Efectos del dióxido de carbono en valorantes alcalinos

¿Por qué se observan dos puntos de inflexión contiguos durante la valoración ácido/base?

Posibles motivos:

El valorante cáustico (básico) se contamina con carbonato debido a la absorción de dióxido de carbono de la atmósfera del entorno. El valorante contiene, por lo tanto, iones de carbonato y de hidróxido, es decir, dos sustancias básicas diferentes que reaccionan con la solución ácida de muestra. Si se usan esos valorantes contaminados para valorar ácidos fuertes, se obtiene una "curva de valoración de carbonato" típica que muestra dos puntos de inflexión contiguos.
Otro posible motivo puede ser el mal estado del sensor, lo que exige realizar tareas de mantenimiento.

Recomendaciones:

El dióxido de carbono tiene graves efectos sobre una valoración realizada mediante valorantes alcalinos.

El CO₂ reacciona con bases fuertes como NaOH, KOH, TBAH o NH₄OH, por lo que se obtienen carbonatos conforme a las ecuaciones siguientes:

H₂O + CO₂ > H₂CO₃

H₂CO₃ + 2MOH > 2Na₂CO₃ + 2H₂O. (M = Na⁺, K⁺, NH₄⁺,TBA⁺).

El valorante contiene, por lo tanto, iones de carbonato y de hidróxido. Si se usa para valorar ácidos fuertes, se obtiene una "curva de valoración de carbonato" típica con dos puntos de inflexión (Figura 1).

La identificación de los dos escalones no es tan sencilla como calcular el valorante sobrante y la relación del cambio del punto de equilibrio durante la valoración. El primer escalón puede corresponder tanto al ácido fuerte como a la transición de ácido carbónico a carbonato de hidrógeno. El segundo escalón puede representar la transición de carbonato hidrógeno a carbonato. Si se valoran ácidos débiles, solo se observa un escalón. Esto implica que todas las reacciones paralelas ocurren de forma simultánea, lo que hace imposible identificar los puntos de inflexión. Debido a que normalmente se valoran las bases fuertes con ácidos débiles (como hidrogenoftalato de potasio o ácido benzoico), la concentración del valorante usado para el análisis de ácidos fuertes no es correcta, lo que produce resultados falsos. Por lo tanto, hay que preparar valorantes alcalinos y protegerlos para minimizar los efectos del CO₂.

1. Preparación de soluciones básicas de valorante sin CO₂
   El modo óptimo de obtener soluciones de valorante sin CO₂ es adquirir el valorante correspondiente con la concentración necesaria en contenedores sellados. Si deben prepararse las soluciones de valorante, es muy recomendable usar concentrados de valorante disponibles en el mercado en formato ampolla. Debe diluirse el concentrado en agua desionizada sin CO₂ hasta un volumen específico, normalmente 1 l. El desprendimiento de gases de la fuente de agua desionizada, mediante purga de nitrógeno junto con irradiación ultrasónica, resulta un método eficaz para eliminar el CO₂.
   
2. Almacenamiento de valorantes cáusticos
   Un método eficaz para evitar la absorción de CO₂ por parte de los valorantes cáusticos en uso consiste en usar agentes de absorción de CO2 sólido introducidos en tubos montados en la parte superior del frasco para valorante. Uno de los agentes de absorción recomendados es Ascarite^®. Ascarite^® contiene NaOH, que actúa como lavador de CO₂ y como agente secante, para impedir que el NaOH absorba el agua y que, con el tiempo, se produzcan fugas de solución cáustica concentrada al interior del valorante. Ascarite^® puede asimismo sustituirse por bolitas de NaOH protegidas del agua. Para ello, debe disponerse una capa de lana de vidrio encima y debajo en un tubo de desecación con un agente secante (como un tamiz molecular o gel de sílice) a ambos lados, con el fin de evitar que absorba mucha agua. Con cualquiera de las soluciones, debe cambiarse con frecuencia el material para evitar la saturación y la contaminación del valorante.

Información legal

Ascarite es una marca comercial registrada de Arthur H. Thomas Co.