Autor Tema: Valoración ácido-base sólo con matemáticas

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07 Enero, 2012, 04:26 pm
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Pepe

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Hola. Estoy realizando una valoración ácido-base y me gustaría poder compararla también con unos resultados teóricos. Para ello me gustaría que alguien me explicara como puedo, a partir de los siguientes datos, llegar a averiguar la concentración de CH3COOH desconocida:

Dispongo de: NaOH 1 M (M=concentración molar) y 100 ml de CH3COOH.

¿Cómo lo hago para hallar la concentración de CH3COOH analíticamente?

Gracias :)

25 Enero, 2012, 11:12 am
Respuesta #1

Scott

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Buenos días Pepe,

ese ejercicio carece de datos necesarios, concretamente de la constante de acidez del ácido fórmico.
Me explico:

la fórmula para determinar la concentración en una valoración es la siguiente,

Vb x Mb = Va x Ma (esto siempre que el ácido sea monoprótico), donde M = Molaridad y V = Volumen usado en la valoración.

Pero lo que se determina con esta fórmula y con cualquier valoración es la concentración de iones H+ del ácido o iones OH- de la base. Es decir, esta fórmula es perfectamente válida para ácidos y bases fuertes.

El ácido fórmico que tú propones es un ácido débil con una constante de pKa de 3,75 aproximadamente. Así pues primero tendrías que hallar la cantidad de iones H+ que surgen de una molaridad dada.

En resumen y espero que sirva de algo, si usas la fórmula que antes te he proporcionado hallarás la concentración de iones hidronio (H+) de la disolución pero eso NO es igual a la molaridad del ácido fórmico puesto que no es un ácido fuerte que se disocie totalmente, forma un equilibrio. Así pues luego tendrías que determinar la molaridad real dada esa concentración de iones sabiendo la reacción de disociación:

CH3COOH + H2O <-> CH3COO- + H3O+

cuya constante de equilibrio es, aproximadamente, \( 10^{-3,75} \)

Espero haberte ayudado en algo,

un saludo.

27 Febrero, 2026, 10:44 pm
Respuesta #2

ani_pascual

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Hola:
...

El ácido fórmico que tú propones es un ácido débil con una constante de pKa de 3,75 aproximadamente. Así pues primero tendrías que hallar la cantidad de iones H+ que surgen de una molaridad dada.
...
 pero eso NO es igual a la molaridad del ácido fórmico puesto que no es un ácido fuerte que se disocie totalmente, ...
Pasaba por aquí catorce años después... ;D
Se trata del ácido acético o ácido etanoico, \( CH_3COOH \).
La fórmula del ácido fórmico o ácido metanoico es \( HCOOH \)  ;)
Saludos

03 Marzo, 2026, 03:12 am
Respuesta #3

Richard R Richard

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Pasaba por aquí catorce años después... ;D

Yo le agregaría un poquito más de agua , con el tiempo se debe haber evaporado...
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

03 Marzo, 2026, 10:50 am
Respuesta #4

ani_pascual

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Hola:
...
 Yo le agregaría un poquito más de agua , con el tiempo se debe haber evaporado...
;D 
Después de tanto tiempo, habrá tenido tiempo de evaporarse, de condensar, de evaporarse, ...  ;D
Por cierto, leyendo la respuesta que dio en su día Scott , diría que sería cierto lo que dice si el ejercicio pidiera el \( pH \), pero lo único que pide es la concentración molar del ácido acético. Yo creo que es un ejercicio de acidimetría, con lo cual solo habría que usar un indicador apropiado y con el volumen \( V \) usado de la base (en este caso \( NaOH \)), ya se podría hallar la cantidad de moles de ácido acético que había en \( 0,1\, L \) de disolución de ácido acético y, por tanto, hallar su molaridad:
\( V\,\,\,L(NaOH,aq)\cdot\dfrac{1\, mol (NaOH)}{1\,L(NaOH,aq)}\cdot\dfrac{1\,mol (CH_3COOH)}{1\,mol(NaOH)}=n(V)\, mol (CH_3COOH) \) y así, la molaridad de la disolución de ácido acético inicial sería:
\( M=\dfrac{n (V)}{0,1\,L} \).
Y ahora sí,  si pidieran su \( pH \), entonces sí sería necesario el dato de la constante de acidez , \( K_a \).
¿Qué opinas?
Saludos

03 Marzo, 2026, 11:48 am
Respuesta #5

Richard R Richard

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Hola, ani_pascual para valorar o titular lo que hacemos es tomar una muestra de ácido acético, que no se aclara cuanto será, y la neutralizamos con el una solución de concentración conocida de hidróxido de sodio.
La idea es que cada protón disociado de la muestra sea reemplazado por un ión sodio hasta lograr ph 7 con un producto secundario agua que no altera la medida.
Entonces la cantidad de protones disociados en solución estará dada  por la constante de disociación tabulada  del ácido Ka o su pKa
Yo creo no te salvas de ese paso, luego el resto son relaciones de tres simples de estequiometría, por la tarde lo desarrollo pues veo te interesa darle solución al problema y ahora ando escaso de tiempo.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

