El análisis químico es una disciplina esencial en la industria y la investigación científica. Una de las técnicas más utilizadas en el análisis químico es la volumetría, también llamada valoración química. Los métodos volumétricos son una herramienta fundamental en la medición de concentraciones de sustancias químicas en soluciones.
¿Qué es un método volumétrico?
Un método volumétrico es un grupo de métodos analíticos que se basan en la determinación del volumen de una disolución patrón de concentración conocida, utilizada para producir una reacción química completa con el analito, de modo que se determina el contenido absoluto del mismo. En una volumetría se añade lentamente la disolución valorante (patrón) desde una bureta a una disolución de analito, situada en el erlenméyer, hasta que se completa la reacción entre los dos.
¿Cuántos métodos volumétricos hay?
Existen cuatro tipos de métodos volumétricos: neutralización, precipitación, formación de complejos y oxidación-reducción (redox). En las volumetrías de neutralización, se valora una disolución de un ácido o una sal de base débil y ácido fuerte, o una base o una sal de base fuerte y ácido débil. En las volumetrías de precipitación, el reactivo valorante provoca la precipitación de un compuesto de composición bien definido. En las volumetrías de complejación, el reactivo forma un complejo con la sustancia a analizar. En las volumetrías de oxidación-reducción, el reactivo valorante provoca la oxidación o reducción de la sustancia a analizar. La mayoría de las reacciones usadas en volumetría son de neutralización y redox.
¿Por qué se utilizan los métodos volumétricos?
Las volumetrías son procedimientos sencillos, rápidos, versátiles, altamente reproducibles, fácilmente automatizables y de bajo costo. Se utilizan en gran número de aplicaciones en que estén involucradas reacciones de neutralización ácido-base, precipitación, oxidación-reducción o complexométricas. Para realizar un análisis químico mediante métodos volumétricos, se necesita de una solución estándar con la que se compara la solución de un analito.
¿Cómo se escoge el método adecuado?
El método a seleccionar dependerá de la muestra y de la información que se busque en la análisis. En el caso de una muestra que contenga ácido o base, o ambos, se puede usar la neutralización. Si se espera que se formen precipitados en la solución a analizar, la valoración de precipitación es ideal. Si la muestra contiene compuestos que tienden a formar complejos, la valoración de complexometría puede ser la opción óptima. La valoración por oxidación-reducción se usa comúnmente en soluciones acuosas que contienen iones que actúan como oxidantes o reductores. Una vez seleccionado el método, es necesario realizar la valoración previa de la muestra para tener una noción de su composición química y de la cantidad de patrón que se deberá emplear.
¿Cómo se realizan las mediciones volumétricas?
Las mediciones volumétricas se realizan midiendo la cantidad de líquido que se agrega a la solución para alcanzar un punto de equilibrio o punto final. De esta forma, se puede conocer el volumen, la concentración y la cantidad de sustancia de la solución estándar. El punto final se detecta a través de un cambio de color, una precipitación visible, la aparición o desaparición de una turbidez o la detección de un cambio de pH.
¿Cómo se realizan las valoraciones ácido-base?
Las valoraciones ácido-base son aquellos en los que el analito reacciona con un agente oxidante o reductor de concentración conocida. En estas valoraciones, se busca determinar la cantidad de ácido o base presente en una muestra. Se necesitan tituladores especializados denominados ácidos y bases fuertes. El indicador de pH es un componente importante en estos tipos de valoraciones, ya que permite detectar el cambio de pH en la disolución que será valorada.
El valorador potenciométrico en las valoraciones ácido-base
El valorador potenciométrico es un equipo moderno utilizado en las valoraciones ácido-base. Está dentro del modelo “905 Titrando”, que se maneja desde el programa de control “Tiamo”. Este dispositivo es de gran utilidad, ya que permite llevar a cabo las valoraciones sin necesidad de utilizar indicadores de pH, los cuales muchas veces pueden ser difíciles de detectar. El equipo se encargará de detectar el punto de equivalencia directamente.
Los métodos de oxidación-reducción y las células electroquímicas
Los métodos de oxidación-reducción se basan en la combinatoria de iones oxidantes y reductores. Estas reacciones son muy útiles en la determinación de la cantidad de oxígeno presente en una muestra de agua o para el análisis de metales. Se necesitan células electroquímicas que permiten medir la diferencia de potencial presente en la muestra que será valorada.
Valoración de precipitación
En las valoraciones de precipitación, se utiliza una sustancia para provocar la precipitación de un compuesto en particular. Estas valoraciones son ideales para el análisis de concentraciones de cloruro, sulfato, fosfato, hierro, entre otros. En una disolución de un analito, se precipita un compuesto mediante adición de una solución valorante y se mide la cantidad de solución necesaria para reaccionar completamente con el analito. Uno de los ejemplos más comunes es el de la valoración de precipitación para determinar el % m/V de NaCl en una muestra de suero fisiológico.
Valoración de complejos
Las valoraciones de complejos son similares a las de precipitación, pero en lugar de precipitar el analito, se forma uno o varios complejos, los cuales se pueden medir con facilidad. Estas valoraciones son muy comunes en la medición de la concentración de iones metálicos en solución.
¿Qué es un patrón?
Los métodos analíticos de valoración se basan en la determinación del volumen de una disolución patrón de concentración conocida, utilizada para producir una reacción química completa con el analito, de modo que se determina el contenido absoluto del mismo. El patrón primario es un compuesto de alta pureza que sirve de referencia en todos los métodos volumétricos y gravimétricos. La exactitud de un método depende críticamente de las propiedades de este compuesto.
Conclusiones
La volumetría, también llamada valoración química, es una de las técnicas más utilizadas en el análisis químico, y se basa en la determinación del volumen de una disolución patrón de concentración conocida por medio de una serie de reacciones químicas. En este artículo hemos aprendido que existen cuatro tipos de métodos volumétricos: neutralización, precipitación, formación de complejos y oxidación-reducción (redox). Además, pudimos conocer la importancia de los patrones y la selección de los métodos adecuados para cada tipo de muestra. De esta forma logramos comprender todo lo que implica esta técnica fundamental en el análisis químico.
