EFECTO DEL PH SOBRE LAS PROPIEDADES
FISICOQUÍMICAS DE ELECTROLITOS BASADOS
EN CITRATO
EFFECT OF PH ON THE PHYSICOCHEMICAL PROPERTIES
OF CITRIC-BASED ELECTROLYTES
María Lara Banda
Universidad Autónoma de Nuevo León – México
Mónika Yolotzin Velasco Gómez
Universidad Autónoma de Nuevo León – México
Verónica Almaguer Cantú
Universidad Autónoma de Nuevo León – México
Citlalli Gaona Tiburcio
Universidad Autónoma de Nuevo León - México
pág. 5567
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i2.23580
Efecto del pH sobre las propiedades fisicoquímicas de electrolitos basados en
citrato
María Lara Banda1
maria.laraba@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-7685-0712
Universidad Autónoma de Nuevo León
México
Mónika Yolotzin Velasco Gómez
monika.velascogz@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0009-0007-4014-3574
Universidad Autónoma de Nuevo León
México
Verónica Almaguer Cantú
veronica.almaguerct@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-6195-8381
Universidad Autónoma de Nuevo León
México
Citlalli Gaona Tiburcio
citlalli.gaonatbr@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-9072-3090
México
RESUMEN
Este trabajo evalúa las propiedades fisicoquímicas de sistema de ácido cítrico-citrato en función del pH
con el objetivo de evaluar su viabilidad como electrolito alternativo al uso de ácido sulfúrico (15 a 20%)
empleado industrialmente en el proceso de anodizado. Se determinaron parámetros como pH,
conductividad eléctrica, densidad, acidez titulable y especiación química predominante en cada sistema.
Los resultados de conductividad se encuentran en un intervalo de 5.25 a 6.56 mS.cm-1, incrementando
con el pH, esto dado a la formación progresiva de especies desprotonadas (citratos). Por otro lado, las
soluciones de ácido sulfúrico presentan conductividades de hasta 515 mS.cm-1, lo cual indica una
completa disociación del ácido fuerte. La acidez titulable en cada sistema cítrico aumentó con el pH, lo
cual señala que el electrolito resiste a los cambios de pH, mientras la densidad se mantuvo cercana a la
del agua, esto en contraste con los valores más altos observados en las soluciones de ácido sulfúrico. El
análisis de especiación señala una transición del ácido cítrico a citrato, siendo esto el factor más
importante que determina el comportamiento electroquímico del sistema. En general un sistema de ácido
cítrico-citrato representa una opción sustentable para aplicaciones electroquímicas, especialmente
cuando se optimiza el pH para favorecer la formación de especies desprotonadas.
Palabras clave: anodizado de aluminio, ácido cítrico, ácido sulfúrico, proceso sustentable
1 Autor principal
Correspondencia: maria.laraba@uanl.edu.mx
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i2.23580
Efecto del pH sobre las propiedades fisicoquímicas de electrolitos basados en
citrato
María Lara Banda1
maria.laraba@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-7685-0712
Universidad Autónoma de Nuevo León
México
Mónika Yolotzin Velasco Gómez
monika.velascogz@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0009-0007-4014-3574
Universidad Autónoma de Nuevo León
México
Verónica Almaguer Cantú
veronica.almaguerct@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0000-0002-6195-8381
Universidad Autónoma de Nuevo León
México
Citlalli Gaona Tiburcio
citlalli.gaonatbr@uanl.edu.mx
https://orcid.org/0000-0001-9072-3090
México
RESUMEN
Este trabajo evalúa las propiedades fisicoquímicas de sistema de ácido cítrico-citrato en función del pH
con el objetivo de evaluar su viabilidad como electrolito alternativo al uso de ácido sulfúrico (15 a 20%)
empleado industrialmente en el proceso de anodizado. Se determinaron parámetros como pH,
conductividad eléctrica, densidad, acidez titulable y especiación química predominante en cada sistema.
Los resultados de conductividad se encuentran en un intervalo de 5.25 a 6.56 mS.cm-1, incrementando
con el pH, esto dado a la formación progresiva de especies desprotonadas (citratos). Por otro lado, las
soluciones de ácido sulfúrico presentan conductividades de hasta 515 mS.cm-1, lo cual indica una
completa disociación del ácido fuerte. La acidez titulable en cada sistema cítrico aumentó con el pH, lo
cual señala que el electrolito resiste a los cambios de pH, mientras la densidad se mantuvo cercana a la
del agua, esto en contraste con los valores más altos observados en las soluciones de ácido sulfúrico. El
análisis de especiación señala una transición del ácido cítrico a citrato, siendo esto el factor más
importante que determina el comportamiento electroquímico del sistema. En general un sistema de ácido
cítrico-citrato representa una opción sustentable para aplicaciones electroquímicas, especialmente
cuando se optimiza el pH para favorecer la formación de especies desprotonadas.
Palabras clave: anodizado de aluminio, ácido cítrico, ácido sulfúrico, proceso sustentable
1 Autor principal
Correspondencia: maria.laraba@uanl.edu.mx
pág. 5568
Effect of pH on the physicochemical properties of citric-based electrolytes
ABSTRACT
This work evaluates the physicochemical properties of citric acid–citrate systems as a function of pH,
with the aim of assessing their viability as alternative electrolytes to sulfuric acid (15–20 wt%)
commonly used in industrial anodizing processes. Parameters such as pH, electrical conductivity,
density, titratable acidity, and predominant chemical speciation were determined for each system. The
conductivity values ranged from 5.25 to 6.56 mS·cm⁻¹, increasing with pH due to the progressive
formation of deprotonated species (citrates). In contrast, sulfuric acid solutions exhibited conductivities
of up to 515 mS·cm⁻¹, indicating complete dissociation of the strong acid. Titratable acidity in the citric
systems increased with pH, suggesting that the electrolyte resists changes in pH (buffering behavior),
while density remained close to that of water, in contrast to the higher values observed for sulfuric acid
solutions. Speciation analysis revealed a transition from citric acid to citrate, which constitutes the key
factor governing the electrochemical behavior of the system. Overall, citric acid–citrate systems
represent a sustainable alternative for electrochemical applications, particularly when pH is optimized
to promote the formation of deprotonated species.
