Ejemplo de Titulación Química

Según la Química General, la Titulación Química es un método de Análisis que sirve para conocer la Concentración de una Solución de una sustancia, mezclándola poco a poco con otra solución de Concentración Conocida, con la que tendrá una reacción química.

La Titulación Química es un método de Análisis Cuantitativo, lo que significa que se enfoca en conocer la Cantidad de una determinada sustancia de la solución problema. Es por perseguir este dato que este método también se llama Valoración.

Además de Titulación Química y Valoración, todas sus aplicaciones en conjunto reciben el nombre de Volumetría, que se refiere a que para el análisis, se ponen a interactuar dos soluciones liquidas con sus respectivas concentraciones, una conocida y otra desconocida, para lograr obtener el dato de la desconocida.

A la muestra de Concentración desconocida se le llama Analito, y a la solución que ayudará a conocer esa información se le llamará Solución Patrón.

Procedimiento de una Titulación Química

Se va a recurrir a un ejemplo para comprender mejor el procedimiento de la Titulación. Se requiere determinar la concentración de una muestra de solución que contiene Hidróxido de Sodio (NaOH).

1.- Para comenzar es indispensable saber cuál es el componente que se va a medir. En el ejemplo, se va a determinar la concentración de Hidróxido de Sodio (NaOH) en la muestra.

2.- Se elige una sustancia de concentración conocida para reaccionar con la muestra. Tiene que ser una sustancia capaz de reaccionar en buena proporción estequiométrica. Generalmente, al ser el Hidróxido de Sodio una Base, se emplea un ácido para ir consumiéndolo en reacción química. En el caso de este ejemplo, se utilizará Ácido Clorhídrico (HCl), que reaccionará en proporción 1 a 1 con el Hidróxido.

3.- Se prepara la muestra. En un matraz Erlenmeyer, específico para titulaciones, se agrega un determinado volumen de la muestra; en unas ocasiones son 10 mililitros, en otras 25 mililitros. Generalmente se agrega tal cual, aunque a veces se diluye con agua destilada. Pero siempre se cumple que sean 10 o 25 mililitros. Es indispensable conocer el volumen de trabajo.

4.- Se elige un indicador de reacción. Un indicador de reacción es una sustancia química que se añade a la muestra antes de comenzar una titulación. El indicador de reacción no se involucra químicamente. Lo que hace es dar una coloración a la muestra, y cuando la reacción va terminando, cambia de color. Esa es su función: cambiar de color para señalar que la reacción ha terminado. Así se va a saber cuánto Ácido Clorhídrico se ha usado para reaccionar con todo el Hidróxido de Sodio. El indicador se elige de acuerdo con la reacción y el pH que se van a manejar. En este caso, la reacción es una Neutralización Ácido-Base, y el pH que se va a manejar es entre 3 y 5, así que el más adecuado es el Anaranjado de Metilo, para los fines del ejemplo.

5.- Preparar una Bureta con la solución de Concentración Conocida, que para el ejemplo es el Ácido Clorhídrico. Una bureta es un tubo de cristal que tiene una escala en mililitros, en el que se va a vaciar la sustancia de concentración conocida. En el otro extremo tiene una llave reguladora de flujo, sellada lo suficiente para que el analista la manipule y logre un flujo que le dé confianza para detenerlo cuando el indicador haga notar que la reacción ha terminado.

6.- La bureta llena se coloca en un soporte universal con los correspondientes accesorios para sostenerla. Al aire, sobre la base del soporte, comenzará la titulación, abriendo la llave de la bureta poco a poco, para que gota a gota vaya ocurriendo la neutralización. Con la mano que sostiene el matraz Erlenmeyer de la muestra, se va agitando la reacción, mientras se va recibiendo ahí mismo el chorro de la bureta.

7.- Al cambiar de color el indicador, se cierra la llave de la bureta. En la escala de la misma se verá cuántos mililitros de Ácido Clorhídrico fueron añadidos a la muestra para la Neutralización. Ese es el dato que nos importa.

8.- Con el dato obtenido, se realizan los cálculos para conocer la Concentración del Hidróxido de Sodio que se necesita conocer.

Unidades en que se maneja la Concentración

La Concentración, dependiendo de la Volumetría que se esté utilizando, se puede medir en varias unidades que resultan convenientes a la hora de hacer los cálculos:

Molaridad (Moles/Litro): Se refiere al número de moles que hay de soluto, es decir, de la sustancia con que se está trabajando, por cada Litro de Solución. Los moles valen lo mismo que los gramos divididos por el Peso Molecular de la sustancia. En el ejemplo, el Peso Molecular del Hidróxido de Sodio es de 40 g/mol.

Normalidad (equivalentes/Litro): Es el número de equivalentes de soluto en cada Litro de la solución. Los equivalentes de la sustancia en cuestión se calculan dividiendo los gramos entre el Peso equivalente. El Peso equivalente se calcula como el cociente del Peso Molecular y la valencia activa de la misma sustancia. En el ejemplo, el Peso equivalente del Hidróxido de Sodio (NaOH), se obtiene con el Peso Molecular de 40 g/mol, y éste se divide entre 1, que es la valencia con que actúa químicamente el OH^-.

Gramos por Litro: Es el número de gramos de la sustancia por cada Litro de solución. No se usan frecuentemente estas unidades, dado que en la Titulación hay una reacción química sucediendo, y las reacciones químicas sólo se entienden y miden manejando Moles.

Hay otras unidades de Concentración como la Molalidad (Moles/Kg de disolvente), pero para los fines de la Titulación, en la que sólo se utilizan Volúmenes, la Molalidad resulta inútil a la hora de hacer los cálculos.

Ejemplos de Titulación Química

La Titulación o Volumetría tiene aplicaciones muy específicas, dado que son contadas las especies químicas que se pueden someter a este tipo de análisis. Se citan las que existen.

Volumetría Ácido-Base: Es la más sencilla, pues consiste en una reacción química entre un ácido y una base. Los indicadores que se utilizan en esta volumetría varían dependiendo del pH que se esté manejando en la Titulación. Se encuentran el Anaranjado de Metilo y la Fenolftaleína como los principales.

Complejometria: Esta volumetría utiliza solución Patrón de un agente complejante, que es una molécula que atrapa a un determinado elemento del analito para aislarlo y analizar su cantidad. La solución Patrón más importante es el Ácido Etilendiaminotetraacético, o EDTA.

Volumetria Redox: Se caracteriza por las reacciones químicas que suceden en ella, que son reacciones de oxidación y de reducción. Un ejemplo de esta es la determinación de Hierro (Fe) con ión Dicromato Cr₂O₇^-2.

Argentometria: Se trata exclusivamente de la determinación de Cloruros (Cl^-) en una muestra mediante la acción de una Solución Patrón de Nitrato de Plata (AgNO₃).

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