Punto de equivalencia

El punto de equivalencia en el análisis volumétrico es el momento de la titulación , cuando el número de equivalentes del titulador agregado es equivalente o igual al número de equivalentes del analito en la muestra. En algunos casos, se observan varios puntos de equivalencia uno tras otro, por ejemplo, cuando se titulan ácidos polibásicos o cuando se titula una solución en la que hay varios iones por determinar .

El gráfico de la curva de titulación tiene uno o más puntos de inflexión , correspondientes a puntos de equivalencia. El punto final de una titulación (similar al punto de equivalencia, pero no igual) es el punto en el que el indicador cambia de color en una titulación colorimétrica.

Métodos para determinar el punto de equivalencia

Uso de indicadores

Son sustancias que cambian de color debido a procesos químicos. Los indicadores ácido-base , como la fenolftaleína , cambian de color según el pH de la solución en la que se encuentran. Los indicadores redox cambian de color después de un cambio en el potencial del sistema y, por lo tanto, se utilizan en valoraciones redox . Antes de comenzar la titulación, se agregan unas gotas del indicador a la solución de prueba y el titulante se agrega gota a gota . Tan pronto como la solución después del indicador cambia de color, la titulación se detiene, este momento es aproximadamente el punto de equivalencia.

Regla de selección del indicador  : cuando se titula, se utiliza un indicador que cambia de color cerca del punto de equivalencia, es decir, el intervalo de transición de color del indicador debe, si es posible, coincidir con el salto de la titulación.

Potenciometría

En este caso, se utiliza un dispositivo para medir el potencial de electrodo de la solución. Cuando se alcanza el punto de equivalencia, el potencial del electrodo de trabajo cambia drásticamente.

Uso de medidores de pH

Un medidor de pH es esencialmente también un potenciómetro , que utiliza un electrodo cuyo potencial depende del contenido de iones H + en la solución , este es un ejemplo del uso de un electrodo selectivo de iones . De esta manera, el cambio de pH se puede monitorear durante todo el proceso de titulación. Cuando se alcanza el punto de equivalencia, el pH cambia drásticamente. Este método es más preciso que la titulación con indicadores ácido-base y se puede automatizar fácilmente.

Conductividad eléctrica

La conductividad de las soluciones de electrolitos depende de la concentración y movilidad de los iones en ellas . Durante la titulación , la conductividad a menudo cambia significativamente (por ejemplo, en una titulación ácido-base, los iones interactúan para formar una molécula neutra , lo que provoca un cambio en la conductividad de la solución debido a una caída en la concentración de iones) .

La conductividad total de la solución también depende de los otros iones presentes (por ejemplo, contraiones), que contribuyen de manera diferente a la conductividad. Esta contribución, a su vez, depende de la movilidad de cada tipo de ion y de la concentración total de iones ( fuerza iónica ). Por lo tanto, es mucho más difícil predecir un cambio en la conductividad que medirlo.

Cambio de color

Durante algunas reacciones, se produce un cambio de color incluso sin la adición de un indicador. Esto se ve más comúnmente en valoraciones redox donde los materiales de partida y los productos de reacción tienen diferentes colores en diferentes estados de oxidación .

Deposición

Si se forma una sustancia sólida insoluble durante la reacción, entonces se forma un precipitado (precipitado) al final de la titulación. Un ejemplo clásico de tal reacción es la formación de cloruro de plata extremadamente poco soluble a partir de iones y . En muchos casos, esto no le permite determinar con precisión el final de la titulación, por lo que la titulación de precipitación se usa con mayor frecuencia como una titulación inversa .

Valoración calorimétrica isotérmica

Se utiliza un calorímetro de titulación isotérmico , que determina el punto de equivalencia por la cantidad de calor liberado o absorbido por el sistema reaccionante. Este método es importante en valoraciones bioquímicas , por ejemplo, para determinar cómo se une un sustrato enzimático a una enzima .

Valorimetría termométrica

La valoración termométrica es una técnica extremadamente flexible. Se diferencia de la titulación colorimétrica en que el calor de reacción , que se indica mediante un descenso o aumento de la temperatura, no se utiliza para determinar la cantidad de sustancia contenida en la muestra de ensayo. En cambio, el punto de equivalencia se determina en función de la región en la que se produce el cambio de temperatura . Dependiendo de si la reacción entre el valorante y el analito es exotérmica o endotérmica, la temperatura durante el proceso de valoración aumentará o disminuirá en consecuencia. Cuando toda la sustancia de ensayo ha reaccionado con el titulador, cambiar el área en la que la temperatura sube o baja permite determinar el punto de equivalencia y la desviación en la curva de temperatura. El punto de equivalencia exacto se puede determinar tomando la segunda derivada de la curva de temperatura: un pico claro indicará el punto de equivalencia como se muestra en la figura.

Espectroscopia

El punto de equivalencia se puede determinar midiendo la absorción de luz de la solución durante la titulación, si se conoce el espectro de absorción del producto de titulación, valorante o sustancia de prueba. El contenido relativo del producto de reacción y la sustancia de prueba le permite determinar el punto de equivalencia. Sin embargo, la presencia de valorante libre (que indica la finalización de la reacción) puede detectarse a valores muy bajos.

Amperometría

Este método le permite determinar el punto de equivalencia por la magnitud de la corriente que fluye a través de la solución a un voltaje dado en los electrodos. La magnitud de la corriente del electrodo de trabajo durante la reacción de oxidación/reducción de la sustancia o producto de prueba depende de su concentración en la solución. El punto de equivalencia corresponde a un cambio en la magnitud de la corriente. Este método es más útil cuando es necesario reducir el consumo de titulador, por ejemplo, al titular haluros con iones de plata .

Literatura

• Bolotov V. V., Gaidukevich A. N., Svechnikova E. N. y otros Química analítica. - Jarkov: Editorial de NFAU, 2001. - 455 p. - 2500 copias.  — ISBN 966-615-079-4 .
• Enciclopedia química / Consejo editorial: Knunyants I. L. et al. - M. : Enciclopedia soviética, 1992. - T. 3 (Med-Pol). — 639 pág. - ISBN 5-82270-039-8 .