Keywords: Aluminum anodizing, citric acid, sulfuric acid, sustainable process
Artículo recibido 20 marzo 2026
Aceptado para publicación: 15 abril 2026
Effect of pH on the physicochemical properties of citric-based electrolytes
ABSTRACT
This work evaluates the physicochemical properties of citric acid–citrate systems as a function of pH,
with the aim of assessing their viability as alternative electrolytes to sulfuric acid (15–20 wt%)
commonly used in industrial anodizing processes. Parameters such as pH, electrical conductivity,
density, titratable acidity, and predominant chemical speciation were determined for each system. The
conductivity values ranged from 5.25 to 6.56 mS·cm⁻¹, increasing with pH due to the progressive
formation of deprotonated species (citrates). In contrast, sulfuric acid solutions exhibited conductivities
of up to 515 mS·cm⁻¹, indicating complete dissociation of the strong acid. Titratable acidity in the citric
systems increased with pH, suggesting that the electrolyte resists changes in pH (buffering behavior),
while density remained close to that of water, in contrast to the higher values observed for sulfuric acid
solutions. Speciation analysis revealed a transition from citric acid to citrate, which constitutes the key
factor governing the electrochemical behavior of the system. Overall, citric acid–citrate systems
represent a sustainable alternative for electrochemical applications, particularly when pH is optimized
to promote the formation of deprotonated species.
Keywords: Aluminum anodizing, citric acid, sulfuric acid, sustainable process
Artículo recibido 20 marzo 2026
Aceptado para publicación: 15 abril 2026
pág. 5569
INTRODUCCIÓN
El anodizado del aluminio es un proceso electroquímico que se utiliza para mejorar las propiedades
superficiales del aluminio, dentro de las cuales se puede mencionar resistencia a la corrosión, dureza y
estabilidad química, lo anterior dada la generación una capa de óxido de aluminio (Al₂O₃) superficial
[1–4]. Este proceso se lleva a cabo en una celda electroquímica donde el aluminio actúa como ánodo,
para de esta manera generar oxidación superficial en presencia de un electrolito ácido. Mediante este
proceso se genera una superficie de estructuras porosas microscópicamente cuya morfología y
propiedades dependen de variables como la composición del electrolito, la densidad de corriente y la
temperatura [5–7].
La industria del aluminio emplea en su proceso de anodizado ácido sulfúrico con electrolito en
concentraciones de 15 a 30% peso, esto dado su elevada conductividad iónica y su capacidad para
generar capas de óxido uniformes y adherentes [8–11]. Sin embargo, hay grandes desventajas de su uso
como la alta corrosividad y aunado a ello la toxicidad y la generación de residuos peligrosos para el
personal que está laborando en el proceso, lo que representa un reto tanto desde el punto de vista
ambiental como de seguridad industrial [12–14]. En respuesta a estas limitaciones, la química verde ha
impulsado el desarrollo de alternativas más sostenibles que reduzcan el impacto ambiental sin
comprometer el desempeño del proceso [15–17].
En este contexto, los ácidos orgánicos se han propuesto como posibles sustitutos o complementos en
sistemas de anodizado con ácido sulfúrico. Entre ellos, el ácido cítrico destaca por su baja toxicidad,
biodegradabilidad y amplia disponibilidad en fuentes naturales, como frutas cítricas [18–20]. A
diferencia del ácido sulfúrico, el ácido cítrico es un ácido débil triprótico cuya disociación ocurre de
manera escalonada, generando diferentes especies químicas en solución (H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻),
cuya distribución depende directamente del pH del medio [21–23]. En aleaciones AA6061 y AA2024,
los sistemas citrato-sulfato han permitido obtener recubrimientos con mejor resistencia a la corrosión
que los anodizados únicamente con ácido sulfúrico, y en algunos casos con propiedades mecánicas
comparables o superiores, dependiendo de las condiciones de operación y de la densidad de corriente
[19].
INTRODUCCIÓN
El anodizado del aluminio es un proceso electroquímico que se utiliza para mejorar las propiedades
superficiales del aluminio, dentro de las cuales se puede mencionar resistencia a la corrosión, dureza y
estabilidad química, lo anterior dada la generación una capa de óxido de aluminio (Al₂O₃) superficial
[1–4]. Este proceso se lleva a cabo en una celda electroquímica donde el aluminio actúa como ánodo,
para de esta manera generar oxidación superficial en presencia de un electrolito ácido. Mediante este
proceso se genera una superficie de estructuras porosas microscópicamente cuya morfología y
propiedades dependen de variables como la composición del electrolito, la densidad de corriente y la
temperatura [5–7].
La industria del aluminio emplea en su proceso de anodizado ácido sulfúrico con electrolito en
concentraciones de 15 a 30% peso, esto dado su elevada conductividad iónica y su capacidad para
generar capas de óxido uniformes y adherentes [8–11]. Sin embargo, hay grandes desventajas de su uso
como la alta corrosividad y aunado a ello la toxicidad y la generación de residuos peligrosos para el
personal que está laborando en el proceso, lo que representa un reto tanto desde el punto de vista
ambiental como de seguridad industrial [12–14]. En respuesta a estas limitaciones, la química verde ha
impulsado el desarrollo de alternativas más sostenibles que reduzcan el impacto ambiental sin
comprometer el desempeño del proceso [15–17].
