Equilibrio iónico. Titulación ácido base

1. Equilibrio iónico. Titulación ácido base

2. Resumen

El tema principal del laboratorio fue la titulación de un ácido fuerte () y un ácido débil () con una base fuerte (). Los objetivos estuvieron relacionados con calcular las concentraciones desconocidas de las soluciones ácidas. La sesión consistió en el registro del pH de la solución titulada en función del volumen de la base agregada con el fin de hallar el punto de equivalencia. Estos datos sirvieron para realizar la gráfica de la curva de titulación. Así mismo, se calculó la concentración de las dos soluciones ácidas  y . Se obtuvo como resultado el valor de pH 7 en el punto de equivalencia entre el  y , y el valor de pH 8.72 entre el  y , además la concentración del  fue 0,15 M y la concentración del  fue 0,16 M. Respecto a la medición del pH, las posibles fuentes de error son una mala calibración del pH-metro y mala percepción del cambio de color de los indicadores. En esta sesión aprendimos sobre la importancia de conocer el pH en el punto de equivalencia de una reacción de neutralización y el uso de los indicadores correctos en una titulación.[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11]

3. Introducción

El procedimiento más ampliamente usado para poder determinar la concentración desconocida de una solución es la titulación ácido-base. Para ello, es útil el empleo de indicadores que cambien de color cuando se ha conseguido cantidades estequiometricamente iguales entre la solución cuya concentración deseamos determinar y la solución titulante. Sin embargo, para llevar a cabo este procedimiento no se puede escoger cualquier indicador. Las curvas de titulación son de gran utilidad para seleccionar el indicador con el cual trabajar. Los valores de pH que se registran en estos gráficos se podrán obtener mediante el uso de un pH-metro. En esta sesión de laboratorio, se llevó a cabo principalmente titulaciones de un ácido fuerte () y un ácido débil () con una base fuerte ().[pic 12][pic 13][pic 14]

Neutralización ácido-base

Una reacción de neutralización ocurre cuando se mezclan una solución de un ácido y una solución de una base. Los productos de este proceso químico no comparten las mismas propiedades características de la solución ácida, pero tampoco las de la solución básica. Estos productos son agua y una sal. El término sal se utiliza para señalar cualquier compuesto iónico cuyo catión proviene de una base (por ejemplo,  de ), y cuyo anión proviene de un ácido (por ejemplo,  de ).1[pic 15][pic 16][pic 17][pic 18]

Fuerza de ácidos y bases

Por un lado, se denomina ácidos y bases fuertes a aquellas sustancias ionizadas completamente en solución acuosa. Por otro lado, se denomina ácidos y bases débiles a aquellas sustancias que no se encuentran ionizadas completamente en solución acuosa y en reacción pueden establecer un equilibrio. De acuerdo a la fuerza de ácidos y bases, las reacciones de neutralización se pueden distinguir en cuatro casos. Esta sesión de laboratorio se centra en dos de ellos: reacciones entre un ácido fuerte y una base fuerte, y reacciones entre un ácido débil y una base fuerte.

Ejemplo 1. Reacción de neutralización entre el  y el [pic 19][pic 20]

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                                  Ácido fuerte   Base fuerte            Sal            Agua

Ejemplo 2. Reacción de neutralización entre  y el [pic 22][pic 23]

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                              Ácido débil         Base fuerte                Sal                  Agua

Hidrólisis

Cuando uno de los iones de una sal puede reaccionar fácilmente con el agua, la disolución de la sal no resulta neutra, sino que es ácida o básica. Esta reacción recibe el nombre de hidrólisis.2 El pH de la sal en disolución dependerá de la naturaleza de los dos iones de los que está compuesta. Es decir, si estos son ácidos o bases débiles o fuertes.

Se pueden identificar cuatro tipos distintos de sales dependiendo de la clasificación de ácidos y bases. Pero en esta sesión, se prioriza el estudio de los 2 siguientes tipos de sales:

Sales de bases fuertes y ácidos fuertes

Como ya se mencionó, en solución diluida acuosa, los ácidos y bases fuertes se ionizan o disocian por completo. Las sales que resultan de bases fuertes y ácidos fuertes producen soluciones neutras porque ni el catión ni el anión reaccionan de manera apreciable con el .3[pic 25]

Ejemplo 4. Se considera una solución de la , la cual es una sal de la base fuerte  y el ácido fuerte . Esta sal es soluble y se disocia por completo en agua. El  se ioniza poco para producir concentraciones iguales de iones hidronio, , e iones hidróxido, .[pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31]

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Las soluciones acuosas de  contienen cuatro iones: , ,  y . El catión de la sal () es un ácido tan débil y el anión de la sal () es una base tan débil que no reaccionan de modo apreciable con el agua. Por lo tanto, las soluciones de sales de ácidos fuertes y bases fuertes son neutras, debido a que ningún ion de esta sal reacciona para romper el balance  del agua.[pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39][pic 40][pic 41]

Sales de bases fuertes y ácidos débiles

Cuando las sales que se forman en la reacción de bases fuertes con ácidos débiles se disuelven en agua, las soluciones resultantes siempre son básicas. Esto se debe a que los aniones de los ácidos débiles reaccionan con el agua para dar iones hidróxido.4

Ejemplo 3. Se considera una solución de acetato de sodio, , que es la sal de la base fuerte  y el ácido débil . Esta sal es soluble y se disocia por completo en agua.[pic 42][pic 43][pic 44]

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