Fundamentos de la Química Cuantitativa: Titulación, Volumetría y Métodos Gravimétricos

Fundamentos de la Química Cuantitativa: Volumetría y Gravimetría

Fundamentos de las Soluciones Químicas

La mayoría de las reacciones químicas ocurren en un medio acuoso, lo que implica que los reactivos deben estar en soluciones. Sus concentraciones indican la cantidad de soluto en un volumen dado de solución. El conocimiento de estas cantidades permite que un procedimiento químico cuantitativo obtenga resultados más exactos y precisos.

Estas cantidades pueden expresarse en gramos, en moles, o en equivalentes gramo/litro. Si se usan moles por litro, se llaman soluciones molares (M), y si se usan equivalente gramo por litro se llaman soluciones normales (N).

La Titulación (Volumetría)

La titulación es el proceso por el cual se determina la cantidad de un analito en una solución basándose en la cantidad de un reactivo estándar que este consume. En otras palabras, se hace una titulación cuando añadimos un reactivo de concentración conocida a la solución de un analito hasta que este último reaccione de forma completa con el reactivo. El volumen del reactivo de concentración conocida se mide y es utilizado para determinar la cantidad del analito.

Puntos Finales en Métodos Volumétricos

Los puntos finales se basan en propiedades que cambian de una forma característica en o cerca del punto de equivalencia en una titulación. Los puntos finales más comunes están basados en cambios en color, ya sea por el reactivo, el analito o una sustancia indicadora.

Existen otras propiedades físicas, tales como el potencial eléctrico, la conductividad, la temperatura y el índice de refracción, que han sido usadas para determinar el punto de equivalencia en las titulaciones.

Tipos de Reacciones Volumétricas

Los tipos de reacciones en que suelen basarse las volumetrías son:

• Ácido-base (neutralización)
• Oxidación-reducción (redox)
• Precipitación
• Complejación

En las volumetrías ácido-base se valora una disolución de un ácido o una sal de base débil y ácido fuerte, mediante una base (alcalimetría), o bien, una base o una sal de base fuerte y ácido débil, mediante un ácido (acidimetría).

En las volumetrías de oxidación-reducción o redox, el reactivo valorante (oxidante o reductor) provoca la oxidación o reducción de la sustancia a determinar.

En las volumetrías de precipitación, el reactivo valorante provoca la precipitación de un compuesto de composición bien definida.

En las volumetrías de complejación, el reactivo forma un complejo con la sustancia a determinar. Si aquel es una complexona, la volumetría se denomina complexometría.

Requisitos de los Patrones Primarios

Para que una sustancia pueda ser utilizada como patrón primario en volumetría, debe cumplir las siguientes características:

1. Composición conocida: Deben tener una composición química perfectamente definida.
2. Elevada pureza: Deben poseer una pureza muy alta.
3. Estabilidad a temperatura ambiente: Deben ser estables y no descomponerse bajo condiciones normales.
4. Posibilidad de secado en estufa: Debe ser posible su secado para eliminar la humedad sin alterar su composición.
5. Inercia química: No deben absorber gases ni reaccionar con los componentes del aire (como CO₂ o H₂O).
6. Reacción rápida y estequiométrica: Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante.
7. Peso equivalente grande: Deben tener un peso equivalente grande para minimizar los errores de pesada.

Métodos Gravimétricos

Los métodos gravimétricos son técnicas analíticas clásicas que se basan en la medición de la masa de un compuesto puro relacionado estequiométricamente con el analito.

Método por Precipitación

Técnica analítica clásica que se basa en la precipitación de un compuesto de composición química conocida, tal que su peso permita calcular, mediante relaciones generalmente estequiométricas, la cantidad original de analito en una muestra.

Método por Volatilización

En este método se miden los componentes de la muestra que son o pueden ser volátiles. El método será directo si evaporamos el analito y lo hacemos pasar a través de una sustancia absorbente que ha sido previamente pesada; así, la ganancia de peso corresponderá al analito buscado.

El método será indirecto si volatilizamos el analito y pesamos el residuo posterior a la volatilización; la pérdida de peso sufrida corresponde al analito que ha sido volatilizado.