En este contexto, los ácidos orgánicos se han propuesto como posibles sustitutos o complementos en
sistemas de anodizado con ácido sulfúrico. Entre ellos, el ácido cítrico destaca por su baja toxicidad,
biodegradabilidad y amplia disponibilidad en fuentes naturales, como frutas cítricas [18–20]. A
diferencia del ácido sulfúrico, el ácido cítrico es un ácido débil triprótico cuya disociación ocurre de
manera escalonada, generando diferentes especies químicas en solución (H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻),
cuya distribución depende directamente del pH del medio [21–23]. En aleaciones AA6061 y AA2024,
los sistemas citrato-sulfato han permitido obtener recubrimientos con mejor resistencia a la corrosión
que los anodizados únicamente con ácido sulfúrico, y en algunos casos con propiedades mecánicas
comparables o superiores, dependiendo de las condiciones de operación y de la densidad de corriente
[19].
pág. 5570
La relación entre el pH y el grado de disociación de un ácido débil puede describirse mediante la
ecuación de Henderson–Hasselbalch:
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log ([𝐴−]
[𝐻𝐴])
Esta ecuación permite estimar la proporción entre especies protonadas y desprotonadas en solución. Para
el ácido cítrico, los valores de pKa (≈3.1, 4.7 y 6.4) definen las regiones de predominancia de cada
especie, lo cual resulta fundamental para comprender su comportamiento químico en función del pH
[21,24].
La Figura 1 muestra los estados de ionización del ácido cítrico en función del pH, donde se observa la
transición progresiva desde la forma completamente protonada (H₃Cit) hacia especies parcialmente
desprotonadas y, finalmente, hacia la forma completamente ionizada (Cit³⁻). A valores de pH
moderadamente ácidos (≈4.5), predominan especies parcialmente protonadas, mientras que a pH
cercanos a la neutralidad (≈6.5) se presenta una distribución más equilibrada entre especies. A valores
de pH alcalinos (≈9.5), domina la especie completamente desprotonada. Este comportamiento implica
un incremento en la densidad de carga negativa del sistema conforme aumenta el pH, lo cual favorece
el transporte iónico y, por ende, la conductividad eléctrica del medio [23,25].
Figura 1. Estado de ionización de ácido cítrico como una función del pH, muestra desprotonación
progresiva del H₃Cit to Cit³⁻. Adaptada de Mudunkotuwa and Grassian (2010) [30].
La relación entre el pH y el grado de disociación de un ácido débil puede describirse mediante la
ecuación de Henderson–Hasselbalch:
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log ([𝐴−]
[𝐻𝐴])
Esta ecuación permite estimar la proporción entre especies protonadas y desprotonadas en solución. Para
el ácido cítrico, los valores de pKa (≈3.1, 4.7 y 6.4) definen las regiones de predominancia de cada
especie, lo cual resulta fundamental para comprender su comportamiento químico en función del pH
[21,24].
La Figura 1 muestra los estados de ionización del ácido cítrico en función del pH, donde se observa la
transición progresiva desde la forma completamente protonada (H₃Cit) hacia especies parcialmente
desprotonadas y, finalmente, hacia la forma completamente ionizada (Cit³⁻). A valores de pH
moderadamente ácidos (≈4.5), predominan especies parcialmente protonadas, mientras que a pH
cercanos a la neutralidad (≈6.5) se presenta una distribución más equilibrada entre especies. A valores
de pH alcalinos (≈9.5), domina la especie completamente desprotonada. Este comportamiento implica
un incremento en la densidad de carga negativa del sistema conforme aumenta el pH, lo cual favorece
el transporte iónico y, por ende, la conductividad eléctrica del medio [23,25].
Figura 1. Estado de ionización de ácido cítrico como una función del pH, muestra desprotonación
progresiva del H₃Cit to Cit³⁻. Adaptada de Mudunkotuwa and Grassian (2010) [30].
pág. 5571
En este sentido, la formación de citratos mediante la neutralización parcial del ácido cítrico representa
una estrategia para mejorar las propiedades electroquímicas del sistema, particularmente su
conductividad, la cual es un parámetro crítico en procesos de anodizado [26–28]. Sin embargo, debido
a la naturaleza débil del ácido cítrico, es necesario evaluar de manera sistemática cómo estas
modificaciones influyen en su comportamiento en comparación con electrolitos tradicionales basados
en ácido sulfúrico.
El presente trabajo tiene como objetivo evaluar sistema ácido cítrico–citrato obtenido a partir de jugo
de limón mediante titulación ácido–base, analizando sus propiedades fisicoquímicas a través de
mediciones de pH, conductividad eléctrica y densidad, así como su comportamiento de especiación en
función del pH. Los resultados obtenidos se comparan con soluciones de ácido sulfúrico en
concentraciones típicas de anodizado (15–20%) con el fin de establecer criterios de viabilidad
electroquímica.
El propósito de este estudio no es sustituir completamente el ácido sulfúrico, sino explorar el potencial
de sistemas alternativos más sostenibles que, bajo condiciones controladas, puedan aproximarse a sus
propiedades funcionales. Esta perspectiva contribuye al avance en las estrategias alineadas con los
principios de la química verde aplicados a procesos electroquímicos industriales [15–17,29,30].
METODOLOGÍA
Materiales
Se utilizó jugo fresco de limón como fuente natural de ácido cítrico, previamente filtrado para remover
sólidos suspendidos. Como agente neutralizante se empleó hidróxido de sodio 0.1M (NaOH, grado
analítico). Para comparación, se prepararon soluciones de ácido sulfúrico a concentraciones de 15, 18 y
20% en peso. Todas las soluciones se prepararon utilizando agua desionizada (resistividad ≥ 18
MΩ·cm).
Preparación de soluciones-basadas en ácido cítrico
El jugo de limón se utilizó como solución inicial (L1), cuyo pH fue medido directamente (≈2.2).
Posteriormente, se realizó una titulación ácido–base mediante la adición controlada de NaOH bajo
agitación constante, generando soluciones a diferentes valores de pH representativos de las distintas
regiones de especiación del sistema cítrico–citrato. Ver Figura 2.
En este sentido, la formación de citratos mediante la neutralización parcial del ácido cítrico representa
una estrategia para mejorar las propiedades electroquímicas del sistema, particularmente su
conductividad, la cual es un parámetro crítico en procesos de anodizado [26–28]. Sin embargo, debido
a la naturaleza débil del ácido cítrico, es necesario evaluar de manera sistemática cómo estas
modificaciones influyen en su comportamiento en comparación con electrolitos tradicionales basados
en ácido sulfúrico.
