Tablas de composición

Introducción

Una tabla de composición o tabla de variación de especies es una herramienta conceptual utilizada en química analítica para describir cuantitativamente cómo cambian las cantidades relativas de las especies químicas presentes en un sistema conforme avanza un proceso como una titulación ácido–base. Estas tablas se enfocan en el seguimiento del estado químico del sistema, permitiendo identificar qué especie predomina en cada etapa del proceso así como de la cantidad de cada una.; esto conecta la estequiometría, los equilibrios químicos y la interpretación gráfica de curvas de titulación. De este modo las tablas de composición funcionan como un punto de partida común para distintos métodos de análisis e interpretación.

Fracción de avance de reacción (f )

Un concepto clave para conocer el estado del sistema es el de la fracción de avance o fracción de composición ( f ). Esta fracción indica qué proporción del analito inicial ha reaccionado en un momento dado.

$$f={\frac {\text{mol de agregado}}{\text{mol de analito}}}={\frac {C_{\text{V}}V_{\text{agregado}}}{C_{\text{a}}V_{\text{inicial}}}}$$

Donde f puede indicar las siguientes etapas:

• Inicial: f = 0 entonces corresponde al inicio del proceso, antes de empezar a añadir titulante
• Antes del Punto de Equivalencia (APE): 0 ≤ f < 1 corresponde a todos aquellos puntos en los que agregamos titulante, mismo que reacciona con el analito, sin antes llegar al punto de equivalencia agregado-analito.
• Punto de Equivalencia (PE): f = 1 representa el punto de equivalencia en una titulación estequiométrica simple. Esto es cuando la cantidad de agregado y analito es equimolar, o sea hemos logrado el punto de equivalencia.
• Después del Punto de Equivalencia (DPE): 1 < f ≤ 2 implica sobrepasar el punto de equivalencia, normalmente se estudia hasta el límite f = 2 esto es cuando la cantidad de agregado es el doble de lo que hay de analito.

El uso de esta fracción permite describir de forma general la evolución del sistema sin depender de concentraciones absolutas, facilitando la interpretación de las distintas regiones de la titulación.

Tipos de tablas de composición

Las tablas de composición pueden clasificarse según la relación estequiométrica entre el analito y el reactivo valorante. Esta clasificación resulta útil porque determina la forma de la tabla y la manera en que se interpreta la fracción de avance f. En los casos más sencillos, la reacción ocurre en una proporción 1:1, donde una cantidad del analito reacciona directamente con una cantidad igual del valorante. También existen sistemas en los que la estequiometría no es 1:1, como ocurre en ácidos polipróticos, reacciones redox con transferencia múltiple de electrones o sistemas donde un reactivo puede reaccionar en más de una etapa.

Estequiometría 1:1

Etapa del proceso	Analito	Valorante	Producto
Inicial (f = 0)	Co	0	0
APE (0 < f < 1)	C₀(1 − f)	ε	C₀f
PE (f = 1)	ε	C₀	C₀
DPE (f > 1)	ε	C₀(f − 1)	C₀

La tabla mostrada corresponde a un esquema modelo de una tabla de composición para un sistema con estequiometría 1:1, que muestra la forma general en que se organizan las expresiones de concentración en función de la fracción de avance f.

Estequiometría distinta 1:1

Suponga una relación a:b:c entre las especies analito:valorante:producto

Etapa del proceso	a Analito	b Valorante	c Producto
Inicial (f = 0)	Co	0	0
APE (0 < f < 1)	C₀(1 − f)	ε	C₀f
PE (f = 1)	ε	C₀	C₀
DPE (f > 1)	ε	C₀(f − 1)	C₀