Punt d'equivalència
El punt d'equivalència o punt estequiomètric d'una reacció química es produïx durant una valoració química quan la cantitat de substància valorante agregada és estequiométricamente equivalent a la cantitat present del analito o substància a analisar en la mostra, és dir reacciona exactament en ella.[1] En alguns casos, existixen múltiples punts d'equivalència que són múltiples del primer punt d'equivalència, com succeïx en la valoració d'un àcit diprótico.[2] Relacionat en el punt d'equivalència, existix lo que es denomina punt final d'una valoració, que és el que s'establix experimentalment, per mig de l'observació d'algun canvi físic o químic de la dissolució en la que es realisa la valoració. Este punt pot coincidir o no en el punt d'equivalència. La diferència entre abdós es diu error de valoració i deu ser lo més chicoteta possible.[1]
Métodos
[editar | editar còdic]La determinació del punt d'equivalència solament és possible establir-ho de forma teòrica, quan es coneixen les concentracions del reactiu valorante i del analito que està sent determinat. ya que el fi últim d'una valoració química és determinar la concentració o la cantitat de analito en la mostra problema, no és possible determinar el punt d'equivalència de forma experimental. No obstant, és possible establir la seua posició de forma aproximada, utilisant diferents mijos que permeten reconéixer (indicar) en quin moment s'està a punt d'alcançar o s'acaba de sobrepassar, el punt d'equivalència, en el que analito i valorante han completat la reacció. [3]Este valor aproximat rep el nom de punt final de la valoració i durant la mateixa, sempre s'intenta estar segur de que qualsevol diferència entre el punt final i el d'equivalència siga lo més chicoteta possible, a poder ser, despreciable.[4]En l'actualitat es coneixen diferents métodos per a determinar el punt final d'una valoració:[5]
- Indicadors químics: Són substàncies que canvien de color en resposta a un canvi químic. Un indicador àcit-base o indicador de pH (per eixemple, fenolftaleína) canvia de color depenent del pH del mig, i aixina senyalen el punt final d'una volumetria àcit-base. Els indicadors afigen unes gotes de dissolució de l'indicador a la substància a valorar. Quan es produïx el canvi de color, s'ha aplegat al punt final. Si es tria adequadament el reactiu indicador, est proporcionarà una bona aproximació del punt d'equivalència.[6][7]
- Autoindicadores: A voltes una de les substàncies que intervenen en la valoració sofrix un canvi de color que servix per a saber quan ha conclós el procés de titulació. Estes substàncies reben el nom de autoindicadores. En estes reaccions, per tant, no fa falta agregar cap indicador químic. Açò és freqüent en valoracions redox, per eixemple, quan els diferents estats d'oxidació del producte i del reactiu posseïxen diferents colors, com és el cas de les permanganimetrías, en les que s'utilisa permanganato de potassi com valorante.[1]
- Potenciómetría: Un potenciómetro de laboratori (a voltes conegut com milivoltímetro) també pot ser utilisat per a detectar el punt final. És un instrument que medix el potencial elèctric d'un electrodo sumergit en la dissolució. S'utilisen per a valoracions basades en una reacció redox, puix el potencial del electrodo de treball va a canviar molt ràpidament quan s'alcança el punt d'equivalència.[8][9] Un cas particular, pero molt utilisat en les valoracions àcit base, és l'ocupació del pH-metro. Este instrument és un potenciómetro de laboratori que utilisa un electrodo que el seu potencial depén de la cantitat de ions H3O+ en la dissolució (electrodo selectiu de ions). Açò permet que siga possible medir el pH de la dissolució durant tota la valoració o titulació. En alcançar el punt d'equivalència, es produïx un canvi important i repentí del pH medit. Pot ser més precís que el método de l'indicador químic, i és molt fàcil d'automatisar.[2]
- Conductimetría: La conductivitat d'una dissolució depén dels ions que estan presents en ella. Durant moltes valoracions, la conductivitat de la dissolució a on es porta a terme la valoració canvia de manera significativa en alcançar el punt d'equivalència. Per eixemple, durant una valoració àcit-base, els ions H3O+ i els ions OH- reaccionen per a formar aigua neutra, H2O. Açò canvia la conductivitat de la dissolució. La conductància total de la dissolució depén també dels atres ions presents en la dissolució, com els contraiones. No tots els ions contribuïxen d'igual manera a la conductivitat, esta també depén de la movilitat específica de cada ion particular i de l'activitat o concentració total de ions (força iònica) i de la càrrega. ya que la conductivitat d'una