El presente trabajo tiene como objetivo evaluar sistema ácido cítrico–citrato obtenido a partir de jugo
de limón mediante titulación ácido–base, analizando sus propiedades fisicoquímicas a través de
mediciones de pH, conductividad eléctrica y densidad, así como su comportamiento de especiación en
función del pH. Los resultados obtenidos se comparan con soluciones de ácido sulfúrico en
concentraciones típicas de anodizado (15–20%) con el fin de establecer criterios de viabilidad
electroquímica.
El propósito de este estudio no es sustituir completamente el ácido sulfúrico, sino explorar el potencial
de sistemas alternativos más sostenibles que, bajo condiciones controladas, puedan aproximarse a sus
propiedades funcionales. Esta perspectiva contribuye al avance en las estrategias alineadas con los
principios de la química verde aplicados a procesos electroquímicos industriales [15–17,29,30].
METODOLOGÍA
Materiales
Se utilizó jugo fresco de limón como fuente natural de ácido cítrico, previamente filtrado para remover
sólidos suspendidos. Como agente neutralizante se empleó hidróxido de sodio 0.1M (NaOH, grado
analítico). Para comparación, se prepararon soluciones de ácido sulfúrico a concentraciones de 15, 18 y
20% en peso. Todas las soluciones se prepararon utilizando agua desionizada (resistividad ≥ 18
MΩ·cm).
Preparación de soluciones-basadas en ácido cítrico
El jugo de limón se utilizó como solución inicial (L1), cuyo pH fue medido directamente (≈2.2).
Posteriormente, se realizó una titulación ácido–base mediante la adición controlada de NaOH bajo
agitación constante, generando soluciones a diferentes valores de pH representativos de las distintas
regiones de especiación del sistema cítrico–citrato. Ver Figura 2.
pág. 5572
Se seleccionaron los siguientes puntos de pH:
• L1: pH ≈ 2.2
• L2: pH ≈ 3.1 (≈ pKa₁)
• L3: pH ≈ 4.7 (≈ pKa₂)
• L4: pH ≈ 6.4 (≈ pKa₃)
• L5: pH ≈ 7.2
Estos valores fueron elegidos con base en el comportamiento de disociación del ácido cítrico,
permitiendo evaluar sistemas dominados por diferentes especies químicas (H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻).
Preparación de soluciones de ácido sulfúrico
Se prepararon soluciones de ácido sulfúrico al 15%, 18% y 20% en peso mediante dilución controlada
del ácido concentrado en agua desionizada. Las soluciones fueron enfriadas a temperatura ambiente
antes de su caracterización.
Figura 2. Metodología experimental para obtener las soluciones L1, L2, L3, L4 y L5 a partir del jugo
de limón y soluciones de H2SO4
Se seleccionaron los siguientes puntos de pH:
• L1: pH ≈ 2.2
• L2: pH ≈ 3.1 (≈ pKa₁)
• L3: pH ≈ 4.7 (≈ pKa₂)
• L4: pH ≈ 6.4 (≈ pKa₃)
• L5: pH ≈ 7.2
Estos valores fueron elegidos con base en el comportamiento de disociación del ácido cítrico,
permitiendo evaluar sistemas dominados por diferentes especies químicas (H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻).
Preparación de soluciones de ácido sulfúrico
Se prepararon soluciones de ácido sulfúrico al 15%, 18% y 20% en peso mediante dilución controlada
del ácido concentrado en agua desionizada. Las soluciones fueron enfriadas a temperatura ambiente
antes de su caracterización.
Figura 2. Metodología experimental para obtener las soluciones L1, L2, L3, L4 y L5 a partir del jugo
de limón y soluciones de H2SO4
pág. 5573
Caracterización fisicoquímica de las soluciones
Para evaluar la idoneidad de las soluciones y su influencia en la formación de capas óxidas, se
determinaron sus principales propiedades fisicoquímicas bajo condiciones controladas de laboratorio.
Todas las mediciones se realizaron por triplicado, reportando los valores promedio ± desviación
estándar, a temperatura constante de 25 °C.
El pH de cada solución se realizó utilizando un potenciómetro digital (Mettler Toledo mod. FiveEasy
FE20) previamente calibrado hasta lograr una lectura estable y se realizó por triplicado con una
desviación estándar < 1%. En procesos de anodizado este parámetro es crítico, ya que influye en la
estabilidad del electrolito y en la solubilidad del óxido formado.
La capacidad del electrolito para transportar la carga iónica se determinó midiendo la conductividad
eléctrica con un conductímetro (YSI mod. 3100) calibrado con soluciones patrón trazables. Los
resultados se expresaron en mS/cm. La celda de conductividad fue acondicionada con la misma solución
a analizar para garantizar reproducibilidad. Este parámetro influye directamente en la eficiencia del
proceso electroquímico y la uniformidad de la capa anodizada.
Se determinó la densidad de las soluciones empleando un picnómetro calibrado a temperatura constante
de 25°C, los valores se reportaron en unidades de g/mL. Las mediciones se realizaron por triplicado con
desviaciones estándar < 1%. La densidad está relacionada directamente con la concentración de especies
químicas en solución, lo cual puede incidir en la cinética de crecimiento del óxido durante el anodizado.
En conjunto, estas propiedades permiten establecer correlaciones entre las condiciones fisicoquímicas
del electrolito y las características finales de la capa anodizada, tales como espesor, porosidad y
resistencia a la corrosión.
Determinación de acidez titulable (TA)
Se realizó una titulación con NaOH hasta un punto final de pH ≈ 8.2 para determinar la acidez titulable.
Los resultados se expresaron en mmol/L de ácido equivalente.
El cálculo se realizó mediante:
𝑇𝐴 = 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 ⋅ 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
Caracterización fisicoquímica de las soluciones
Para evaluar la idoneidad de las soluciones y su influencia en la formación de capas óxidas, se
determinaron sus principales propiedades fisicoquímicas bajo condiciones controladas de laboratorio.
