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Punto de equivalencia

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 según la reacción química. Esto no implica necesariamente una proporción molar de ácido:base de 1:1, simplemente que la proporción 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 el punto de equivalencia, pero no igual) se refiere al punto en el que el indicador cambia de color en una valoración 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 . También se utilizan con frecuencia indicadores redox . Al inicio de la titulación se añade una gota de solución indicadora; 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 valoraciones, la conductividad cambia significativamente. (Por ejemplo, durante una valoración ácido-base, los iones H 3 O + y OH − reaccionan para formar H 2 O neutra. 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 igualmente a la conductividad; esto también depende de la movilidad de cada ion y de la concentración total de iones ( fuerza iónica ). Por tanto, predecir el cambio en la 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 del reactivo producen diferentes colores.
Precipitación
Si la reacción forma un sólido, entonces 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 de precipitación a menudo deben realizarse como valoraciones inversas .
Calorímetro de valoración isotérmico
Un calorímetro de titulación isotérmico utiliza el calor producido o consumido por la reacción para determinar el punto de equivalencia. Esto es importante en valoraciones bioquímicas , como la determinación de cómo se unen los sustratos a las enzimas .
Valorimetría termométrica
La titulación termométrica es una técnica extraordinariamente versátil. Esto se diferencia de la valoración calorimétrica por el hecho de que el calor de la reacción (indicado por el aumento o la caída de la temperatura) no se utiliza 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 titulación 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 perdidas 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 la 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 modernos sistemas automatizados de titulación termométrica 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" de segunda derivada simétrico y suave que define el punto final. La técnica es capaz de alcanzar una precisión muy alta y son comunes coeficientes de varianza (CV) inferiores a 0,1. Las sondas de temperatura de valoración termométrica modernas constan de un termistor que forma un brazo de un puente de Wheatstone . Acoplados a componentes electrónicos de alta resolución, los mejores sistemas de valoración termométrica pueden resolver temperaturas de hasta 10 −5 K. Se han obtenido puntos de equivalencia definidos en valoraciones en las que el cambio de temperatura durante la valoración ha sido tan pequeño como 0,001 K. La técnica se puede aplicar esencialmente a cualquier reacción química en un fluido donde haya un cambio de entalpía, aunque la cinética de la reacción puede desempeñar un papel en la determinación de la nitidez del punto final. La titulación termométrica se ha aplicado con éxito a valoraciones ácido-base, redox, EDTA y precipitación. Ejemplos de valoraciones por precipitación exitosas son: sulfato mediante valoración con iones de bario, fosfato mediante valoración con magnesio en solución amoniacal, cloruro mediante valoración con nitrato de plata., níquel mediante valoración con dimetilglioxima y fluoruro mediante valoración con aluminio (como K 2 NaAlF 6 ) Debido a que la sonda de temperatura no necesita estar conectada eléctricamente a la solución (como en las valoraciones potenciométricas), las valoraciones no acuosas se pueden realizar con la misma facilidad. como valoraciones acuosas. Las soluciones muy coloreadas o turbias se pueden analizar termométricamente sin tratamiento adicional de la muestra. La sonda prácticamente no requiere mantenimiento. Utilizando buretas modernas impulsadas por motores paso a paso de alta precisión, las valoraciones termométricas automatizadas suelen completarse en unos 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, valorante o producto. Las cantidades relativas del producto y reactivo se pueden utilizar para determinar el punto de equivalencia. Alternativamente, la presencia de valorante libre (que indica que la reacción se ha completado) se puede detectar en niveles muy bajos. Un ejemplo de detectores de punto final robustos para el grabado de semiconductores es el EPD-6, un sistema que explora reacciones en hasta seis longitudes de onda diferentes. [1]
Amperometria
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. Entonces se puede detectar el punto de equivalencia como un cambio en la corriente. Este método es más útil cuando se puede reducir el exceso de valorante, como en la valoración de haluros con Ag + . (Esto también es útil porque ignora los precipitados).

Ver también

Referencias

  1. ^ "Título de la página". www.zebraoptical.com .

enlaces externos