Curvas de valoración: tipos y expresión
A través de las volumetrías ácido-base, se pueden valorar distintas sustancias que tengan carácter ácido o básico, basándonos en las reacciones de transferencia de protones. Se llaman también valoraciones de neutralización, o de manera más específica, se conocen como acidimetrías, cuando valoramos sustancias ácidas, y alcalimetrías, se valoramos sustancias básicas.
Desde el punto de vista teórico, podemos estudiar diferentes casos de curvas de valoración, veamos tres:
1. Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte, o viceversa.
2. Valoración de un ácido débil con una base fuerte.
3. Valoración de una base débil con un ácido fuerte.
Mientras transcurre una valoración ácido –base, tienen lugar cambios de pH al añadir cada porción de valorante. La representación del pH, frente al volumen que se añade de reactivo, o también, frente a la relación de la cantidad de valorante añadido y la cantidad total de sustancia a valorar, nos da lo que se conoce como curva de valoración. El estudio teórico de éstas, nos permite la predicción de la viabilidad de una valoración determinada, así como la elección del sistema indicador que sea más adecuado para cada caso.
En las curvas de valoración se puede distinguir varias zonas o puntos:
• La zona anterior al punto de equivalencia.
• El punto de equivalencia.
• La zona posterior al punto de equivalencia.
Para desarrollar la expresión general de la curva de valoración de un ácido con una base, debemos suponer que valoramos un ácido débil, dicho HA, que posee una concentración inicial de Co (concentración subcero), así como un volumen inicial Vo (volumen subcero) y una constante de acidez de Ka. En cuanto al valorante, se utilizará una base, BOH, de concentración C, y con una constante de basicidad Kb. Al volumen de valorante se le conocerá como V.
Antes de iniciar la valoración, V=0, el pH será el correspondiente al de la disolución del ácido HA. Seguidamente después de cada adición de valorante, el pH cambiará ( en el caso propuesto, éste se tornará más básico), pudiéndose obtener su valor partiendo de la expresión general de cálculo de pH, para una mezcla de un ácido con una base, pero debemos tener en cuenta que las concentraciones del ácido , Ca, y de la base, Cb, variarán, por la disolución. Así, en cada uno de los momentos de la valoración, las concentraciones serán:
Ca = VoCo / Vo + V
Cb = VC / Vo + V
Si sustituimos, Ca y Cb, en función de Co, Vo, C y V, la expresión general del cálculo de pH de una mezcla de un ácido con una base, se transformará en lo que se conoce como la expresión general de una curva de valoración, que sigue la fórmula:
[H^+] – [OH^-] = 1 / Vo + V [ CoVo . Ka/ Ka + [H^+] – CV Kb / Kb + [OH^-] ]