Todas las mediciones se realizaron por triplicado, reportando los valores promedio ± desviación
estándar, a temperatura constante de 25 °C.
El pH de cada solución se realizó utilizando un potenciómetro digital (Mettler Toledo mod. FiveEasy
FE20) previamente calibrado hasta lograr una lectura estable y se realizó por triplicado con una
desviación estándar < 1%. En procesos de anodizado este parámetro es crítico, ya que influye en la
estabilidad del electrolito y en la solubilidad del óxido formado.
La capacidad del electrolito para transportar la carga iónica se determinó midiendo la conductividad
eléctrica con un conductímetro (YSI mod. 3100) calibrado con soluciones patrón trazables. Los
resultados se expresaron en mS/cm. La celda de conductividad fue acondicionada con la misma solución
a analizar para garantizar reproducibilidad. Este parámetro influye directamente en la eficiencia del
proceso electroquímico y la uniformidad de la capa anodizada.
Se determinó la densidad de las soluciones empleando un picnómetro calibrado a temperatura constante
de 25°C, los valores se reportaron en unidades de g/mL. Las mediciones se realizaron por triplicado con
desviaciones estándar < 1%. La densidad está relacionada directamente con la concentración de especies
químicas en solución, lo cual puede incidir en la cinética de crecimiento del óxido durante el anodizado.
En conjunto, estas propiedades permiten establecer correlaciones entre las condiciones fisicoquímicas
del electrolito y las características finales de la capa anodizada, tales como espesor, porosidad y
resistencia a la corrosión.
Determinación de acidez titulable (TA)
Se realizó una titulación con NaOH hasta un punto final de pH ≈ 8.2 para determinar la acidez titulable.
Los resultados se expresaron en mmol/L de ácido equivalente.
El cálculo se realizó mediante:
𝑇𝐴 = 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻 ⋅ 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻
𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
pág. 5574
donde:
• 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻: volumen de NaOH consumido (L)
• 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻: concentración de NaOH (mol/L)
• 𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎: volumen de muestra (L)
Modelado de especiación química
La distribución de especies del sistema se estimó a partir de los valores de pKa del ácido cítrico
utilizando la ecuación de Henderson–Hasselbalch:
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log ([𝐴−]
[𝐻𝐴])
Para un sistema triprótico, las fracciones molares (α) de cada especie se calcularon mediante ecuaciones
de equilibrio ácido–base, permitiendo estimar la proporción relativa de H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻ en
función del pH.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados presentados en la Tabla 1 muestran diferencias sustanciales en las propiedades
fisicoquímicas entre los sistemas basados en ácido cítrico–citrato y los electrolitos convencionales de
ácido sulfúrico, lo cual es consistente con lo reportado en literatura en procesos de anodizado.
Tabla 1. Propiedades fisicoquímicas de sistemas cítrico–citrato y soluciones de ácido sulfúrico
ID Sistema pH Conductividad
𝒎𝒔. 𝒄𝒎−𝟏
Densidad
𝒈. 𝒎𝑳−𝟏
AT
(mmol
H+/L)
Especie Predominante
L1 Cítrico 2.5 5.33 1.028 5 Ácido cítrico (H3Cit)
L2 Cítrico 3.1 5.25 1.010 13 Ácido cítrico /
Dihidrogenocitrato
(H3Cit /H2Cit-)
L3 Cítrico 4.7 6.13 1.002 52 Dihidrogenocitrato/
Hidrogenocitrato
(H2Cit-/HCit2-)
donde:
• 𝑉𝑁𝑎𝑂𝐻: volumen de NaOH consumido (L)
• 𝐶𝑁𝑎𝑂𝐻: concentración de NaOH (mol/L)
• 𝑉𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎: volumen de muestra (L)
Modelado de especiación química
La distribución de especies del sistema se estimó a partir de los valores de pKa del ácido cítrico
utilizando la ecuación de Henderson–Hasselbalch:
𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log ([𝐴−]
[𝐻𝐴])
Para un sistema triprótico, las fracciones molares (α) de cada especie se calcularon mediante ecuaciones
de equilibrio ácido–base, permitiendo estimar la proporción relativa de H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻ en
función del pH.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados presentados en la Tabla 1 muestran diferencias sustanciales en las propiedades
fisicoquímicas entre los sistemas basados en ácido cítrico–citrato y los electrolitos convencionales de
ácido sulfúrico, lo cual es consistente con lo reportado en literatura en procesos de anodizado.
Tabla 1. Propiedades fisicoquímicas de sistemas cítrico–citrato y soluciones de ácido sulfúrico
ID Sistema pH Conductividad
𝒎𝒔. 𝒄𝒎−𝟏
Densidad
𝒈. 𝒎𝑳−𝟏
AT
(mmol
H+/L)
Especie Predominante
L1 Cítrico 2.5 5.33 1.028 5 Ácido cítrico (H3Cit)
L2 Cítrico 3.1 5.25 1.010 13 Ácido cítrico /
Dihidrogenocitrato
(H3Cit /H2Cit-)
L3 Cítrico 4.7 6.13 1.002 52 Dihidrogenocitrato/
Hidrogenocitrato
(H2Cit-/HCit2-)
pág. 5575
L4 Cítrico 6.4 6.56 0.999 90 Hidrogenocitrato/Citrato
(HCit2-/Cit3-)
L5 Cítrico 7.2 6.32 0.999 96 Citrato (Cit3-)
S1 H2SO4
15%
0.2 280 1.138 Disociado (SO42- / HSO4-)
S2 H2SO4
18%
0.2 320 1.186 Disociado (SO42- / HSO4-)
S3 H2SO4
20%
0.3 515 1.208 Disociado (SO42- / HSO4-)
En términos de pH, los sistemas cítricos abarcan un intervalo amplio (2.5–7.2), lo que permite modular
la especiación química del citrato en solución. Este comportamiento coincide con lo descrito por Marcus
Schlesinger y Miloš Paunovic (2010) [31], quienes indican que electrolitos orgánicos débiles presentan
equilibrios ácido–base que intervienen directamente en la formación y disolución del óxido durante el
anodizado. En contraste, las soluciones de ácido sulfúrico presentan valores de pH extremadamente
bajos (≈0.2–0.3), lo que favorece una disolución más agresiva del óxido anódico, originando estructuras
altamente porosas, como ha sido ampliamente documentado por Hideki Masuda y Kazuo Fukuda (1995)
[32].
