CARBONATOS Y MEZCLAS CARBONATADAS: Los componentes de una disolución que contiene carbonato sódico, bicarbonato de sodio e hidróxidos sódicos, bien solos o mezclados. En cualquier disolución no puede existir más de dos de esos tres componentes en cantidades apreciables, ya que la reacción elimina al tercero. Así pues, la mezcla de NaOH con NaHCO3 produce la formación de NaCO3 hasta que uno u otro de los reactivos originales, o ambos. 𝐻𝐶𝑂3− + 𝑂𝐻 − → 𝐶𝑂32− + 𝐻2 𝑂 MÉTODO DE WINKLER: La exactitud de estos métodos analíticos para disoluciones que contienen mezclas de iones carbonato y bicarbonato o de iones carbonato e hidróxido puede mejorarse mucho aprovechando la limitada solubilidad del carbonato de bario en disoluciones neutras y alcalinas. Por ejemplo, en el Método de Winkler: Para el análisis de mezclas de carbonato/hidróxido,
Ambos componentes se valoran con un patrón ácido (HCl) y un indicador de intervalo ácido, como el verde de bromocresol o naranja de metilo. (El punto final se establece después de llevar la disolución a ebullición para eliminar el dióxido de carbono). Alcalinidad Total: 𝐶𝑂32− y 𝑂𝐻 − 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐻2 𝐶𝑂3 + 𝐻2 𝑂 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝐻𝐶𝑙 →
𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐻2 𝑂
𝐻2 𝐶𝑂3 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂
Volumen A
Posteriormente se añade un exceso no medido de cloruro de bario (𝑩𝒂𝑪𝒍𝟐 ) neutro a una segunda alícuota de la disolución de muestra, para precipitar el ion carbonato, después de lo cual se valora el ion hidróxido empleando fenolftaleína. La presencia del carbonato de bario, apenas soluble, no interfiere si la concentración del ion bario es mayor de 0,1M.
Cantidad de Hidróxido alcalino: 𝑂𝐻 − 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 + 𝐵𝑎𝐶𝑙2 → 𝑩𝒂𝑪𝑶𝟑 (𝒊𝒏𝒔𝒐𝒍𝒖𝒃𝒍𝒆) + 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐻2 𝑂 Volumen B
Los volúmenes gastados en cada caso son:
𝐶𝑂32− = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐴 − 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐵 𝑂𝐻 − = 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐵 Para el análisis de mezclas bicarbonato/carbonato,
Pueden determinarse con exactitud en mezclas valorando primero ambos iones con un ácido estándar (HCl) hasta un punto final con un indicador de intervalo ácido naranja de metilo (con ebullición, para eliminar el dióxido de carbono).
Alcalinidad total: 𝐶𝑂32− 𝑦 𝐻𝐶𝑂3− 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 + 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑁𝑎𝐻𝐶𝑂3 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝐻2 𝐶𝑂3 + 𝑁𝑎𝐶𝑙
𝐻2 𝐶𝑂3 → 𝐶𝑂2 + 𝐻2 𝑂
Volumen A En una segunda alícuota se convierte el bicarbonato en carbonato mediante la adición de un exceso conocido del patrón alcalino NaOH. Después se añade un exceso considerable de cloruro de bario, y el exceso de base se valora con un patrón ácido (HCl) empleando fenolftaleína. La presencia del carbonato de bario sólido no obstaculiza la detección de los puntos finales con ninguno de los dos métodos.
Cantidad añadida de NaOH: 𝐻𝐶𝑂3− + 𝑂𝐻 − → 𝐶𝑂32− + 𝐻2 𝑂 Volumen B
Cantidad de NaOH encontrada en la valoración por retroceso: 𝑁𝑎2 𝐶𝑂3 + 𝐵𝑎𝐶𝑙2 → 𝐵𝑎𝐶𝑂3 (𝑖𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑏𝑙𝑒) + 𝑁𝑎𝐶𝑙 𝑁𝑎𝑂𝐻 + 𝐻𝐶𝑙 → 𝑁𝑎𝐶𝑙 + 𝐻2 𝑂 Volumen C
Los volúmenes gastados son:
𝐶𝑂32− = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐴 − (𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐵 − 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐶) 𝐻𝐶𝑂3− = 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐵 − 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝐶
Grafico 1.
Valoración de 25ml de NaCO3 0,1M con HCl 0,1M. Después de añadir unos 49ml de HCl, la disolución se lleva a ebullición, lo que produce un aumento de pH como se observa en la figura. El cambio de pH es mucho mayor cuando se agrega más HCl.
Análisis de mezclas 𝑂𝐻− , 𝐶𝑂32− 𝑦 𝐻𝐶𝑂3−
Indicadores usados:
Anaranjado de metilo: 3,1 – 4,4
Fenolftaleína: 8,3 – 9,6
