Valoración de la acidez de un vinagre: elección de indicador y control de calidad
En el laboratorio del centro se determina la acidez de un vinagre comercial. Se pipetean 10,0 mL de vinagre y se enrasan a 100,0 mL con agua destilada. De esta disolución se valoran tres alícuotas de 25,0 mL con NaOH 0,100 mol/L, obteniéndose 18,5, 18,6 y 18,7 mL hasta el viraje del indicador. La etiqueta declara 5,0 % (m/v) de ácido acético (Mr = 60,0) y la densidad del vinagre es 1,01 g/mL. El ácido acético tiene Ka = 1,8·10⁻⁵. Un grupo propone usar naranja de metilo (viraje 3,1–4,4) porque «así se gasta menos base y el resultado se acerca a la etiqueta»; otro sugiere descartar la réplica de 18,7 mL por alejarse de la media. El profesor pide decidir con criterios químicos y estadísticos, no por conveniencia del resultado. Se dispone de fenolftaleína (8,2–10,0) y de naranja de metilo.
1. Elija razonadamente el indicador entre fenolftaleína y naranja de metilo y calcule el pH en el punto de equivalencia para justificar la elección.
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El ácido acético es un ácido débil y el NaOH una base fuerte; en la equivalencia solo queda acetato, que hidroliza con carácter básico. Por tanto el pH de equivalencia es mayor que 7 y el indicador debe virar en esa zona: fenolftaleína.
Cálculo: n(NaOH) = 0,100 × 18,6·10⁻³ = 1,86·10⁻³ mol. Volumen total = 25,0 + 18,6 = 43,6 mL, luego [acetato] = 1,86·10⁻³/0,0436 = 0,0427 mol/L. Kb = Kw/Ka = 1,0·10⁻¹⁴/1,8·10⁻⁵ = 5,6·10⁻¹⁰. pOH = ½(pKb − log C) = ½(9,26 + 1,37) = 5,31, de donde pH = 8,69.
Ese valor cae dentro del intervalo de la fenolftaleína (8,2–10,0) y muy por encima del naranja de metilo (3,1–4,4): con naranja se cerraría la valoración antes de la equivalencia y se infravaloraría el ácido. El argumento de «gastar menos base» confunde el objetivo de la valoración con el resultado deseado.
2. Calcule el porcentaje (m/v) de ácido acético y compare con la etiqueta. ¿La diferencia es atribuible a error aleatorio? Justifique qué comprobaciones haría antes de concluir.
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n(ácido en la alícuota) = n(NaOH) = 1,86·10⁻³ mol. Factor de dilución = 100,0/25,0 = 4, luego en los 10,0 mL de vinagre hay 7,44·10⁻³ mol. Masa = 7,44·10⁻³ × 60,0 = 0,446 g, y % (m/v) = 0,446/10,0 × 100 = 4,46 %.
Error relativo frente a la etiqueta: (4,46 − 5,00)/5,00 × 100 = −10,8 %. No parece error aleatorio: la dispersión de las réplicas es de solo 0,1 mL (RSD ≈ 0,5 %), muy inferior a la discrepancia. La densidad no interviene porque la etiqueta es m/v; convertir a m/m exigiría la densidad pero no mejora el contraste.
Antes de concluir que la etiqueta es incorrecta hay que descartar un error sistemático: estandarizar el NaOH con ftalato ácido de potasio, comprobar bureta y pipeta, revisar el enrase y la temperatura y valorar una muestra de concentración conocida. Si la estandarización confirma 0,100 mol/L, la diferencia es real y supera la tolerancia habitual de etiquetado.
3. Un compañero propone repetir la valoración usando 18,5 mL para «cuadrar con la etiqueta». Evalúe la propuesta y describa cómo tratar las tres réplicas.
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La propuesta debe rechazarse: elegir el dato que cuadra con el resultado esperado es manipular los datos y sesga la medida. El valor debe salir del procedimiento, no al revés.
Las tres réplicas (18,5; 18,6; 18,7 mL) tienen media 18,6 mL y desviación típica 0,1 mL. El test Q de Dixon da Q = (18,7 − 18,6)/(18,7 − 18,5) = 0,50, inferior al valor crítico 0,94 para n = 3; no hay outlier y se conservan las tres. La discrepancia con la etiqueta es sistemática, no aleatoria: hay que revisar la cadena de medida (patrón, material volumétrico, viraje) y repetir con una muestra de concentración conocida.
Si tras la verificación se mantiene 4,46 %, se comunica el resultado con su incertidumbre y se advierte de que la etiqueta podría estar fuera de tolerancia. Lo correcto es informar del dato medido, no adaptarlo.