El pKa de cualquier ácido débil puede ser determinado fácilmente

 

La titulación es utilizada para determinar la cantidad de ácidos en una solución dada. Un volumen de concentración conocida del ácido, es titulado con una solución de concentración conocida de una base fuerte, usualmente hidróxido de sodio (NaOH). Esta última solución es agregada en pequeñas cantidades hasta que el ácido es neutralizado o consumido, esto último se verifica con un colorante o bien un potenciómetro (aparato que mide el cambio en el pH). La concentración del ácido en la solución original puede ser calculada a partir del volumen y la concentración de la solución de base agregada.

 

El resultado de graficar el pH contra la cantidad de NaOH agregado es conocido como curva de titulación, esta curva revela el pKa de un ácido débil.

 

Considérese la titulación de una solución 0.1 M de ácido acético con una solución 0.1 M de NaOH a 25 °C. En este proceso existirán dos equilibrios reversibles:

 

 

H2O H+ + OH-                                                         (3)

 

Ac. acético H+ + Acetato-                                                     (4)

 

 

Estos equilibrios simultáneamente conformarán sus constantes de equilibrio características que son respectivamente las siguientes:

 

 

Kw = [H+][ OH-] = 1X10-14 M                     (5)

 

 

          (6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Figura: representación de la disociación del ácido acético en agua.

Al inicio de la titulación, antes de agregar al NaOH (OH-), el ácido acético (CH3COOH) está muy poco ionizado, está cantidad puede ser calculada a partir de su constante de disociación (pKa). El rectángulo muestra la región amortiguadora, que para el ácido acético está entre 3.76 y 5.76 unidades de pH.

 

 

El protón disociado del ácido acético es utilizado para formar agua a medida que se agrega la solución de la base fuerte (NaOH).

 

El punto en el cual las concentraciones del ácido y su base conjugada son iguales, es precisamente el pKa, que en este caso sucede a un pH de 4.76.

 

En la región en la cual el pH cambia muy poco con referencia al pKa del ácido en cuestión, es precisamente en donde se encuentra su capacidad amortiguadora, en este caso de 3.76 a 5.76 unidades de pH.

 

 

En la Figura X se comparan las curvas de titulación para tres ácidos débiles con constantes de disociación muy diferentes: ácido acético, fosfato dihidrogenado y amoniaco.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Figura X. representación de la disociación de tres ácidos orgánicos.

Acido acético (pKa= 4.76). Fosfato dihidrogenado (pKa= 6.86). Amoniaco (pKa= 9.25).

 

 

Aunque la forma de las curvas es la misma, están desplazadas a lo largo del eje de pH, pues tiene diferente fuerza.

 

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Dr. Edgar Vázquez-Contreras

Instituto de Química, UNAM

 

 

 

 

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Última actualización: 20 de Septiembre de 2003

 

 

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