03 Marzo, 2026, 12:38 pm
Respuesta #6

ani_pascual

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Hola Richard R Richard :
Hola, ani_pascual para valorar o titular lo que hacemos es tomar una muestra de ácido acético, que no se aclara cuanto sera, y la neutralizamos con ...
La idea de la neutralización la tengo clara. Según el ejercicio, se tiene una disolución de ácido acético de volumen \( 100\,mL  \). Para hallar su concentración, a mi entender, se puede tomar una muestra de ella o incluso todo el volumen (gastaríamos más base y nos quedaríamos sin la disolución de ácido acético ;D), e ir echando poco a poco la base  \( (NaOH (aq)) \) con la bureta, previamente añadido el indicador, hasta alcanzar el punto de equivalencia (momento del cambio de color). Una vez apuntado el volumen de la base que se ha usado para neutralizar el ácido, basta con hacer el cálculo que he puesto en el mensaje anterior, en el que he usado factores de conversión . Otra cosa es que pidan el \( pH \), en cuyo caso, creo que sí es necesario el dato de \( K_a \), ya que es un ácido débil .
Creo que otra pregunta distinta que se podría hacer es calcular el \( pH \) de la disolución obtenida de sal de acetato sódico, cuyo volumen es \( (V+0,1)\, L \),  suponiendo que se han usado los \( 100\, mL \) de la disolución inicial de ácido acético y que el volumen de la base usado en la neutralización es \( V \). Obviamente, este \( pH \) sería ligeramente básico, ya que la sal \( NaCH_3COO \) procede de un ácido débil y una base fuerte.
No hay premura... Cuando puedas y quieras, me dices cómo lo resolverías tú. :)
Saludos


04 Marzo, 2026, 02:03 am
Respuesta #7

Richard R Richard

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Hola Richard R Richard :

Hola, ani_pascual para valorar o titular lo que hacemos es tomar una muestra de ácido acético, que no se aclara cuanto sera, y la neutralizamos con ...

La idea de la neutralización la tengo clara. Según el ejercicio, se tiene una disolución de ácido acético de volumen \( 100\,mL  \). Para hallar su concentración, a mi entender, se puede tomar una muestra de ella o incluso todo el volumen (gastaríamos más base y nos quedaríamos sin la disolución de ácido acético ;D ), e ir echando poco a poco la base  \( (NaOH (aq)) \) con la bureta, previamente añadido el indicador,
  Hola, esto es clave , porque el indicador solo te dirá que la solución a alcanzado cierto ph al cambiar de color. Allí el único dato que tienes es el Ph y por eso debes recurrir a la constante para conocer la concentración de acido que tiene ese ph.
Citar


hasta alcanzar el punto de equivalencia (momento del cambio de color). Una vez apuntado el volumen de la base que se ha usado para neutralizar el ácido,
Aquí al hablar de neutralizar supongo que has escogido un indicador que cambie de color en Ph 7.

Citar
. Otra cosa es que pidan el \( pH \), en cuyo caso, creo que sí es necesario el dato de \( K_a \), ya que es un ácido débil .
No es que te lo piden, es el único dato que te da el indicador, el fin de la reacción a cierto ph. La cantidad consumida de hidróxido hasta que el ph es por ejemplo 7.

Citar

Creo que otra pregunta distinta que se podría hacer es calcular el \( pH \) de la disolución obtenida de sal de acetato sódico, cuyo volumen es \( (V+0,1)\, L \),  suponiendo que se han usado los \( 100\, mL \) de la disolución inicial de ácido acético y que el volumen de la base usado en la neutralización es \( V \). Obviamente, este \( pH \) sería ligeramente básico, ya que la sal \( NaCH_3COO \) procede de un ácido débil y una base fuerte.
No hay premura... Cuando puedas y quieras, me dices cómo lo resolverías tú. :)
Saludos

  Es que el ph no hay que calcularlo,  es dato y te lo da el  indicador , puedes escoger el indicador que quieras siempre que sea de un ph superior al del ácido original.


Veamos  usamos los 100ml porque somos derrochones para valorar y usamos tornasol de indicador supongamos que varía de color exactamente a ph 7.


Al inicio tienes que $$Ka_{CH_3COOH}=\dfrac{[CH_3COO^-][H^+]}{[CH_3COOH]}=\dfrac{x^2}{C_0-x}$$ Ec1


($$x$$ sería fácilmente calculable y luego $$C_0$$ si supiéramos el Ph original)


Como la base es mono-oxidrílica y al ácido mono-prótico  la relación estequiométrica  cumple $$V_bM_b=V_aMH^+_{reemplazados}=V_a (x-y)$$  , subíndice $$a$$ para ácido , y $$b$$ para  base  luego el consumo en volumen de base para neutralizar lo puedes poner en función de las concentración y de $$V_a$$ y $$V_b$$ que son datos, uno escogido y el otro resultado de la valoración  $$x=y+\dfrac{V_bM_b}{V_a}$$  Ec2   


y al final de la valoración $$Ka_{CH_3COOH}=\dfrac{[CH_3COO^-][H^+]}{[CH_3COOH]}=\dfrac{(y)^2}{C_0-y}=\dfrac{(1\cdot10^{-7})^2}{C_0-1\cdot10^{-7}}$$ Ec3

Si se igualan las ecuaciones 1 y 3 sabiendo que $$K_a$$ es una constante  vemos que su valor en realidad no hace falta, y queda una sistema 2x2  pero $$x$$ se obtiene experimentalmente y solo queda pasar términos para espejar $$C_0$$ que quedaría en función de $$V_a$$ que es lo que necesitamos.

