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Curvas de titulación ácido-base

en este video explicaremos brevemente cómo es una curva de titulación ácido base y qué datos nos puede proporcionar la titulación también conocida como valoración es un procedimiento analítico que tiene como objetivo determinar la concentración de un analito con gran exactitud en particular las titulaciones ácido base son aquellas en las que la muestra problema es un ácido o una base y se titula con el agregado de una solución de base o ácido respectivamente de concentración Cómo se realiza una titulación utilizaremos como ejemplo la titulación del ácido clorídrico la muestra de problema el ácido se coloca en un matraz y la solución de concentración conocida hidróxido de sodio se coloca en una bureta esto nos permite realizar el agregado de Pequeños volúmenes al agregar el ácido con la base sucede una reacción de neutralización que forma una sal y agua alterando el valor del PH de la solución para monitorear la titulación se puede medir entonces las variaciones del PH del sistema a medida que agregamos el hidróxido de sodio Gota a gota y para ello utilizaremos un electrodo de vidrio capaz de medir la concentración de protones de esta manera obtenemos un gráfic de ph en función de la soda agregada lo que constituye la curva de titulación cabe mencionar que existe también métodos colorimétricos para detectar cambios de pH como es el agregado de fenolftaleina que descolora pH alcalino y se torna fia cuando el pH se acerca a la neutralidad veamos ahora en detalle la curva de titulación del ácido clorídrico un ejemplo de ácido fuerte en un primer momento en la muestra de problema hay ácido clorídrico que al encontrarse en solución acuosa se disocia completamente en este caso el valor del PH está dado por la concentración de ácido y se trata del punto inicial de la curva de titulación luego se agrega la base de agas que también se disocia completamente en hidroxilos y sodio el agregado de hidroxilos reacciona con los protones que están en exceso para formar agua una reacción de equilibrio que se desplaza rápidamente hacia la formación de agua Esta es una reacción de neutralización por lo que el pH de la solución irá en aumento luego sucesivos agregados de hidróxido de sodio habremos agregado tantos hidróxidos como protones había inicialmente y en esa situación nos encontramos en el punto de equivalencia esto significa que todos los protones del ácido fueron titulados o neutralizados con los y los que se agregaron entonces podemos pensar que los únicos protones presentes son los provenientes del agua por lo que el pH en el punto de equivalencia es siete las especies remanentes cation sodio y añón cloruro no alteran el pH de la solución con repetidos agregados de hidróxido de sodio el pH de la solución seguirá en aumento hasta un punto que llamaremos punto final de esta forma si la concentración del ácido clorídrico es desconocida podemos calcularla en en función de la concentración de hidróxido de sodio necesaria para llegar al punto de equivalencia en el caso de que la muestra problema sea una base como el hidróxido de sodio la titular demos con un ácido fuerte de concentración conocida y la curva de titulación tendrá una forma similar pero el pH irá descendiendo a medida que se agregue la solución de titulación las ecuaciones químicas implicadas son las mismas que en el caso anterior el siguiente ejemplo se trata de la titulación de un ácido débil empleando una base fuerte el ácido débil en este caso es el ácido acético en un primer momento en la muestra problema hay ácido acético que al encontrarse solución se disocia parcialmente en ese caso el valor del PH está dado por la concentración del ácido y su constante de equilibrio por lo que el pH en ese punto inicial lo podemos calcular como se vio en el video de ácidos y bases en este punto la especie mayoritaria es el ácido sin disociar luego comenzaremos la titulación con agregados sucesivos de hidróxido de sodio este se hizo completamente el hidroxilo neutralizará los protones que están en exceso para formar agua por lo que el pH de la solución irá en aumento a diferencia del caso de los ácidos fuertes con los débiles encontraremos una zona de la curva con menor pendiente en esta región como que existen el ácido y su base conjugada el pH está determinado según la ecuación de Henderson y hasselbach además podemos identificar un punto en el que el pH es igual al pka y esto sucede en un momento en el que la concentración de ácido y la concentración del acetato son iguales cuando esto sucede si analizamos la ecuación de Henderson y hasselback observamos que como las concentraciones son iguales el logaritmo es cero y por lo tanto el pH es igual al pka esta zona de pH cercana al pka es una región de amortiguación en la que pequeños agregados de hidróxido de sodio no provocan grandes cambios en el pH el concepto de amortiguadores se verá en el video de amortiguadores luego de sucesivos agregados de hidróxido de sodio alcanzaremos el punto de equivalencia es decir el punto en el que todos los protones del ácido fueron titulados en este caso las especies remanentes no son inertes sino que el acetato influye en el pH de la solución por esto el valor del PH no será 7 sino que estará dado por la concentración de acetato ahora veremos la titulación de un ácido triprótico es decir que capaz de ceder tres protones por lo tanto establece tres equilibrios y cada uno presenta su propio pka utilizaremos como ejemplo al ácido fosfórico los protones no se liberan al mismo tiempo sino que se liberan de a uno según la ácid desde el mismo es decir según el pka de la reacción de disociación para la primera disociación Tendremos una curva similar a la de un ácido monoprótico en la que se observa una meseta centrada en el Val del PK del protón más ácido con mayores agregados de hidroxilos lograremos titular completamente ese protón hasta encontrar un punto de equivalencia en el que la única especie presente es el añón monocar h2 po4 pero a diferencia de los monopróticos el agregado de más hidroxilos titulará otro protón de ácido fosfórico detectándose así una segunda meseta correspondiente con la región amortiguadora central en el pk2 lo mismo sucederá con el tercer protón por lo que al finalizar la curva de titulación Se observa un total de tres mesetas y esto se puede pensar como tres curvas de titulación contiguas de ácidos monopróticos diferentes es importante destacar también que encontraremos Tres puntos de equivalencia cada uno asociado a la titulación completa de cada protón y en ellos se encuentra una única especie presente además es interesante detenerse en el punto inicial en las zonas de amortiguación y en los puntos de equivalencia para deducir Qué especies están presentes y en qué qu proporción y también destacar Cómo podemos obtener los valores de ph en el punto de equivalencia a partir de los pka de esta forma hemos analizado las curvas de titulación de un ácido fuerte uno débil monoprótico y uno triprótico un grupo de ácidos interesantes a nivel biomédico son los aminoácidos estos presentan curvas de titulación características que estudiaremos en el curso los aminoácidos presentan dos grupos funcionales capaces de liberar o ceder protones en medio es decir son ácidos diprótico e incluso algunos de ellos presentan un tercer grupo ionizable es decir se trata de ácidos triproticos que presentan una curva de titulación similar a la del ácido fosfórico te animas ahora a realizar la curva de titulación de un aminoácido como el glutamato este presenta tres grupos ionizables y podrás encontrar en la bibliografía recomendada los datos necesarios para su construcción este video Fue realizado con el fin de complementar los materiales del curso recomendamos consultar la bibliografía [Música] ible