COO - és un anió que després hidrolitzar genera OH -, el qual basifica el pH:
CH 3 COO - + H 2 O <=> CH 3 COOH + OH -
etapes
La titulació de l'àcid acètic per l'hidròxid de sodi pot dividir-se en 4 etapes per a la seva anàlisi.
-Abans de començar a afegir la base (NaOH), el pH de la solució és àcid i depèn de la dissociació de l'àcid acètic.
-A mesura que es va agregant hidròxid de sodi es va formant la solució amortidora acetat, però de la mateixa manera es va incrementant la formació de la base conjugada acetat, la qual cosa implica un increment de l'pH de la solució.
-El pH del punt d'equivalència ocorre a un pH de 8,72, el qual és francament alcalí.
El punt equivalència no té un valor constant i varia depenent dels compostos que intervenen en la titulació.
-Al continuar afegint NaOH, després d'arribar al punt d'equivalència, el pH va incrementant a causa d'un excés d'hidròxid de sodi.
Selecció de l'indicador d'acord a el punt d'equivalència
La fenolftaleïna és útil en la determinació del punt d'equivalència en aquesta titulació, a causa que té el seu punt de viratge de color en un pH al voltant de 8, el qual cau a la zona de pH de la titulació de l'àcid acètic que inclou el punt d'equivalència (pH = 8,72).
D'altra banda, el vermell de metil no és útil en la determinació del punt d'equivalència, ja que canvia de color en l'interval de pH de 4,5 a 6,4.
referències
- Wikipedia. (2018). Punt d'equivalència. Recuperat de: es.wikipedia.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de juny del 2018). Equivalence Point Definition. Recuperat de: thoughtco.com
- Lusi Madisha. (16 d'abril del 2018). Difference Between Endpoint and Equivalence Point. » DifferenceBetween.net. Recuperat de: differencebetween.net
- Look J. (2018). Equivalence Point: Definition & Calculation. Recuperat de: study.com
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP I Stanley, GG Química. (2008) Vuitena Edició. Cengage Learning Editors.