Química General

Química Analítica: Valoraciones

Análisis volumétricos

Se dice que un análisis volumétrico, como su nombre lo dice es aquel que está basado en el volumen de una solución y cuánto se requiere de ésta para que reaccione completamente con otra. Éste tipo de análisis también se conocen como valoraciones. En las valoraciones participan dos tipos de soluciones: el analito y el valorante. Para comprender mejor estos conceptos es necesario imaginar el procedimiento que se lleva a cabo durante una valoración: Al analito se le van añadiendo poco a poco pequeñas cantidades de valorante hasta que la reacción se lleva a cabo por completo. Al punto en el que la reacción se completa teóricamente se le denomina punto de equivalencia. Probablemente ahora te estés preguntando ¿cómo se da cuenta un estudiante o laboratorista que la reacción se llevo a cabo en su totalidad? Para saberlo se hace uso un indicador, el cual es un compuesto o sustancia que cambia de color (puede ser también alguna otra propiedad, pero generalmente es el color) cuando el analito desaparece o hay un pequeño exceso de valorante. Por esta razón, lo que realmente se mide en el laboratorio es el punto final y no el punto de equivalencia. Por ejemplo, un indicador muy utilizado es la fenolftaleína, sustancia que se utiliza para hacer valoraciones ácido-base; esta sustancia cambia de ser incolora a un tono magenta o rosa entre el rango de pH de 8,2 y 10, por lo que debe haber un exceso de iones hidróxido para observar el cambio de color. La diferencia que existe entre el punto de equivalencia y el punto final se llama error de valoración. Este error puede calcularse y restarse de los valores obtenidos mediante un procedimiento llamado valoración en blanco; éste consiste en añadir valorante a una solución con el indicador pero sin el analito, de esta manera se puede saber cuánto valorante se requiere en exceso para que el indicador cambie bruscamente de color o de alguna otra propiedad. Una vez que se tiene ese dato, se sustrae de los valores que nos indican el punto final de la valoración y ahora sí tendremos reportados los puntos de equivalencia.

Valoraciones por precipitación

Durante una valoración por precipitación, la reacción entre analito y valorante produce un sólido que precipita en la solución. Durante este tipo de análisis se distinguen tres fases o etapas muy importantes: Antes del punto de equivalencia, en el punto de equivalencia y después del punto de equivalencia; ya que para calcular la concentración de valorante añadido varía según la etapa en la que se encuentre nuestro experimento.

Antes del punto de equivalencia

Si tenemos la siguiente reacción:

A + B <—> C (s)

En la que la reacción entre las sustancias A (analito) y B (valorante) forman un sólido C que precipita y su ecuación se producto de solubilidad se expresa de la siguiente manera:

Kps = [A][B]

Ahora, suponiendo que hemos añadido menos cantidad del compuesto B de la requerida para llegar al punto de equivalencia, esto quiere decir que todo el compuesto B reaccionó con la sustancia A, pero como están en equilibro algo se vuelve a disolver. Entonces, como queremos saber la concentración de B en la solución, lo obtenemos de la fórmula de producto de solubilidad:

[B]=Kps/[A]

La concentración de A está determinada por la cantidad de moles que no reaccionaron con B. Se considera que los moles de A que vuelven a la solución es despreciable comparada con los que no han reaccionado.

En el punto de equivalencia

Como ya vimos, en el punto de equivalencia ya se añadió la cantidad exacta de B para que reaccione con toda la sustancia A. Por lo tanto para calcular la concentración de ambos en el equilibrio se sigue el siguiente procedimiento:

Kps = [A][B]

Y como en este punto [A] = [B] y ambos los podemos igualar a una variable x, entonces:

Kps = x2

Se despeja el valor de x y con esto obtenemos las concentraciones en el equilibrio.

Después del punto de equivalencia

En esta región, la concentración de B está prácticamente dada por los moles de B que se vayan añadiendo después del punto de equivalencia, ya que se encuentra en exceso. Hay que considerar que al añadir volumen de la solución valorante con el compuesto B, el volumen de la solución que contiene el analito va aumentando y se debe tomar en cuenta al calcular la nueva concentración.

En la bibliografía recomendada en las referencias hay ejercicios con los que se puede adquirir práctica en los tipos de valoraciones mencionadas en este post.

Referencias

  1. Harris, C. Daniel. Análisis Químico Cuantitativo. Editorial Reverté. Tercera Edición (Sexta Edición Original). ISBN 84-291-7224-6

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