dissolució depén del tipo de ions presents en dita dissolució, aixina com de la seua concentració, la forma habitual d'operar consistix en realisar un seguiment de la conductivitat a lo llarc de la determinació volumètrica lo que permet, en molts casos, determinar el moment en el que s'alcança o se sobrepassa el punt d'equivalència. Este seguiment es fa traçant la curva de variació de la conductivitat en funció del volum de reactiu valorante afegitó. La gràfica resultant permet determinar el volum del punt final de la titulació, ya que es produïx un canvi fàcilment apreciable, en la tendència de la curva. Les titulacions realisades en estes condicions es denominen titulacions o valoracions conductimétricas.[10][11]
- Precipitació: Si un producte d'una reacció en dissolució és un sòlit, llavors es forma un precipitat durant la valoració. Un eixemple clàssic és la reacció entre els ions Ag+ i Cl- per a formar una sal molt poc soluble, el clorur d'argent, AgCl. Sorprenentment, açò normalment fa que siga difícil determinar el punt final en precisió. Com a conseqüència, les valoracions de precipitació a sovint tenen que fer-se com valoracions inverses o retrovaloraciones. S'ampren tècniques electroanalíticas, o electrométricas, o métodos específics com el método de Fajans, el método de Mohr o el método de Volhard.[12]
- Calorimetria isotèrmica. Un calorímetro de valoració isotèrmica utilisa la calor produïda o consumit per la reacció per a determinar el punt d'equivalència. Açò és important en les valoracions bioquímiques, tals com la determinació de la manera en la que els substrats s'unixen a les enzimas. S'ampra sobretot per a la determinació de parémetros termoquímicos com l'entalpia de reacció.[13]
- Volumetria termomètrica. La volumetria termomètrica és una tècnica extremadament versàtil. Es diferencia de la volumetria calorimétrica pel fet de que la calor de la reacció (com s'indica per l'aument o caiguda de temperatura) no s'utilisa per a determinar la cantitat d'analito en la dissolució de la mostra. En lloc d'això, el punt d'equivalència es determina per la taxa de canvi de temperatura. Degut a que la volumetria termomètrica és una tècnica relativa, no és necessari portar a terme la valoració en condicions isotèrmiques, i les valoracions poden realisar-se en recipients de plàstic o inclús en gots de vidre, encara que generalment estaran tancats per a evitar corrents d'aire que puguen causar "soroll" i alterar el punt final. Degut a que les valoracions termomètriques poden portar-se a terme en condicions ambientals, s'adapten especialment be als processos rutinaris i de control de calitat en l'indústria. Depenent de si la reacció entre la substància valorante i el analito és exotèrmica o endotèrmica, la temperatura o aumenta o disminuïx durant la valoració. Quan tot el analito s'ha consumit reaccionant en la substància valorante, un canvi en la taxa d'aument o disminució de la temperatura revela el punt d'equivalència i s'observa una inflexió en la curva de temperatura. El punt d'equivalència poden ser localisat en precisió per mig de l'ocupació de la derivada segona de la curva de temperatura. El software utilisat en els moderns sistemes automatizado de titulació termomètrica ampren sofisticats algoritmes de suavisat digital de manera que el "soroll" resultant de les sondes de temperatura d'alta sensibilitat no interferix en la generació d'un pico suau i simètric en la segona derivada que definix el punt final. La tècnica és capaç d'alcançar una precisió molt alta, i són comunes els coeficients de variació inferiors a 0,1. Les modernes sondes de temperatura per a valoració termomètrica contenen un termistor que forma un braç d'un pont de Wheatstone. Junt a l'electrònica d'alta resolució, els millors sistemes de titulació termomètrica poden aplegar a resolucions de temperatura de fins a 10-5 K. S'han obtingut punts d'equivalència molt precisos en titulacions en un canvi de temperatura de solament 0,001 K. La tècnica pot aplicar-se a pràcticament qualsevol reacció química en fase líquida quan hi haja un canvi d'entalpia, si be la cinètica de reacció pot eixercitar un paper en la determinació de l'agudea de la variable. Les volumetria termomètriques han segut aplicades en èxit en valoracions àcit-base, redox, de precipitació, i de formació de complexos en EDTA. Eixemples de valoracions de precipitació són la determinació de sulfat per valoració en ions bari, la valoració de fosfat en ions magnesi en solució amoniacal, la titulació de clorurs en nitrat d'argent, la de níquel per valoració en dimetilglioxima i l'anàlisis de fluorurs en ions alumini (en forma de K2NaAlF6). Degut a que la sonda de temperatura no necessita estar conectada eléctricamente en la dissolució (com en les valoracions potenciométricas), les valoracions en dissolució no-acuosas poden portar-se a terme tan fàcilment com en dissolució acuosa. Les solucions que estan molt coloreadas o térboles poden ser analisades per termometria de la mostra sense cap tractament adicional. La sonda està essencialment lliure de manteniment. L'us de les modernes buretas d'alta precisió, conduïdes per motors pas a pas, automatisa les valoracions termomètriques fins a completar-les habitualment en uns pocs minuts, fent d'esta tècnica una elecció ideal quan es requerix alta productivitat en el laboratori.[14]
