Fundamentos y Aplicaciones de las Valoraciones Químicas: Neutralización, Precipitación y Redox

El análisis volumétrico es ampliamente utilizado para la determinación precisa de cantidades de analito del orden de las milimoles. También se puede aplicar a cantidades más pequeñas cuando se combina con técnicas instrumentales para la detección del punto final, como la espectrofotometría o la potenciometría. Los métodos volumétricos suelen ser rápidos y, a menudo, se pueden automatizar.

Los métodos volumétricos de análisis se basan en la medición del volumen de una disolución de un reactivo (R) necesario para que la reacción con el analito (A) se verifique cuantitativamente.

Conceptos Clave en Volumetría

• Peso Equivalente: Se define como el peso molecular de una sustancia, expresado en gramos, dividido entre el número de electrones que cede o acepta. Si es un ácido, el número de electrones corresponde a la cantidad de "H" presentes en la fórmula.
• Equivalente Gramo: Es la masa de un equivalente, es decir, la masa de una sustancia dada que se deposita o se libera cuando circula 1 mol de electrones.
• Solución Normal (N): Es una medida de concentración utilizada en procesos de neutralización y titulación entre sustancias ácidas y básicas. Relaciona los equivalentes gramo del soluto por los litros de solución. Su expresión analítica es:
  • N = E/V
  • Donde:
  • E = Eq-g soluto
  • V = litros de solución
  • N = concentración normal
• Solución: Mezcla homogénea a nivel molecular o iónico de dos o más sustancias que no reaccionan entre sí. Los componentes se encuentran en proporciones variables.
• Solvente y Soluto:
  • Solvente: Componente que tiene el mismo estado de agregación que la disolución.
  • Soluto: Sustancia minoritaria en una disolución o, en general, la sustancia de interés.
• Soluciones Valoradas: Aquellas en las que se miden cantidades exactas de soluto y solución, o de soluto y solvente. Se dividen en unidades físicas y unidades químicas.
• Indicadores: Sustancias que se utilizan en química analítica, especialmente en valoraciones ácido-base, para detectar el cambio de pH. Ejemplos comunes son la fenolftaleína y el azul de metileno.

Tipos de Reacciones en Valoraciones

Reacciones de Neutralización

La reacción entre un ácido y una base se denomina neutralización. Según el carácter del ácido y de la base, se distinguen cuatro casos:

1. Ácido fuerte + base fuerte
2. Ácido débil + base fuerte
3. Ácido fuerte + base débil
4. Ácido débil + base débil

En el momento de la neutralización, el número de equivalentes de ácido que han reaccionado (N • V) es igual al número de equivalentes de la base (N' • V').

Reacciones de Precipitación

Las reacciones de precipitación consisten en la formación de un compuesto no soluble (precipitado) al mezclar dos disoluciones diferentes. Cada disolución aporta un ion al precipitado.

Reacciones de Reducción-Oxidación (Redox)

Una reacción de reducción-oxidación (redox) es una reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación. Debe haber un elemento que ceda electrones y otro que los acepte.

Técnicas Electroanalíticas: Potenciometría

La potenciometría es una técnica electroanalítica que permite determinar la concentración de una especie electroactiva en una disolución. Se utiliza un electrodo de referencia (con potencial conocido y constante) y un electrodo de trabajo (sensible a la especie de interés).