Ejercicio resuelto de Valoraciones ácido-base · Química · 2025

El descubrimiento del ácido acético o ácido etanoico ($\mathrm{CH_3COOH}$) como sustancia química tuvo lugar en el siglo XVIII. En 1782, el químico sueco Karl Wilhelm Scheele fue el primero en aislar y describir el ácido acético en su forma líquida.

En un laboratorio, se valoran 20 mL de una disolución 0,5 M de ácido acético con una disolución 1,0 M de hidróxido de potasio (KOH):

a) Calcule el volumen de la disolución de KOH que se necesitará para alcanzar el punto de equivalencia.

b) Razone si el valor del pH, en el punto de equivalencia, será mayor o menor que 7.

c) Explique, indicando el material necesario y el procedimiento seguido, cómo prepararía en el laboratorio 50 mL de una disolución de ácido acético 0,04 M a partir de la disolución 0,5 M del enunciado.

$\textbf{a) Calcule el volumen de la disolución de KOH que se necesitará para alcanzar el punto de equivalencia.}$

El punto de equivalencia es aquel en el que la base añadida ha neutralizado exactamente todo el ácido presente. La reacción es:

$\mathrm{CH_3COOH} + \mathrm{KOH} \rightarrow \mathrm{CH_3COOK} + \mathrm{H_2O}$

Como la estequiometría es 1 a 1, en el punto de equivalencia el número de moles de base igualará al de ácido.

$n(\mathrm{CH_3COOH}) = M \cdot V = 0{,}5 \cdot 0{,}020 = 0{,}010\ \mathrm{mol}$

$n(\mathrm{KOH}) = 0{,}010\ \mathrm{mol}$

$V(\mathrm{KOH}) = \dfrac{n}{M} = \dfrac{0{,}010}{1{,}0} = 0{,}010\ \mathrm{L} = 10\ \mathrm{mL}$

Se necesitan 10 mL de la disolución de hidróxido de potasio. El resultado es coherente: la base está el doble de concentrada que el ácido, así que basta la mitad de volumen.

$\textbf{b) Razone si el valor del pH, en el punto de equivalencia, será mayor o menor que 7.}$

Que no sobre ácido ni base no significa que la disolución sea neutra. Lo que hay en el matraz en el punto de equivalencia es la sal, el acetato de potasio, disuelta en agua.

Al disolverse, la sal se disocia por completo:

$\mathrm{CH_3COOK} \rightarrow \mathrm{CH_3COO^-} + \mathrm{K^+}$

El catión $\mathrm{K^+}$ procede de una base fuerte y no se hidroliza. En cambio el anión acetato es la base conjugada de un ácido débil, y por tanto es una base apreciable que sí reacciona con el agua:

$\mathrm{CH_3COO^-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{CH_3COOH} + \mathrm{OH^-}$

Esa hidrólisis genera iones hidroxilo, de modo que el pH en el punto de equivalencia será $\textbf{mayor que 7}$: la disolución es básica. Es la regla general de la valoración de un ácido débil con una base fuerte, y por eso el indicador adecuado es la fenolftaleína, que vira en la zona básica, y no el naranja de metilo.

$\textbf{c) Explique, indicando el material necesario y el procedimiento seguido, cómo prepararía en el laboratorio 50 mL de una disolución de ácido acético 0,04 M a partir de la disolución 0,5 M del enunciado.}$

Se trata de una dilución, y en una dilución los moles de soluto no cambian: solo se reparten en más volumen. De ahí sale el volumen de disolución concentrada que hay que tomar:

$M_i \cdot V_i = M_f \cdot V_f$

$V_i = \dfrac{M_f \cdot V_f}{M_i} = \dfrac{0{,}04 \cdot 50}{0{,}5} = 4{,}0\ \mathrm{mL}$

$\textbf{Material}$: una pipeta graduada (o aforada) de 5 mL con su aspirador o pera de succión, un matraz aforado de 50 mL con tapón, un frasco lavador con agua destilada, un vaso de precipitados para trasvasar y un embudo pequeño.

$\textbf{Procedimiento}$:

i) Se toman con la pipeta 4,0 mL de la disolución de ácido acético 0,5 M y se vierten en el matraz aforado de 50 mL, que debe estar limpio.

ii) Se añade agua destilada hasta aproximadamente la mitad del matraz y se agita con suavidad para homogeneizar.

iii) Se sigue añadiendo agua destilada hasta cerca de la marca de enrase y se completa gota a gota con el frasco lavador, hasta que la parte inferior del menisco quede tangente a la línea de aforo, mirando a la altura de los ojos.

iv) Se tapa el matraz y se invierte varias veces para que la disolución quede perfectamente homogénea.

Conviene recordar que el ácido acético concentrado es corrosivo e irritante, así que se manipula con guantes y gafas, y el trasvase se hace en la vitrina.