Calculadora de titulación ácido-base

Nuestra calculadora de titulaciones o valoraciones te ayudará a no tener que preguntar nunca más "¿cómo calculo las titulaciones?". Los cálculos de titulación ácido-base te ayudan a identificar las propiedades de una disolución (como el pH) durante un experimento o saber cuál es una disolución desconocida al realizar un trabajo de campo.

Al utilizar una solución con una molaridad conocida y un indicador de color, podemos pedir la cantidad de solución necesaria para neutralizar la solución desconocida. Cuando esto ocurre, el indicador cambia de color y nos permite obtener información sobre la solución desconocida.

Como ya sabrás, cuando un ácido o una base se disuelven en agua, sus iones $\small\text{H}^+$ y $\small\text{OH}^-$ respectivamente se disocian, desplazando el equilibrio natural de autoionización del agua ($\small2\text{H}_2\text{O}\rightleftharpoons\text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^-$), haciendo que la solución sea más ácida o más básica. A pH 7, la concentración de iones $\small\text{H}_3\text{O}^+$ respecto a iones $\small\text{OH}^-$ es una relación de $\small1:1$ (el punto de equivalencia).

Al hacer una titulación (también llamado análisis volumétrico), normalmente tenemos una solución de volumen conocido, pero molaridad desconocida (el analito), a la que se añade un indicador de color (por ejemplo, fenolftaleína). El indicador cambiará de color cuando se alcance esta relación $1:1$ (regida por su curva de titulación o curva de valoración). Añadiendo un ácido o una base de molaridad conocida (el valorante) y midiendo la cantidad necesaria para provocar este cambio, podemos calcular la molaridad de la incógnita mediante la siguiente ecuación:

donde:

• $n_{\text{H}^+}$ - Número de iones H⁺ aportados por molécula de ácido;
• $M_{\text{a}}$ - Molaridad del ácido;
• $V_{\text{a}}$ - Volumen del ácido;
• $n_{\rm OH^-}$ - Número de iones OH^- aportados por molécula de base;
• $M_{\text{b}}$ - Molaridad de la base;
• $V_{\text{b}}$ - Volumen de la base.

Aquí tienes el método para una titulación ácido-base:

1. Llena una bureta con la solución del valorante. Asegúrate de no verter la solución por encima de tu cabeza y de retirar el embudo cuando hayas terminado de verterla. Coloca la bureta en un soporte para buretas. Anota el punto inicial de la solución en la bureta. Es posible que tengas que retirar parte de la solución para llegar al punto de inicio de las mediciones.

2. Mide una cantidad de analito (debe ser inferior a la cantidad de la bureta) y añádela a un matraz Erlenmeyer. Añade el indicador al matraz. Colócalo sobre una baldosa blanca debajo de la bureta para observar mejor el color.

3. Empieza a añadir el valorante lentamente, agitando el matraz Erlenmeyer constantemente. Cuando el cambio de color sea lento, empieza a añadir el valorante gota a gota. Cuando el cambio de color sea permanente, deja de añadir la solución.

4. Anota el punto final en la bureta. La diferencia entre éste y el punto inicial te da el volumen, y a partir de él, puedes calcular la molaridad del analito usando la ecuación anterior.

5. Desecha todos los productos químicos de forma segura

¿Sabías que las moléculas pueden tener un pH en el que están libres de carga negativa, y eso es lo que determina nuestra calculadora del punto isoeléctrico 🇺🇸?

Una curva de titulación o valoración es una representación de la concentración del analito en un punto determinado del experimento (normalmente el pH en una titulación ácido-base) frente al volumen del valorante añadido. Esta curva nos indica si se trata de un ácido/base débil o fuerte en una titulación ácido-base.

La curva alrededor del punto de equivalencia será relativamente pronunciada y suave cuando trabajemos con un ácido fuerte y una base fuerte. Esta curva significa que un pequeño aumento en la cantidad de valorante provocará un cambio significativo en el pH, lo que permite utilizar diversos indicadores (como la fenolftaleína o el azul de bromotimol).

Aquí tienes la curva de titulación de $\small\text{NaOH}$ neutralizante $\small\text{HCl}$. La línea azul es la curva, mientras que la roja es su derivada.

Cuando se trata de un ácido fuerte y una base débil, o viceversa, la curva de titulación se vuelve más irregular. Los ácidos y bases débiles son moléculas que no se disocian completamente cuando están en disolución; es decir, no son sales. Un ejemplo de ácido débil es el ácido acético (ácido etanoico), y un ejemplo de base débil es el amoníaco. Como estas moléculas no se disocian totalmente, el pH se desplaza menos cerca del punto de equivalencia.

El punto de equivalencia se producirá a un pH dentro del intervalo de pH de la solución más fuerte, es decir, para un ácido fuerte y una base débil, el pH será <7. Por esta razón, debes seleccionar el indicador correcto para la combinación correcta de soluciones, ya que el intervalo de cambios de color tiene que tener el punto de equivalencia en él. Por ejemplo, cuando se utiliza un ácido fuerte y una base débil, se necesita un indicador que cambie a pH bajo, como el naranja de metilo (3.1-4.4).

Como las curvas de titulación utilizando un ácido débil y una base débil son muy irregulares, los indicadores no pueden utilizarse con precisión. En su lugar, se suele utilizar un medidor de pH.

La palabra titulación procede del francés tiltre, que originalmente significaba "proporción de oro o plata en las monedas", y más tarde "concentración de una sustancia en una muestra dada" Por tanto, es fácil comprender por qué el químico francés Joesph Louis Gay-Lussac utilizó por primera vez el término al realizar sus primeros experimentos sobre la composición atómica de los materiales (más tarde perfeccionaría la bureta e inventaría la pipeta).

No fue hasta que Mohr desarrolló la bureta moderna en 1855 cuando la técnica llegó a un punto reconocible para nosotros hoy en día y desde entonces se ha convertido en un método popular en química analítica.

Las titulaciones tienen muchas aplicaciones en el mundo moderno, aunque muchos de los usos originales han quedado obsoletos por técnicas más modernas:

• Para ayudar a determinar una solución desconocida, por ejemplo, una recogida en el campo. Aunque la determinación exacta es imposible, la titulación es una herramienta valiosa para hallar la molaridad. La curva de titulación también puede determinar si la solución es un ácido/base fuerte o débil.

• Si se utiliza aceite vegetal usado para producir biodiésel, es necesario neutralizar el lote antes de procesarlo. Para ello, se titula una pequeña muestra para determinar su acidez, que nos indica cuánta base necesitamos para neutralizar el lote con éxito. La adición de una base elimina los ácidos grasos libres presentes, que pueden utilizarse para producir jabón.

• Las titulaciones se utilizan habitualmente para determinar la concentración de lluvia ácida que cae. Estos experimentos son útiles para controlar la cantidad de contaminación en la atmósfera superior.

Ácidos

Bases