PREPARACION DE SOLUCIONES PATRONES PARA ACIDOS Y BASES

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El método del cambio iónico es conveniente y eficiente para eliminar el carbonato de los hidróxidos de sodio o de potasio, la solución se pasa a través de una columna de cambio aniónica básica fuerte en forma de cloruro. Toda vez que las primeras porciones de hidróxido convierten a la resina den su forma de hidróxido, estas primeras porciones de efluyente contienen cloruro. Si la presencia de cloruros o la dilución de la base patrón son inaceptables, el efluyente se desecha hasta que la resina ha sido convertida a la forma de hidróxido. El carbonato es retenido en la columna de cambio aniónico, pasando la base exente de carbonato, que se recoge. Cuando la columna se satura de carbonato se reconvierte a la forma de cloruro pasando a través de ácido clorhídrico diluido, seguido de agua para eliminar el exceso de ácido.

Como preparar el patrón primario para ácidos y bases

Para la preparación de soluciones patrón se pesa una cantidad exacta de patrón primario, se lleva a un matraz volumétrico y se disuelve completamente con agua des ionizada, se diluye exactamente hasta el aforo y se homogeniza. A partir de este procedimiento se calcula la concentración analítica molar exacta del patrón primario en la solución preparada. También puede prepararse soluciones estándares secundarias por dilución de soluciones estándares concentradas. Muchas de las soluciones estándares usadas en análisis volumétrico no pueden prepararse directamente, porque los reactivos no son patrones primarios. Estas soluciones se preparan de concentración cercana a la deseada y luego se “estandariza” con una masa exactamente medida de un patrón primario o, menos comúnmente con menor exactitud, contra una alícuota de una solución patrón (estandarización secundaria).

Así mismo, la concentración exacta se determina teniendo en cuenta la equivalencia existente entre el analito (el reactivo de la solución a estandarizar), y el patrón primario en el punto final de la titulación. Por ejemplo, las soluciones de HCl, aunque se preparen muy cuidadosamente, deben estandarizarse con un estándar primario como una cantidad medida de carbonato de sodio, esta última se prepara secando el sólido, pesándolo exactamente y disolviéndolo en un volumen determinado de solvente.

La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, hace algunas recomendaciones concluyentes a la preparación de patrones primarios:

- No se recomienda el ácido benzoico como patrón primario debido a la dificultad de controlar las perdidas por volatilidad, incluso aunque se puede preparar con una pureza de 99,997% o superior.

- No se recomienda el uso del ácido clorhídrico de punto de ebullición constante por las dificultades de su preparación y conservación.

- El ácido sulfámico es adecuado como patrón primario para los trabajos acidimétricos, pero no se ha encontrado una fuente comercial que los proporcione con la pureza adecuada.

- El carbonato de sodio es el patrón primario más adecuado de un modo general para estandarización de soluciones de ácidos. Comercialmente se obtiene con una pureza dentro de los límites y por lo tanto esa aceptable directamente como patrón primario.

Patrones usados, preparación y aplicación

Los reactivos ácidos más utilizados como soluciones patrón son el ácido Clorhídrico (HCl), el ácido bórico (H3BO3), el ftalato ácido de potasio (KHC8H4O4), el ácido oxálico dihidratado (H2C2O4·2 H2O), el ácido benzoico (C6H5CO2H), el sulfato de hidracina (N2H4·H2SO4) y el yodato ácido de hidrógeno y potasio KH(IO3)2, entre otros. El carbonato de sodio es el reactivo utilizado con más frecuencia para la estandarización de los ácidos.

Los reactivos básicos empleados para preparar soluciones patrón son el hidróxido de sodio (NaOH), el carbonato de sodio (Na2CO3), el etilendiaminotetracetato de disodio dihidratado (C10H14O8Na2·2 H2O) (EDTA), el bicarbonato de sodio (NaHCO3), el bórax (Na2B4O7·10 H2O) y el oxalato de sodio (Na2C2O4), entre otros.

El biftalato de potasio (o hidrógeno ftalato de potasio), KHC8H4O4, es un estándar primario casi ideal. Es un sólido cristalino no higroscópico con una masa molar relativamente grande (204.2 g/mol). Para la mayoría de los propósitos, puede ser utilizada la sal comercial de grado analítico sin ninguna purificación adicional. Otros estándares primarios para bases, como el ácido benzoico puede obtenerse con pureza de estándar primario y utilizando para la estandarización de bases. El ácido benzoico tiene una solubilidad limitada en agua, por lo que es diluido primero en etanol antes de la dilución en agua y la valoración. Un blanco de reactivos debe realizarse siempre en esta estandarización, ya que el alcohol comercial a veces es ligeramente ácido. El hidrógeno yodato de potasio, KH(IO3)2, es un estándar primario excelente con una gran masa molar por mol de protones. Es también un ácido fuerte que puede ser titulado usando prácticamente cualquier indicador con un intervalo de transición de pH entre 4 y 10.

Estandarización del Carbonato de Sodio

El carbonato de sodio grado estándar primario está disponible comercialmente o puede ser preparado al calentar entre 270 y 300 °C durante una hora bicarbonato de sodio (o hidrógeno carbonato de sodio) puro.

2 HCO3(s) → Na2CO3 + H2O + CO2 (g)

A continuación se determina una masa pesada con exactitud del estándar primario para estandarizar el ácido. La muestra es titulada hasta la primera aparición del color ácido del indicador (como verde de bromocresol o anaranjado de metilo). En este punto, la disolución contiene una gran cantidad de dióxido de carbono disuelto y pequeñas cantidades de ácido carbónico y bicarbonato sin reaccionar. El hecho de que hierva destruye eficazmente este amortiguador por medio de la eliminación de ácido carbónico:

H2CO3 (ac) → CO2 (g) + H2O (l)

Después, la disolución se vuelve alcalina otra vez debido al ion bicarbonato residual. La valoración se completa cuando se enfría la disolución, resultando en una disminución mayor del pH en las adiciones finales de ácido. Como resultado, se observa un cambio más brusco de color.

La disolución se hierve como antes para remover el dióxido de carbono y se enfría. El exceso de ácido es entonces titulado por retroceso con una disolución diluida de la base estándar (de concentración conocida). Cualquier indicador adecuado para la valoración de un ácido