El punto de equivalencia , o punto estequiométrico , de una reacción química es el punto en el que se han mezclado cantidades químicamente equivalentes de reactivos. Para una reacción ácido-base, el punto de equivalencia es donde los moles de ácido y los moles de base se neutralizarían entre sí de acuerdo con la reacción química. Esto no implica necesariamente una relación molar 1: 1 de ácido: base, simplemente que la relación es la misma que en la reacción química. Se puede encontrar mediante un indicador, por ejemplo fenolftaleína o naranja de metilo .
El punto final (relacionado con, pero no igual que el punto de equivalencia) se refiere al punto en el que el indicador cambia de color en una titulación colorimétrica .
Métodos para determinar el punto de equivalencia
Los diferentes métodos para determinar el punto de equivalencia incluyen:
- indicador de pH
- Un indicador de pH es una sustancia que cambia de color en respuesta a un cambio químico. Un indicador ácido-base (p. Ej., Fenolftaleína ) cambia de color según el pH . Los indicadores redox también se utilizan con frecuencia. Se agrega una gota de solución indicadora a la titulación al inicio; cuando el color cambia, se ha alcanzado el punto final, esto es una aproximación del punto de equivalencia.
- Conductancia
- La conductividad de una solución depende de los iones que están presentes en ella. Durante muchas titulaciones, la conductividad cambia significativamente. (Por ejemplo, durante una titulación ácido-base, los iones H 3 O + y OH - reaccionan para formar H 2 O neutro . Esto cambia la conductividad de la solución). La conductancia total de la solución depende también de los otros iones presentes. en la solución (como contraiones). No todos los iones contribuyen por igual a la conductividad; esto también depende de la movilidad de cada ion y de la concentración total de iones ( fuerza iónica ). Por lo tanto, predecir el cambio de conductividad es más difícil que medirlo.
- Cambio de color
- En algunas reacciones, la solución cambia de color sin ningún indicador añadido. Esto se ve a menudo en valoraciones redox, por ejemplo, cuando los diferentes estados de oxidación del producto y el reactivo producen colores diferentes.
- Precipitación
- Si la reacción forma un sólido, se formará un precipitado durante la titulación. Un ejemplo clásico es la reacción entre Ag + y Cl - para formar la sal muy insoluble AgCl. Sorprendentemente, esto suele dificultar la determinación precisa del punto final. Como resultado, las valoraciones por precipitación a menudo deben realizarse como valoraciones retroactivas .
- Calorímetro de titulación isotérmica
- Un calorímetro de titulación isotérmica utiliza el calor producido o consumido por la reacción para determinar el punto de equivalencia. Esto es importante en las valoraciones bioquímicas , como la determinación de cómo se unen los sustratos a las enzimas .
- Titrimetría termométrica
- La titrimetría termométrica es una técnica extraordinariamente versátil. Esto se diferencia de la titulometría calorimétrica por el hecho de que el calor de la reacción (indicado por el aumento o la disminución de la temperatura) no se usa para determinar la cantidad de analito en la solución de muestra. En cambio, el punto de equivalencia está determinado por la tasa de cambio de temperatura . Debido a que la titulometría termométrica es una técnica relativa, no es necesario realizar la titulación en condiciones isotérmicas, y las titulaciones se pueden realizar en recipientes de plástico o incluso de vidrio , aunque estos recipientes generalmente están cerrados para evitar que las corrientes parásitas causen "ruido" y perturben el punto final. Debido a que las valoraciones termométricas se pueden realizar en condiciones ambientales, son especialmente adecuadas para procesos de rutina y control de calidad en la industria. Dependiendo de si la reacción entre el valorante y el analito es exotérmica o endotérmica , la temperatura aumentará o disminuirá durante la valoración. Cuando todo el analito se ha consumido por reacción con el valorante, un cambio en la velocidad de aumento o disminución de la temperatura revela el punto de equivalencia y se puede observar una inflexión en la curva de temperatura. El punto de equivalencia se puede localizar con precisión empleando la segunda derivada de la curva de temperatura. El software utilizado en los sistemas de valoración termométrica automatizados modernos emplea sofisticados algoritmos de suavizado digital para que el "ruido" resultante de las sondas de temperatura altamente sensibles no interfiera con la generación de un "pico" suave y simétrico de segunda derivada que define el punto final. La técnica tiene una precisión muy alta y son comunes los coeficientes de varianza (CV) inferiores a 0,1. Las sondas de temperatura de valoración termométrica modernas consisten en un termistor que forma un brazo de un puente de Wheatstone . Junto con la electrónica de alta resolución, los mejores sistemas de titulación termométrica pueden resolver temperaturas de 10 −5 K. Se han obtenido puntos de equivalencia nítidos en titulaciones en las que el cambio de temperatura durante la titulación ha sido tan pequeño como 0,001 K. La técnica se puede aplicar esencialmente a cualquier reacción química en un fluido donde hay un cambio de entalpía, aunque la cinética de la reacción puede jugar un papel en la determinación de la nitidez del punto final. La titrimetría termométrica se ha aplicado con éxito a titulaciones ácido-base, redox, EDTA y precipitación. Ejemplos de valoraciones de precipitación exitosas son sulfato por valoración con iones de bario, fosfato por valoración con magnesio en solución amoniacal, cloruro por valoración con nitrato de plata , níquel por valoración con dimetilglioxima y fluoruro por valoración con aluminio (como K 2 NaAlF 6 ) porque la temperatura La sonda no necesita estar conectada eléctricamente a la solución (como en las valoraciones potenciométricas), las valoraciones no acuosas se pueden realizar tan fácilmente como las valoraciones acuosas. Las soluciones muy coloreadas o turbias pueden analizarse termométricamente sin más tratamiento de la muestra. Básicamente, la sonda no necesita mantenimiento. Utilizando buretas modernas accionadas por motor paso a paso de alta precisión, las valoraciones termométricas automatizadas suelen completarse en unos pocos minutos, lo que convierte a la técnica en una opción ideal cuando se requiere una alta productividad de laboratorio.
- Espectroscopia
- La espectroscopia se puede utilizar para medir la absorción de luz por la solución durante la titulación, si se conoce el espectro del reactivo, titulante o producto. Las cantidades relativas de producto y reactivo pueden usarse para determinar el punto de equivalencia. Alternativamente, la presencia de titulante libre (que indica que la reacción está completa) puede detectarse a niveles muy bajos. Un ejemplo de detector de punto final robusto para el grabado de semiconductores es el EPD-6, una reacción de sondeo del sistema en hasta seis longitudes de onda diferentes [1]
- Amperometría
- La amperometría se puede utilizar como técnica de detección ( titulación amperométrica ). La corriente debida a la oxidación o reducción de los reactivos o productos en un electrodo de trabajo dependerá de la concentración de esa especie en solución. El punto de equivalencia se puede detectar entonces como un cambio en la corriente. Este método es más útil cuando se puede reducir el exceso de titulante, como en la titulación de haluros con Ag + . (Esto también es útil porque ignora los precipitados).
Ver también
Referencias
- ^ "Título de la página" . www.zebraoptical.com .
enlaces externos
- Puntos de equivalencia de valoraciones ácido-base virtuales y reales - Programa de software
- Ejemplo de detector de punto final industrial robusto
- Método gráfico para resolver problemas ácido-base, incluidas titulaciones
- Solucionador gráfico y numérico para problemas ácido-base -Programa de software para teléfonos y tabletas