Ejercicio - Volumetrías ácido-base
Ejercicio de Reacciones ácido-base
\( \textbf{Ejercicio.} \) Responde:
a) Explica el funcionamiento de un indicador ácido-base.
b) Justifica cualitativamente por qué recomendarías fenolftaleína, anaranjado de metilo o ambos para las siguientes valoraciones ácido-base: \[ \begin{aligned} \text{I.} & \quad \text{CH}_3\text{COOH}(aq) + \text{NaOH}(aq) \rightarrow \ldots \\ \text{II.} & \quad \text{NH}_3(aq) + \text{NaOH}(aq) \rightarrow \ldots \\ \text{III.} & \quad \text{NaOH}(aq) + \text{HCl}(aq) \rightarrow \ldots \\ \text{IV.} & \quad \text{NH}_3(aq) + \text{HCl}(aq) \rightarrow \ldots \end{aligned} \] \( \textbf{Datos:} \quad \text{intervalo de viraje:} \) - Fenolftaleína: \( 8{,}3 \, \text{–} \, 10{,}0 \) - Anaranjado de metilo: \( 3{,}1 \, \text{–} \, 4{,}4 \)
Solución de los Apartados
a) Explica el funcionamiento de un indicador ácido-base.
Solución: Un indicador ácido-base es una especie química, un ácido o una base débil, que presenta un color diferente en su forma ácida y en su forma básica. Cuando se produce un cambio de pH dentro del intervalo de viraje del indicador (valores de pH en los que el indicador cambia de color al pasar de la forma ácida a la básica, o viceversa), se hace evidente el final de la reacción ácido-base.
b) Justifica cualitativamente por qué recomendarías fenolftaleína, anaranjado de metilo o ambos para las siguientes valoraciones ácido-base: \[ \begin{aligned} \text{I.} & \quad \text{CH}_3\text{COOH}(aq) + \text{NaOH}(aq) \rightarrow \ldots \\ \text{II.} & \quad \text{NH}_3(aq) + \text{NaOH}(aq) \rightarrow \ldots \\ \text{III.} & \quad \text{NaOH}(aq) + \text{HCl}(aq) \rightarrow \ldots \\ \text{IV.} & \quad \text{NH}_3(aq) + \text{HCl}(aq) \rightarrow \ldots \end{aligned} \] \( \textbf{Datos:} \quad \text{intervalo de viraje:} \) - Fenolftaleína: \( 8{,}3 \, \text{–} \, 10{,}0 \) - Anaranjado de metilo: \( 3{,}1 \, \text{–} \, 4{,}4 \)
Solución: Para saber qué indicador (fenolftaleína o anaranjado de metilo) es más adecuado en cada valoración ácido-base, se debe conocer el pH en el punto de equivalencia. Esto depende del tipo de ácido y base que reaccionan: si son fuertes o débiles. \[ \begin{array}{|c|c|c|} \hline \text{Indicador} & \text{Intervalo de viraje} & \text{Color en zona básica / ácida} \\ \hline \text{Fenolftaleína} & 8{,}3 - 10{,}0 & \text{Rosa / Incoloro} \\ \text{Anaranjado de metilo} & 3{,}1 - 4{,}4 & \text{Amarillo / Rojo} \\ \hline \end{array} \] Estudiamos cada caso: \[ \textbf{I. } \text{CH}_3\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} \] Se trata de un ácido débil y una base fuerte. En el punto de equivalencia queda una sal básica, por lo tanto: \[ \textbf{Indicador adecuado: } \text{Fenolftaleína} \] \[ \textbf{II. } \text{HNO}_3 + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaNO}_3 + \text{H}_2\text{O} \] Tanto el ácido como la base son fuertes, por lo que la sal formada no hidroliza. El pH en el punto de equivalencia será neutro: \[ \textbf{Indicador adecuado: } \text{Ambos sirven, pero mejor la fenolftaleína} \] \[ \textbf{III. } \text{NaOH} + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} \] Otra valoración de ácido fuerte con base fuerte, por lo tanto: \[ \textbf{Indicador adecuado: } \text{Ambos sirven, pero mejor la fenolftaleína} \] \[ \textbf{IV. } \text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl} + \text{H}_2\text{O} \] Base débil con ácido fuerte. La sal formada es ácida, así que el pH en el punto de equivalencia es ácido: \[ \textbf{Indicador adecuado: } \text{Anaranjado de metilo} \]