La conductividad eléctrica (figura 3) muestra diferencias de varios órdenes de magnitud entre ambos
sistemas. En tanto que los electrolitos cítricos presentan valores entre 5.25 y 6.56 mS/cm, las soluciones
de ácido sulfúrico alcanzan hasta 515 mS/cm. Esta diferencia se debe al grado de disociación completa
del ácido sulfúrico, en contraste con la disociación parcial del ácido cítrico. Estudios previos, como los
reportados por George E. Thompson (1997) [33], indican que una alta conductividad favorece la
eficiencia de transporte iónico y la formación rápida de capas anódicas, aunque también aumenta la
velocidad de disolución química. Con base en esto, los sistemas cítricos podrían ofrecer un mayor
control sobre la cinética de crecimiento del óxido, aunque a expensas de una menor eficiencia
electroquímica.
L4 Cítrico 6.4 6.56 0.999 90 Hidrogenocitrato/Citrato
(HCit2-/Cit3-)
L5 Cítrico 7.2 6.32 0.999 96 Citrato (Cit3-)
S1 H2SO4
15%
0.2 280 1.138 Disociado (SO42- / HSO4-)
S2 H2SO4
18%
0.2 320 1.186 Disociado (SO42- / HSO4-)
S3 H2SO4
20%
0.3 515 1.208 Disociado (SO42- / HSO4-)
En términos de pH, los sistemas cítricos abarcan un intervalo amplio (2.5–7.2), lo que permite modular
la especiación química del citrato en solución. Este comportamiento coincide con lo descrito por Marcus
Schlesinger y Miloš Paunovic (2010) [31], quienes indican que electrolitos orgánicos débiles presentan
equilibrios ácido–base que intervienen directamente en la formación y disolución del óxido durante el
anodizado. En contraste, las soluciones de ácido sulfúrico presentan valores de pH extremadamente
bajos (≈0.2–0.3), lo que favorece una disolución más agresiva del óxido anódico, originando estructuras
altamente porosas, como ha sido ampliamente documentado por Hideki Masuda y Kazuo Fukuda (1995)
[32].
La conductividad eléctrica (figura 3) muestra diferencias de varios órdenes de magnitud entre ambos
sistemas. En tanto que los electrolitos cítricos presentan valores entre 5.25 y 6.56 mS/cm, las soluciones
de ácido sulfúrico alcanzan hasta 515 mS/cm. Esta diferencia se debe al grado de disociación completa
del ácido sulfúrico, en contraste con la disociación parcial del ácido cítrico. Estudios previos, como los
reportados por George E. Thompson (1997) [33], indican que una alta conductividad favorece la
eficiencia de transporte iónico y la formación rápida de capas anódicas, aunque también aumenta la
velocidad de disolución química. Con base en esto, los sistemas cítricos podrían ofrecer un mayor
control sobre la cinética de crecimiento del óxido, aunque a expensas de una menor eficiencia
electroquímica.
pág. 5576
Figura 3. Conductividad eléctrica como función de pH para el sistema cítrico-citrato
Respecto a la densidad, los valores obtenidos demuestran que la concentración del electrolito para los
sistemas cítricos (0.999–1.028 g/mL) son significativamente menores que los de las soluciones de ácido
sulfúrico (1.138–1.208 g/mL), lo cual refleja la mayor concentración de especies iónicas en estos
últimos.
Por otro lado, la acidez titulable (AT) en los sistemas cítricos muestra un incremento con el pH, pasando
de 5 a 96 mmol H⁺/L. Este resultado indica la capacidad amortiguadora del sistema citrato, lo cual ha
sido previamente documentado en estudios de química de soluciones buffer (Lide, 2005) [34]. Esta
propiedad puede ser particularmente relevante en anodizado, ya que contribuye a la estabilidad del pH
durante el proceso electroquímico, reduciendo variaciones que podrían afectar la uniformidad del
recubrimiento.
La especiación química observada sugiere que en los sistemas cítricos (H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻) se
presenta una transición progresiva hacia formas más desprotonadas con el aumento del pH, lo cual
podría influir en la complejación con iones metálicos liberados durante el anodizado. En este sentido,
Alan J. Bard y Larry R. Faulkner (2001) [35] destacan que la presencia de especies complejantes puede
modificar los mecanismos de formación del óxido, afectando su estructura y propiedades finales.
En conjunto, los resultados obtenidos coinciden con la literatura e indican que, aunque los electrolitos
de ácido sulfúrico continúan siendo el estándar industrial, los sistemas basados en ácido cítrico
Figura 3. Conductividad eléctrica como función de pH para el sistema cítrico-citrato
Respecto a la densidad, los valores obtenidos demuestran que la concentración del electrolito para los
sistemas cítricos (0.999–1.028 g/mL) son significativamente menores que los de las soluciones de ácido
sulfúrico (1.138–1.208 g/mL), lo cual refleja la mayor concentración de especies iónicas en estos
últimos.
Por otro lado, la acidez titulable (AT) en los sistemas cítricos muestra un incremento con el pH, pasando
de 5 a 96 mmol H⁺/L. Este resultado indica la capacidad amortiguadora del sistema citrato, lo cual ha
sido previamente documentado en estudios de química de soluciones buffer (Lide, 2005) [34]. Esta
propiedad puede ser particularmente relevante en anodizado, ya que contribuye a la estabilidad del pH
durante el proceso electroquímico, reduciendo variaciones que podrían afectar la uniformidad del
recubrimiento.
