La titulación es un método común del laboratorio del análisis químico cuantitativo que se puede utilizar para determinar la concentración de un reactivo sabido . Porque las medidas del volumen desempeñan un papel dominante en la titulación, también se conoce como análisis volumétrico del . Un reactivo, llamado el valorante del, de la concentración sabida (una solución estándar ) y del volumen se utiliza para reaccionar con una solución del analito, cuya concentración no se sabe por adelantado. Usar una bureta calibrada para agregar el valorante, es posible determinar la cantidad exacta se ha consumido que cuando se alcanza la punto final del . La punto final es el punto en el cual la titulación es completa, según lo determinado por un indicador (véase abajo). Éste es ideal el mismo volumen que el punto de equivalencia - el volumen del de valorante agregado en el cual el número de los topos del valorante es igual al número de topos del analito, o de un cierto múltiplo de eso (como en ácidos polipróticos ). En la titulación baja ácido-fuerte fuerte clásica, la punto final de una titulación es el punto en el cual el pH del reactivo es apenas alrededor de igual a 7, y a menudo cuando la solución cambia permanentemente el color debido a un indicador . Hay sin embargo muchos diversos tipos de titulaciones (véase abajo).
Muchos métodos se pueden utilizar para indicar la punto final de una reacción; de las titulaciones indicadores visuales del uso a menudo (la mezcla el reactivo cambia color). En las titulaciones simples de la Ácido-base un indicador de pH se puede utilizar, por ejemplo la fenolftaleina, que se convierte en color de rosa cuando se alcanza o se excede cierto pH (cerca de 8. Otro ejemplo es la naranja metílica, que es roja en ácidos y amarillo en soluciones alcalinas.
No cada titulación requiere un indicador. En algunos casos, los reactivo o los productos se colorean y pueden fuerte servir como el " indicator". Por ejemplo, una titulación de la oxidación-reducción usar el permanganato de potasio (color de rosa/púrpura) como el valorante no requiere un indicador. Cuando se reduce el valorante, da vuelta descolorido. Después del punto de equivalencia, hay exceso de presente del valorante. El punto de equivalencia se identifica del primer color rosado débil que persiste en la solución que es titulada.
Debido a la naturaleza logarítmica de la curva del pH, las transiciones son, generalmente extremadamente sostenido; y, así, una sola gota del valorante momentos antes que la punto final del puede cambiar el pH perceptiblemente - llevando a un cambio inmediato del color en el indicador. Hay una diferencia leve entre el cambio en color del indicador y el punto de equivalencia real de la titulación. Este error se refiere como error del indicador, y es indeterminado.
Historia y etimología
El " de la palabra; titration" viene del titalus latino del de la palabra, significando la inscripción o el título. El título francés del de la palabra, también de este origen, los medios alinea. La titulación, por definición, es la determinación de la fila o de la concentración de una solución con respecto al agua con un pH de 7 (que sea el pH del agua pura).Los orígenes del análisis volumétrico están en química del francés de late-18th-century. Francois Antonio Enrique Descroizilles desarrolló la primera bureta (que miraba más bién un cilindro graduado) en 1791. José Louis de Gay-Lussac, este gay desarrolló una versión mejorada de la bureta que incluyó un brazo lateral, y acuñó el " de los términos; " de la pipeta ; y " burette" en un documento 1824 sobre la estandardización de las soluciones del añil. Una brecha importante en la metodología y la popularización del análisis volumétrico era debido al Karl Friedrich Mohr, que reajustó la bureta poniendo una abrazadera y una extremidad en la parte inferior, y escribió el primer libro de textos en el asunto, der de Lehrbuch del chemisch-analytischen Titrirmethode (libro de textos del de los métodos de la titulación del analítico-producto químico), publicado en 1855.
Preparación de una muestra para la titulación
En una titulación, el valorante y el analito se requieren ser el acuoso, o en una forma de la solución. Si la muestra no es un líquido o una solución, las muestras deben ser disueltas. Si el analito muy se concentra en la muestra, puede ser que sea útil diluir la muestra.Aunque realicen a la gran mayoría de titulaciones en la solución acuosa, otros solventes tales como ácido acético glacial o etanol (en petroquímica ) se utilizan para los propósitos especiales.
Una cantidad medida de la muestra puede ser dada en el frasco y entonces ser disuelta o ser diluida. El resultado matemático de la titulación se puede calcular directo con la cantidad medida. La muestra se disuelve o se diluye a veces de antemano, y una cantidad medida de la solución se utiliza para la titulación. En este caso la disolución o la dilución se debe hacer exactamente con un coeficiente sabido porque el resultado matemático de la titulación se debe multiplicar con este factor.
Muchas titulaciones requieren el buffering mantener cierto pH para la reacción. Por lo tanto, las soluciones tampón se agregan a la solución el reactivo en el frasco.
Algunas titulaciones requieren el " masking" de cierto ion. Esto puede ser necesario cuando dos reactivo en la muestra reaccionarían con el valorante y solamente uno de ellos debe ser analizado, o cuando la reacción sería disturbada o inhibida por este ion. En este caso otra solución se agrega a la muestra, que " masks" el ion indeseado (por ejemplo por un atascamiento débil con él o aún formando una sustancia insoluble sólida con ella).
