Principios de Indicadores Químicos y Volumetría: Titulaciones Ácido-Base

Conceptos Fundamentales en Volumetría y Titulaciones

Indicador Químico

Un indicador químico es un ácido o una base débil cuya forma disociada tiene diferente color que la forma sin disociar. Si el medio es ácido y aumenta la concentración de H+, deberá disminuir la relación [In-]/[HIn]. Para ello, el equilibrio tendrá que desplazarse hacia la izquierda, aumentando la concentración de HIn y dominando su color. Si el medio es básico, el cociente tendrá que aumentar, desplazándose el equilibrio hacia la derecha y dominando el color B.

Indicadores Químicos Ácido-Base Naturales

Se deben a la proporción que contengan de los pigmentos naturales antocianinas (roja en medio ácido, púrpura en medio neutro y azul en medio básico) y antoxantinas (amarilla en medio básico). Ejemplos: extracto de violetas, de lombarda y de fresas.

Volumen de Equivalencia

El volumen de equivalencia es el volumen necesario para alcanzar el punto de equivalencia.

Tipos de Indicadores Químicos o Visuales

• Autoindicadores: Cuando el propio valorante o el analito actúan de indicador. Ejemplo: permanganato.
• Indicadores Coloreados: Suelen incorporarse al sistema a valorar, en el analito. Sus coloraciones son intensas para percibir el cambio aun añadiéndose pequeñas proporciones.
• Indicadores Fluorescentes: Parecido al anterior, aunque son menos numerosos. El final de la valoración ocurre cuando desaparece, aparece o cambia de fluorescencia la disolución sometida a luz ultravioleta.
• Indicadores de Absorción: Sustancias que cambian de color al ser absorbidas o desorbidas por los sistemas coloidales que se forman en el seno de la disolución problema como resultado de la reacción entre el analito y el valorante.

Errores de Valoración

La diferencia entre la concentración real del analito en la disolución y la hallada experimentalmente. Se distinguen:

• Error Químico: Debido a la diferencia entre los puntos final y de equivalencia.
• Error Visual: Debido a la limitada capacidad ocular para comparar colores.
• Error de Indicador: Debido al consumo de solución valorante por el propio indicador para que se transforme y dé lugar al cambio observable.

Análisis Volumétrico

El análisis volumétrico es una forma de análisis cuantitativo que permite conocer la concentración de una sustancia disuelta midiendo el volumen gastado de una sustancia patrón, cuya concentración se conoce, hasta llegar al punto de equivalencia entre ambas disoluciones, instante en que se ha gastado un mismo número de equivalentes de las dos sustancias. Se deben controlar al mililitro los siguientes puntos:

• Titulante o valorante
• Sustancia patrón
• Indicador
• Cálculo del punto estequiométrico para la reacción (como valor aproximado a la equivalencia entre ambas disoluciones)
• Obtención del punto final en la valoración experimental
• Error de la valoración

Tipos Específicos de Valoraciones y Conceptos Relacionados

Acimetrías

Las acimetrías son valoraciones de disoluciones con ácidos perclórico, sulfúrico y clorhídrico con una disolución patrón.

Alcalimetrías

Las alcalimetrías son valoraciones de disoluciones con hidróxidos de Na, K y Ba. Son valoraciones con ácidos y bases fuertes, que reaccionan con el analito completamente y no desencadenan reacciones secundarias.

Factor de Disolución

El factor de disolución es la relación entre la cantidad pesada experimentalmente y la cantidad teórica calculada para una sustancia secundaria.

Indicadores (General)

Los indicadores son sustancias naturales y sintéticas que presentan colores que dependen del pH de las soluciones en las que estén disueltas.

Indicadores Ácido-Base

Un indicador ácido-base es un ácido o base orgánica débil cuya forma no disociada tiene un color diferente al de su forma conjugada.

Selección de Indicadores por Tipo de Valoración

• Ácido Fuerte, Base Fuerte: Para concentraciones de 0,1N o más, un indicador que vire entre pH 4,5-9,5. Ejemplos: fenolftaleína, rojo de fenol, azul de timol.
• Ácido Débil-Base Fuerte: pH 8-10,5. Ejemplos: fenolftaleína y azul de timol.
• Ácido Fuerte, Base Débil: pH 3-7. Ejemplos: naranja de metilo, rojo de metilo, verde de bromocresol.
• Ácido Débil y Base Débil: pH poco pronunciado en el punto de equivalencia. La valoración de NH3 con HAc: azul de metilo.

Para que el ojo humano distinga un color del otro, la concentración de las especies (ácida o básica) debe ser 10 veces mayor que la otra especie.

Variables que Influyen en los Indicadores

El intervalo de pH en el que un indicador cambia su tonalidad depende de la temperatura, fuerza iónica del medio, presencia de disolventes orgánicos y partículas coloidales. Los dos últimos ocasionan que el intervalo de viraje cambie 1 o 2 unidades de pH.

Titulación

La titulación es el procedimiento para determinar la concentración de un ácido o base en solución, por medio de la adición de una base o un ácido de concentración conocida.

Punto de Equivalencia

El punto de equivalencia es el punto en el que se neutraliza un ácido o una base.

Curva de Titulación

La curva de titulación es un diagrama que representa la variación del pH durante la valoración.

Punto Final

El punto final es la región brusca de cambio de color del indicador, que se reconoce cuando el reactivo indicador cambia de color, señalando el fin de la valoración experimental.