- Espectroscòpia. L'espectroscòpia es pot utilisar per a medir l'absorció de llum per la dissolució durant la valoració i les seues variacions, si es coneix l'espectre d'absorció del reactiu, substància valorante o producte. Les cantitats relatives de reactius i de productes es poden utilisar per a determinar el punt final. Alternativament, la presència de substància valorante lliure o sobrera (que indica que la reacció s'ha completat) es pot detectar en nivells molt baixos.[15]
- Amperometría.La amperometría es pot ser utilisar com una tècnica de detecció (valoració amperométrica). La corrent elèctrica produïda per l'oxidació o la reducció de qualsevol dels reactius o productes en un electrodo de treball dependrà de la concentració d'esta espècie en la dissolució. El punt d'equivalència pot ser detectat com un canvi en dita corrent. Este método és molt útil quan l'excés de substància valorante es pot reduir, com en la valoració d'halogenuros en el ion Ag+. Açò també resulta útil perque no té en conte la presència de precipitats.[16]
- Mides de dispersió de la llum (nefelometría i turbidimetría): Medint la transparència o turbidez d'una dissolució o suspensió durant una valoració es pot conéixer el punt final de la mateixa. La cantitat de llum transmesa es quantifica en un espectrofotómetro o s'estima per mig de comparació visual en dissolució de turbidez coneguda. En la nefelometría es medix la llum dispersada en direcció perpendicular a l'raer incident, i en la turbidimetría es medix la llum transmesa en la direcció del raig. La formació de precipitats o la dissolució de partícules en suspensió modifiquen les propietats òptiques de les dissolució. S'usa este método per a la determinació d'immunoglobulinas o transferrina.[1]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Harris, Daniel C. (2003). Anàlisis químic quantitatiu (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7224-9.
- ↑ 2,0 2,1 Díaz, Alfonso Clavijo (2002). Fonaments de química analítica: equilibri iònic i anàlisis químic (en és), Univ. Nacional de Colòmbia. ISBN 978-958-701-143-2.
- ↑ «IUPAC - titration (T06387)». goldbook.iupac.org. doi:10.1351/goldbook.t06387. Consultat el 2024-11-07.
- ↑ Douglas A. Skoog, Donald M. West, F. James Holler and Stanley R. Crouch. (2015). Fonaments de química analítica, Cengage Learning. ISBN 978-607-519-937-6.
- ↑ Laitinen, Herbert A.; Harris, Walter E. (1982). Anàlisis químic (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7324-6.
- ↑ Skoog, Douglas A.; West, Donald M. (1980). Introducció a la química analítica (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7511-0.
- ↑ Química 1. Fonaments (en és), Edicions Colihue SRL. ISBN 978-950-581-343-8.
- ↑ Skoog, Douglas A.; West, Donald M.; Holler, {{{nom3}}} (1997-04). Fonaments de química analítica (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7555-4.
- ↑ Pickering, W. F. (1976). Química analítica moderna (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7471-7.
- ↑ Schwedt, Georg (1997). The essential guide to analytical chemistry (en Inglés), Wiley, pp. 60-61. ISBN 978-0-471-97412-3.
- ↑ Cartes, Sagrario Torres; Benito, {{{nom2}}}; Tumult, {{{nom3}}} (2006). Tècniques Instrumentals. Manual de Laboratori (en és), Universitat Politècnica de Valéncia. ISBN 978-84-9705-997-8.
- ↑ Skoog, Douglas A.; West, Donald M. (1980). Introducció a la química analítica (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7511-0.
- ↑ Calorimetria Isotèrmica de Titulació (ITC). Obdulio López Mayorga. Departament de Química Física. Universitat de Granada.
- ↑ Pickering, W. F. (1976). Química analítica moderna (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7471-7.
- ↑ Brown, Glenn H.; Sallee, {{{nom2}}} (1967). Química quantitativa (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7080-1.
- ↑ Brown, Glenn H.; Sallee, {{{nom2}}} (1967). Química quantitativa (en és), Reverte. ISBN 978-84-291-7080-1.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Punto de equivalencia» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.