Algunas reacciones redox pueden requerir la calefacción de la solución con la muestra y la titulación mientras que la solución es todavía caliente (aumentar la tarifa de la reacción).
Procedimiento
Una titulación típica comienza con un cubilete o el frasco de Erlenmeyer que contiene un volumen exacto del reactivo y una pequeña cantidad de indicador, puesta por debajo una bureta que contiene el reactivo. Controlando la cantidad de reactivo agregada al reactivo, es posible detectar el punto en el cual el indicador cambia color. Mientras el indicador se haya elegido correctamente, éste debe también ser el punto donde el reactivo y el reactivo se neutralizan, y, leyendo la escala en la bureta, el volumen de reactivo puede ser medido.Mientras que la concentración del reactivo se sabe, el número de topos del reactivo puede ser calculado (desde el ). Entonces, de la ecuación química que implica las dos sustancias, el número de topos presentes en el reactivo puede ser encontrado. Finalmente, dividiendo el número de topos del reactivo por su volumen, la concentración es calculada.
Curvas de la titulación
Las titulaciones se registran a menudo en las curvas de la titulación, cuyas composiciones son generalmente idénticas: la variable independiente es el volumen del valorante, mientras que la variable dependiente es el pH de la solución (que cambia dependiendo de la composición de las dos soluciones). El punto de equivalencia es un punto significativo en el gráfico (el punto en el cual toda la solución el comenzar, generalmente un ácido, ha sido neutralizado por el valorante, generalmente una base). Puede ser calculado exacto encontrando el derivado segundo de la curva de la titulación y computando los puntos de la inflexión (donde el gráfico cambia la concavidad ); sin embargo, en la mayoría de los casos, la inspección visual simple de la curva será suficiente (en la curva dada a la derecha, ambos puntos de equivalencia son visibles, después de áspero 15 y 30 el ml de la solución del NaOH se ha titulado en la solución del ácido oxálico .) Para calcular los valores del pKa, uno debe encontrar el volumen en el punto de la mitad-equivalencia, que es donde la mitad de la cantidad de valorante se ha agregado para formar el compuesto siguiente (aquí, oxalato del hidrógeno del sodio, entonces el oxalato disódico ). A medio camino entre cada punto de equivalencia, en 7.5 ml, el pH observado era cerca de 1.5 y 4, dando los valores del pKa.En los ácidos de Monoprotic el punto a medio camino entre el principio de la curva (antes de que se ha agregado cualquier valorante) y el punto de equivalencia es significativos: en ese punto, las concentraciones de las dos soluciones (el valorante y la solución original) son iguales. Por lo tanto, la ecuación de Henderson-Hasselbalch se puede solucionar de este modo: + \ + del registro del
Por lo tanto, uno puede encontrar fácilmente el constante de disociación ácida del ácido monoprotic encontrando el pH del punto intermedio entre el principio de la curva y del punto de equivalencia, y solucionando la ecuación simplificada. En el caso de la curva de la muestra, el Ka sería aproximadamente 1.78×10-5 de la inspección visual (el real Ka2 es 1.7×10-5)
Para los ácidos polipróticos, el cálculo de los constantes de disociación ácida es solamente marginal más difícil: el primer constante de disociación ácida se puede calcular la misma manera que sería calculado en un ácido monoprotic. El segundo constante de disociación ácida, sin embargo, es el punto a medio camino entre el primer punto de equivalencia y el segundo punto de equivalencia (y así sucesivamente para los ácidos que lanzan más de dos protones, tales como ácido fosfórico ).
Tipos de titulaciones
Las titulaciones se pueden clasificar por el tipo de reacción. Diversos tipos de reacción de la titulación incluyen:las titulaciones de la Ácido-base se basan en la reacción de la neutralización entre el analito y ácido o básico un valorante. Éstos utilizan lo más comúnmente posible un indicador de pH, un medidor de pH, o un metro de la conductancia para determinar la punto final.
Las titulaciones redox se basan en una reacción de la oxidación-reducción entre el analito y el valorante. Éstos utilizan lo más comúnmente posible un potenciómetro o un indicador redox para determinar la punto final. Con frecuencia los reactivo o el valorante tienen un color bastante intenso que un indicador adicional no sea necesario.
Las titulaciones complejométricas se basan en la formación de un complejo entre el analito y el valorante. El EDTA del agente quelante es muy de uso general titular los iones del metal en la solución. Estas titulaciones requieren generalmente los indicadores especializados que forman complejos más débiles con el analito. Un ejemplo común es Eriochrome T negro para la titulación del calcio y de los iones del magnesio .
Una forma de titulación se puede también utilizar para determinar la concentración de un virus o de la bacteria . Se diluye la muestra original (en un cierto cociente fijo, tal como 1:1, 1:2, 1:4, 1:8, etc.) hasta que la dilusión pasada no dé una prueba positiva para la presencia del virus. Este valor, el título, se puede basar en el TCID50, el EID50, el ELD50, el LD50 o el pfu . Este procedimiento se conoce más comunmente como análisis .