La especiación química observada sugiere que en los sistemas cítricos (H₃Cit, H₂Cit⁻, HCit²⁻ y Cit³⁻) se
presenta una transición progresiva hacia formas más desprotonadas con el aumento del pH, lo cual
podría influir en la complejación con iones metálicos liberados durante el anodizado. En este sentido,
Alan J. Bard y Larry R. Faulkner (2001) [35] destacan que la presencia de especies complejantes puede
modificar los mecanismos de formación del óxido, afectando su estructura y propiedades finales.
En conjunto, los resultados obtenidos coinciden con la literatura e indican que, aunque los electrolitos
de ácido sulfúrico continúan siendo el estándar industrial, los sistemas basados en ácido cítrico
pág. 5577
representan una alternativa factible para aplicaciones donde se requiera un mayor control del proceso y
menor agresividad química.
CONCLUSIONES
El análisis de los datos obtenidos en la caracterización de las propiedades fisicoquímicas de los sistemas
basados en ácido cítrico indica que estas dependen fuertemente del pH debido a su naturaleza
poliprótica. El incremento significativo en la conductividad eléctrica en relación al pH está asociado con
la formación progresiva de especies desprotonadas (citratos). Esta transición de ácido cítrico (H₃Cit) a
citrato (Cit³⁻) constituye el factor dominante en el comportamiento electroquímico del sistema.
En comparación, las soluciones de ácido sulfúrico presentan conductividades considerablemente
mayores, atribuibles a su completa disociación como ácido fuerte. Los resultados indican que el ácido
cítrico en su forma protonada no es adecuado como electrolito; sin embargo, su conversión a citratos
mejora notablemente sus propiedades de transporte iónico.
El control del pH permite modular la especiación química y, por tanto, optimizar las propiedades del
sistema para posibles aplicaciones electroquímicas. Aunque los sistemas cítrico–citrato no sustituyen
directamente al ácido sulfúrico, representan una alternativa potencial más sustentable bajo condiciones
controladas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Habazaki, H., & Skeldon, P. (2017). Formation of porous anodic films on aluminium. Journal of
Electrochemical Science and Technology, 8(1), 1–16.
2. Lee, W., & Park, S. J. (2014). Porous anodic aluminum oxide: anodization and templated
synthesis. Chemical Reviews, 114(15), 7487–7556.
3. Sulka, G. D. (Ed.). (2016). Nanostructured anodic metal oxides: fabrication, characterization
and applications. Elsevier.
4. Thompson, G. E. (2012). Porous anodic alumina: fabrication, characterization and applications.
Thin Solid Films, 297(1–2), 192–201.
5. Poinern, G. E. J., Ali, N., & Fawcett, D. (2011). Progress in nano-engineered anodic aluminum
oxide membrane development. Materials, 4(3), 487–526.
6. Zaraska, L., Sulka, G. D., & Jaskuła, M. (2016). The effect of anodizing conditions on anodic
representan una alternativa factible para aplicaciones donde se requiera un mayor control del proceso y
menor agresividad química.
CONCLUSIONES
El análisis de los datos obtenidos en la caracterización de las propiedades fisicoquímicas de los sistemas
basados en ácido cítrico indica que estas dependen fuertemente del pH debido a su naturaleza
poliprótica. El incremento significativo en la conductividad eléctrica en relación al pH está asociado con
la formación progresiva de especies desprotonadas (citratos). Esta transición de ácido cítrico (H₃Cit) a
citrato (Cit³⁻) constituye el factor dominante en el comportamiento electroquímico del sistema.
En comparación, las soluciones de ácido sulfúrico presentan conductividades considerablemente
mayores, atribuibles a su completa disociación como ácido fuerte. Los resultados indican que el ácido
cítrico en su forma protonada no es adecuado como electrolito; sin embargo, su conversión a citratos
mejora notablemente sus propiedades de transporte iónico.
El control del pH permite modular la especiación química y, por tanto, optimizar las propiedades del
sistema para posibles aplicaciones electroquímicas. Aunque los sistemas cítrico–citrato no sustituyen
directamente al ácido sulfúrico, representan una alternativa potencial más sustentable bajo condiciones
controladas.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. Habazaki, H., & Skeldon, P. (2017). Formation of porous anodic films on aluminium. Journal of
Electrochemical Science and Technology, 8(1), 1–16.
2. Lee, W., & Park, S. J. (2014). Porous anodic aluminum oxide: anodization and templated
synthesis. Chemical Reviews, 114(15), 7487–7556.
3. Sulka, G. D. (Ed.). (2016). Nanostructured anodic metal oxides: fabrication, characterization
and applications. Elsevier.
4. Thompson, G. E. (2012). Porous anodic alumina: fabrication, characterization and applications.
Thin Solid Films, 297(1–2), 192–201.
5. Poinern, G. E. J., Ali, N., & Fawcett, D. (2011). Progress in nano-engineered anodic aluminum
oxide membrane development. Materials, 4(3), 487–526.
6. Zaraska, L., Sulka, G. D., & Jaskuła, M. (2016). The effect of anodizing conditions on anodic
pág. 5578
aluminum oxide structures. Surface and Coatings Technology, 307, 948–957.
7. Kikuchi, T., Nishinaga, O., Natsui, S., & Suzuki, R. O. (2014). Fabrication of anodic porous
alumina with controlled nanostructures. Electrochimica Acta, 137, 728–735.
8. Diggle, J. W., Downie, T. C., & Goulding, C. W. (1969). Anodic oxide films on aluminum.
Chemical Reviews, 69(3), 365–405.
9. Hoar, T. P., & Mott, N. F. (1939). A mechanism of anodic oxidation. Journal of Physical
Chemistry, 43, 1053–1063.
10. Keller, F., Hunter, M. S., & Robinson, D. L. (1953). Structural features of oxide coatings on
aluminum. Journal of The Electrochemical Society, 100(9), 411–419.
11. Sheldon, R. A. (2017). The E factor 25 years on: the rise of green chemistry. Green Chemistry,
19, 18–43.
12. Anastas, P. T., & Eghbali, N. (2010). Green chemistry: principles and practice. Chemical Society
Reviews, 39, 301–312.
