Simulador de curvas de valoración
Ecuaciones de esta simulación
| C_a | Concentración del analito C_a (mol/L) | lo que una valoración sirve para averiguar; aquí está fijado para que puedas comprobar el resultado | |
|---|---|---|---|
| V_a | Volumen del analito V_a (mL) | medido en el matraz con una pipeta | |
| C_b | Concentración del valorante C_b (mol/L) | la disolución de la bureta: NaOH para un ácido, HCl para una base | |
| n | protones cedidos por molécula | 1 para el HCl y el ácido acético; el ácido fosfórico tiene tres, y los dos primeros se ven como escalones separados en la curva | |
| V_e | volumen de equivalencia | el valorante añadido cuando ha neutralizado exactamente el analito |
Con los valores actuales:
| [H₃O⁺] | concentración de iones hidronio | calculada en cada gota resolviendo el balance de cargas de abajo | |
|---|---|---|---|
| [OH⁻] | concentración de iones hidróxido | el agua mantiene el producto de ambas en 10⁻¹⁴ a 25 °C | |
| pH | pH del matraz | la curva sube despacio, luego bruscamente cerca del punto de equivalencia, y después se aplana |
Con los valores actuales:
| [A⁻] | aniones del ácido débil | C × Ka ÷ (Ka + [H₃O⁺]) por cada protón; la disolución debe seguir siendo eléctricamente neutra, lo que fija [H₃O⁺] con exactitud | |
|---|---|---|---|
| [Na⁺], [Cl⁻] | iones de la base y el ácido fuertes | nunca reaccionan, así que son simplemente los moles añadidos divididos entre el volumen total |
| pKa | constante de disociación ácida, como −log₁₀ Ka | a la mitad del volumen de equivalencia [A⁻] = [HA], así que el pH ahí es el pKa; así lo mide una valoración | |
|---|---|---|---|
| [A⁻] ÷ [HA] | razón entre la forma básica y la ácida | la ecuación de Henderson-Hasselbalch vale en la zona tampón, la parte plana de la curva de un ácido débil |
Con los valores actuales:
| pK_In | el pKa propio del indicador | el centro de su intervalo de viraje; un buen indicador vira en la parte empinada de la curva | |
|---|---|---|---|
| changed | fracción del indicador en su color básico | el punto final es donde ha virado a la mitad; la distancia entre punto final y punto de equivalencia es el error de valoración |
Con los valores actuales:
Cómo usar el simulador de valoración
- Elige el analito del matraz, su concentración y su volumen, y la concentración del valorante de la bureta: hidróxido de sodio para un ácido, ácido clorhídrico para una base. Elige un indicador. La llave se abre al momento y el valorante gotea en el matraz mientras el agitador lo mezcla.
- Mira el pH-metro y el color del matraz. La gráfica dibuja la curva de valoración sobre la curva completa en gris; las líneas rojas marcan el volumen de equivalencia y la rosa el centro del intervalo del indicador. Con Cerrar la llave cuando el indicador cambie de color marcado, la llave se cierra en el punto final; pulsa Reproducir para seguir, o añade gotas sueltas cerca del final.
- Compara el punto final con el de equivalencia para ver el error de valoración, y lee el pH a media equivalencia, que es el pKa de un ácido débil. La Calculadora de pH y la Calculadora de molaridad hacen las mismas cuentas para una sola disolución, y la Calculadora de tampones calcula la zona tampón.
Preguntas frecuentes
¿Qué es el punto de equivalencia?
El momento en que el valorante ha neutralizado exactamente el analito: los moles de base añadidos igualan los moles de ácido presentes, C_a V_a = C_b V_e. En un ácido fuerte con una base fuerte el pH ahí es 7. En un ácido débil queda por encima de 7, porque la base conjugada que queda es algo básica; en una base débil queda por debajo de 7.
¿En qué se diferencian el punto final y el de equivalencia?
El punto de equivalencia es un hecho químico; el punto final es lo que ves, el momento en que vira el indicador. Un indicador bien elegido vira en la parte empinada de la curva, así que los dos están a una fracción de gota. La fenolftaleína va bien para ácidos débiles con bases fuertes; el naranja de metilo, para ácidos fuertes con bases débiles; para un ácido fuerte con una base fuerte casi cualquiera sirve, porque el salto va de pH 3 a 11 aproximadamente.
¿Cómo da una valoración el pKa?
A mitad de camino del punto de equivalencia, la mitad del ácido débil se ha convertido en su base conjugada, así que [A⁻] = [HA] y, por la ecuación de Henderson-Hasselbalch, pH = pKa. Lee el pH a la mitad del volumen de equivalencia y tienes el pKa. Ese tramo plano de la curva es la zona tampón.
¿Por qué el ácido fosfórico da dos saltos?
Tiene tres protones, que se liberan a pH muy distintos (pKa 2,15, 7,20 y 12,35). Cada uno produce su propio escalón en la curva, a una y dos veces el primer volumen de equivalencia. El tercer protón es demasiado débil para dar un salto en agua.
¿Cómo se calcula el pH?
Con exactitud, en cada gota: la simulación resuelve el balance de cargas de la disolución, [H₃O⁺] + [Na⁺] = [OH⁻] + [Cl⁻] + [A⁻], con las constantes de disociación del ácido y la constante del agua, 10⁻¹⁴. Esa sola ecuación cubre el inicio, la zona tampón, el punto de equivalencia y el exceso de valorante, sin cambiar de aproximación.
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