Medición de la punto final de una titulación
considera también:
la punto final (química) Diversos métodos para determinar la punto final incluyen:
Indicador de pH : Ésta es una sustancia que cambia color en respuesta a un cambio químico. Un indicador de la ácido-base (e., fenolftaleina ) cambia color dependiendo pH . Los indicadores redox también se utilizan con frecuencia. Una gota de la solución del indicador se agrega a la titulación al principio; cuando el color cambia se ha alcanzado la punto final.
Un potenciómetro puede también ser utilizado. Éste es un instrumento que mide el potencial de electrodo de la solución. Éstos se utilizan para las titulaciones basadas en una reacción redox; el potencial del electrodo de trabajo cambiará repentinamente como se alcanza la punto final.
Medidor de pH : Éste es un potenciómetro que utiliza un electrodo cuyo potencial dependa de la cantidad de ion de H+ presente en la solución. (Éste es un ejemplo de un electrodo Ion-selective . Esto permite que el pH de la solución sea medido a través de la titulación. En la punto final, habrá un cambio repentino en el pH medido. Puede ser más exacto que el método del indicador, y se automatiza muy fácilmente.
Conductancia: La conductividad de una solución depende de los iones que están presentes en ella. Durante muchas titulaciones, la conductividad cambia perceptiblemente. (Por ejemplo, durante una titulación de la ácido-base, los H+ y los iones del OH- reaccionan a la forma H2O. Esto cambia la conductividad de la solución.) La conductancia total de la solución depende también de los otros iones presentes en la solución (tal como iones contrarios). No todos los iones contribuyen igualmente a la conductividad; esto también depende de la movilidad de cada ión y de la concentración total de iones (fuerza iónica ). Así, predecir el cambio en conductividad es más duro que midiéndola.
Cambio del color: En algunas reacciones, la solución cambia color sin ninguÌn indicador agregado. Esto se ve a menudo en titulaciones redox, por ejemplo, cuando los diversos estados de oxidación del producto y del reactivo producen diversos colores.
Precipitación: Si la reacción forma un sólido, después un precipitado formará durante la titulación. Un ejemplo clásico es la reacción entre Ag+ y el Cl- para formar la sal muy insoluble AgCl. Esto generalmente hace difícil determinar la punto final exacto. Consecuentemente, las titulaciones de la precipitación tienen que ser hechas a menudo como " back" titulaciones (véase abajo).
Un calorímetro isotérmico de la titulación utiliza el calor producido o consumido por la reacción para determinar la punto final. Esto es importante en titulaciones bioquímicas, tales como la determinación de cómo lazo de los substratos para las enzimas
La volumetría termométrica es una técnica extraordinario versátil. Esto es distinguida de la volumetría calorimétrica por el hecho de que el calor de la reacción (según lo indicado por subida o caída de temperatura) no está utilizado para determinar la cantidad de analito en la solución de la muestra. En lugar, la punto final es determinada por el el índice del cambio de temperatura .
La espectroscopia se puede utilizar para medir la absorción de la luz por la solución durante la titulación, si el espectro del reactivo, del valorante o del producto se sabe. Las cantidades relativas del producto y del reactivo se pueden utilizar para determinar la punto final.
La amperimetría se puede utilizar como técnica de la detección (titulación amperimétrica ). La corriente debido a la oxidación o a la reducción de los reactivo o de los productos en un electrodo de trabajo dependerá de la concentración de eso especie en la solución. La punto final se puede entonces detectar como cambio en la corriente. Este método es el más útil cuando exceso del valorante puede ser reducido, como de la titulación de haluros con Ag+. (Esto es práctico también en que no hace caso de los precipitados.)
Otros términos
Se utiliza la titulación trasera del término cuando una titulación es " hecho; backwards": en vez de titular el analito original, uno agrega un exceso sabido de a el reactivo estándar a la solución, entonces titula el exceso. Una titulación trasera es útil si la punto final de la titulación reversa es más fácil de identificar que la punto final de la titulación normal. Son también útiles si la reacción entre el analito y el valorante es muy lenta.
Aplicaciones particulares
En relación al biodiesel, la titulación es el acto de determinar la acidez de una muestra WVO al lado gota a gota de la adición de una base sabida a la muestra mientras que prueba con el papel pH para la lectura neutral deseada pH=7. Sabiendo cuánto base neutraliza una cantidad de WVO, discernimos cuánto base a agregar a la hornada entera .Titulaciones en el industria alimentaria petroquímica de o para definir los aceites, grasas o biodiesel y sustancias similares. Un procedimiento del ejemplo para los tres se puede encontrar aquí: . Número de ácido : una titulación de la ácido-base con el indicador del color se utiliza para determinar el contenido del ácido graso libre . Ver también: pH de los ácidos grasos .
Número del yodo: una titulación redox con la indicación del color, que indica la cantidad de los ácidos grasos no saturados .
Valor de saponificación : de la ácido-base una titulación detrás con el indicador del color o potenciométrico conseguir una indirecta sobre la longitud de cadena media de ácidos grasos en una grasa.
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