Entonces si  se usa otro indicador de otro ph entonces $$y$$ varía , sé que en algunos casos es despreciable  cuando $$x>>y$$ y $$C_0>>y$$, pero  cuando son bases o ácidos muy débiles o concentraciones bajas , hay que tenerlo en cuenta si se quiere ser preciso, y en ese caso $$K_a$$ si entra en juego .


Observa que no he tenido en cuenta que el agua hidroliza, aporta protones y que acarrea otro problema cuando usas indicadores de mayor ph pues habría que hacer todo los calculos en base a la concentración de oxidrilos.


De todos modos hace tanto  (3 veces lo que el hilo estaba inactivo) que practico solo esporádicamente esto, que puedo equivocarme  fácilmente. Como lo ves tú.
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)

04 Marzo, 2026, 12:41 pm
Respuesta #8

ani_pascual

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Hola:
...
Hola, esto es clave , porque el indicador solo te dirá que la solución a alcanzado cierto ph al cambiar de color. Allí el único dato que tienes es el Ph y por eso debes recurrir a la constante para conocer la concentración de acido que tiene ese ph.
...
A mi entender, al ir añadiendo poco a poco el \( NaOH \) a la muestra de la disolución de ácido acético tomada, se va formando acetato sódico y en el punto de equivalencia, es decir, en el momento en que la neutralización del ácido acético se ha completado, la disolución obtenida no es estrictamente neutra, \( (pH=7) \), sino que sería ligeramente básica, \( (pH>7) \) debido a que la sal se hidroliza, por lo que se habrá de usar un indicador cuyo intervalo de viraje sea, por ejemplo, \( 8,2-10 \) (fenolftaleína), para que el punto final o momento del cambio de color coincida con el punto de equivalencia.
Conocido el volumen de \( NaOH \) usado hasta el momento del cambio de color, en este caso \( (pH>7) \), ya se puede calcular la cantidad de moles de ácido acético que había en la muestra y, por tanto, su concentración \( M \).
Si para calcular la concentración de la disolución de ácido acético nos dieran como datos su \( K_a \) y su \( pH \) no sería necesario hacer la valoración con la base, ya que entonces de
\( \begin{array}{ccccccc}
CH_3COOH&+&H_2O&\leftrightarrows&CH_3COO^{-}&+&H_3O^{+}\\M&&&&-&&-\\-x&&&&x&&x\\\hline M-x&&&&x&&x\end{array} \)
se deduce que
\( K_a=\dfrac{x^2}{M-x} \)
y como \( x=10^{-pH} \) es conocida se podría despejar la concentración \( M \), sin necesidad de hacer la valoración .

Citar
De todos modos hace tanto  (3 veces lo que el hilo estaba inactivo) que practico solo esporádicamente esto, que puedo equivocarme  fácilmente. Como lo ves tú.[/size]
Sigo pensando que para este ejercicio no es necesario saber el dato \( K_a \) del ácido acético, pero es probable que esté equivocado...  ;D También en mi caso hacía tiempo que no abordaba este tipo de ejercicios... ;D
Saludos



05 Marzo, 2026, 03:10 am
Respuesta #9

Richard R Richard

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\( K_a=\dfrac{x^2}{M-x} \)
y como \( x=10^{-pH} \) es conocida se podría despejar la concentración \( M \), sin necesidad de hacer la valoración .

De acuerdo, con el ph y con Ka como datos entonces siempre sacamos la concentración inicial de ácido.

Lo que quería  hacer notar , no sé si lo logré, es que el consumo de  hidróxido está en relación directa con la diferencia de las cantidades de protones en solución entre 2 estados de equilibrio diferentes y que es muy diferente a una titulación acido base fuerte donde estos equilibrios no se plantean porque la disociación es completa.   Yo recuerdo que en algunos problemas la diferencia de ordenes de magnitud entre la concentración inicial y final es tan grande que a una de ellas  se la puede considerar nula y eso saca un resultado muy aproximado con muchísimos menos pasos y planteamiento de equilibrios.
Si partes de un ph ácido <5 y terminas de valorar en uno básico >8 el residuo protónico es 10000 veces menos que la concentración original y la diferencia entre el total y lo que  queda  vs el total y cero es despreciable, pues mi ecuación 3 sería intrascendente y solo con la 2 y la 1 sale , pero la 1  da la relación entre lo que se valora con la concentración inicial de acido,  y esa relación varía si cambia $$K_a$$
Saludos  \(\mathbb {R}^3\)