13. Clark, J. H., & Tavener, S. J. (2007). Alternative solvents: shades of green. Organic Process
Research & Development, 11, 149–155.
14. Caporali, S., et al. (2018). Environmentally friendly anodizing processes. Surface Engineering,
34, 1–
15. Lide, D. R. (Ed.). (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). CRC Press.
16. Martell, A. E., & Smith, R. M. (2004). Critical stability constants. Springer.
17. Stumm, W., & Morgan, J. J. (2012). Aquatic chemistry (3rd ed.). Wiley.
18. Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2014). Fundamentals of analytical
chemistry (9th ed.). Cengage.
19. Harris, D. C. (2015). Quantitative chemical analysis (9th ed.). W. H. Freeman.
20. Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2014). Chemistry (9th ed.). Cengage.
21. Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2001). Electrochemical methods: fundamentals and applications
(2nd ed.). Wiley.
22. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Physical chemistry (10th ed.). Oxford.
23. Robinson, R. A., & Stokes, R. H. (2002). Electrolyte solutions. Dover.
aluminum oxide structures. Surface and Coatings Technology, 307, 948–957.
7. Kikuchi, T., Nishinaga, O., Natsui, S., & Suzuki, R. O. (2014). Fabrication of anodic porous
alumina with controlled nanostructures. Electrochimica Acta, 137, 728–735.
8. Diggle, J. W., Downie, T. C., & Goulding, C. W. (1969). Anodic oxide films on aluminum.
Chemical Reviews, 69(3), 365–405.
9. Hoar, T. P., & Mott, N. F. (1939). A mechanism of anodic oxidation. Journal of Physical
Chemistry, 43, 1053–1063.
10. Keller, F., Hunter, M. S., & Robinson, D. L. (1953). Structural features of oxide coatings on
aluminum. Journal of The Electrochemical Society, 100(9), 411–419.
11. Sheldon, R. A. (2017). The E factor 25 years on: the rise of green chemistry. Green Chemistry,
19, 18–43.
12. Anastas, P. T., & Eghbali, N. (2010). Green chemistry: principles and practice. Chemical Society
Reviews, 39, 301–312.
13. Clark, J. H., & Tavener, S. J. (2007). Alternative solvents: shades of green. Organic Process
Research & Development, 11, 149–155.
14. Caporali, S., et al. (2018). Environmentally friendly anodizing processes. Surface Engineering,
34, 1–
15. Lide, D. R. (Ed.). (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). CRC Press.
16. Martell, A. E., & Smith, R. M. (2004). Critical stability constants. Springer.
17. Stumm, W., & Morgan, J. J. (2012). Aquatic chemistry (3rd ed.). Wiley.
18. Skoog, D. A., West, D. M., Holler, F. J., & Crouch, S. R. (2014). Fundamentals of analytical
chemistry (9th ed.). Cengage.
19. Harris, D. C. (2015). Quantitative chemical analysis (9th ed.). W. H. Freeman.
20. Zumdahl, S. S., & Zumdahl, S. A. (2014). Chemistry (9th ed.). Cengage.
21. Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2001). Electrochemical methods: fundamentals and applications
(2nd ed.). Wiley.
22. Atkins, P., & de Paula, J. (2014). Physical chemistry (10th ed.). Oxford.
23. Robinson, R. A., & Stokes, R. H. (2002). Electrolyte solutions. Dover.
pág. 5579
24. Harned, H. S., & Owen, B. B. (1958). The physical chemistry of electrolytic solutions. Reinhold.
25. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. (2012). Sulfuric acid. Wiley-VCH.
26. Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the elements. Butterworth-Heinemann.
27. Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2012). Inorganic chemistry. Pearson.
28. Li, Y., et al. (2019). Organic acids in anodizing processes. Surface and Coatings Technology,
357, 52–60.
29. Chen, X., et al. (2020). Eco-friendly anodizing electrolytes. Journal of Cleaner Production, 258,
120–135.
30. Wang, J., et al. (2021). Electrochemical behavior of organic acid electrolytes. Electrochimica
Acta, 389, 138–149.
31. Schlesinger, M., & Paunovic, M. (2010). Modern Electroplating (5th ed.). Wiley.
32. Masuda, H., & Fukuda, K. (1995). Ordered metal nanohole arrays made by a two-step replication
of honeycomb structures of anodic alumina. Science, 268(5216), 1466–1468.
33. Thompson, G. E. (1997). Porous anodic alumina: fabrication, characterization and applications.
Thin Solid Films, 297(1–2), 192–201.
34. Lide, D. R. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). CRC Press.
35. Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2001). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications
(2nd ed.). Wiley
24. Harned, H. S., & Owen, B. B. (1958). The physical chemistry of electrolytic solutions. Reinhold.
25. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. (2012). Sulfuric acid. Wiley-VCH.
26. Greenwood, N. N., & Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the elements. Butterworth-Heinemann.
27. Housecroft, C. E., & Sharpe, A. G. (2012). Inorganic chemistry. Pearson.
28. Li, Y., et al. (2019). Organic acids in anodizing processes. Surface and Coatings Technology,
357, 52–60.
29. Chen, X., et al. (2020). Eco-friendly anodizing electrolytes. Journal of Cleaner Production, 258,
120–135.
30. Wang, J., et al. (2021). Electrochemical behavior of organic acid electrolytes. Electrochimica
Acta, 389, 138–149.
31. Schlesinger, M., & Paunovic, M. (2010). Modern Electroplating (5th ed.). Wiley.
32. Masuda, H., & Fukuda, K. (1995). Ordered metal nanohole arrays made by a two-step replication
of honeycomb structures of anodic alumina. Science, 268(5216), 1466–1468.
33. Thompson, G. E. (1997). Porous anodic alumina: fabrication, characterization and applications.
Thin Solid Films, 297(1–2), 192–201.
34. Lide, D. R. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). CRC Press.
35. Bard, A. J., & Faulkner, L. R. (2001). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications
(2nd ed.). Wiley