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¿Podría resolverse esta solución mediante valoración?

Tengo una mezcla de $\ce{NH_4NO_3}$ y $\ce{NH_3}$ en $\ce{pH}$ de unos 13.

¿Es posible determinar la concentración de ambos en ellos mediante valoración ácido-base?

Me dijeron que es posible, y que primero hay que titular con $\ce{HCl}$ y luego con $\ce{NaOH}$ .

Gracias.

Edit: En el laboratorio donde yo trabajaba, había un autotitulador, que tenía un programa que podía decir la concentracion de $\ce{NH_4NO_3}$ y $\ce{NH_3}$ en una solución, simplemente titulándola y controlando la $\ce{pH}$ con un medidor de pH. Simplemente no entiendo cómo lo hace, porque dependiendo del $\ce{pH}$ , $\ce{NH_4+}$ y $\ce{NH_3}$ tendrían la misma forma y no sé cómo se podrían distinguir.

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Kevin Gorski Puntos 2860

El nitrato de amonio se disocia en agua:

$$\ce{NH4NO3 -> NH4+ + NO3-}$$

En $\ce{NH4+}$ y $\ce{NH3}$ forman juntos el amoníaco $\mathrm{pH}$ búfer con $\ce{NH4+}$ constante de acidez $\mathrm{p}K_\mathrm{a}=9.25$ : $$\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}+ \log { \frac {c_{\ce{NH3}}}{c_{\ce{NH4+}}}}$$

La curva de valoración como $\mathrm{pH}=f(V)$ es el más plano en $\mathrm{pH}=\mathrm{p}K_\mathrm{a}=9.25$ donde el buffer tiene la mayor capacidad.

Para una solución dada, que contiene $\ce{NH4+}$ y $\ce{NH3}$ valoración con $\ce{HCl}$ o $\ce{NaOH}$ provoca las respectivas reacciones ácido-base:

$$\begin{align} \ce{NH3 + H+ &-> NH4+ \\ NH4+ + OH- &-> NH3 + H2O} \\ \end{align}$$

El tampón de amoníaco provoca $\mathrm{pH}$ siendo bastante estable durante la valoración, hasta que una de las 2 formas de amoníaco está prácticamente agotada.

En ese momento, el $\mathrm{pH}$ curva de valoración se curva muy progresivamente hacia arriba o hacia abajo, respectivamente, y el valorador detiene la valoración.

El contenido de $\ce{NH4NO3}$ y $\ce{NH3}$ se obtiene mediante un cálculo rutinario obvio.

$$\begin{align} m_{\ce{NH3}}&= M_{\ce{NH3}}\cdot c_{\ce{HCl}}\cdot V_{\ce{HCl}}\\ m_{\ce{NH4NO3}}&= M_{\ce{NH4NO3}}\cdot c_{\ce{NaOH}}\cdot V_{\ce{NaOH}}\\ \end{align}$$

Tenga en cuenta que en $\mathrm{pH}=13$ , $\ce{NH4+}$ iones prácticamente no existen, ya que $ \frac {c_{\ce{NH3}}}{c_{\ce{NH4+}}}=5620$

Si consideramos $\mathrm{pH}$ de la propia solución de amoníaco, es $$\begin{align} \mathrm{pH}=14 - 0.5 \cdot ( \mathrm{p}K_\mathrm{b}-\log c) \\ 13=14 - 0.5 \cdot ( 4.75 -\log c) \\ \end{align}$$

$c_{\ce{NH3}}$ sería de 563 mol/L, lo que no tiene sentido. Tal $\mathrm{pH}$ no se consigue sólo con amoníaco, sino que habría un hidróxido mineral.

Si inicialmente hubiera nitrato de amonio, se convertiría en amoníaco:

$$\ce{NH4NO3 + NaOH -> NaNO3 + NH3 + H2O}$$

En tal caso, la determinación de ambos compuestos por valoración no es posible, ya que no hay iones amonio y el amoníaco se valoraría junto con el hidróxido.

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