QUIMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA

QUIMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas QUIMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA M.C. G. Sonia Rodríguez de la Rocha Dra. Carmen O. Meléndez Pizarro M A. Hilda C. Escobedo Cisneros

Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas
Índice INTRODUCCIÓN BASES PARA EL ANALISIS VOLUMÉTRICO 45 ANÁLISIS VOLUMÉTRICO POR NEUTRALIZACIÓN 102 ANÁLISIS VOLUMÉTRICO POR OXIDO REDUCCIÓN 214 ANÁLISIS VOLUMÉTRICO POR PRECIPITACIÓN 401 ANÁLISIS VOLUMÉTRICO POR FORMACIÓN DE IONES COMPLEJOS 491 MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS 560

INTRODUCCIÓN Universidad Autónoma de Chihuahua
Facultad de Ciencias Químicas INTRODUCCIÓN

Universidad Autónoma de Chihuahua
Facultad de Ciencias Químicas La Química Analítica es la ciencia que estudia los principios y métodos a emplear en la determinación de la composición química de una muestra de cualquier naturaleza

Facultad de Ciencias Químicas su uso es muy amplio y a permitido, utilizado como herramienta, el avance del conocimiento científico y tecnológico en diferentes actividades del quehacer humano

Facultad de Ciencias Químicas Análisis químico que es el conjunto de operaciones, de la cuales se vale la Química Analítica para identificar o cuantificar sus componentes

Facultad de Ciencias Químicas Aplicaciones de la Química Analítica Área Salud, agropecuaria, Industrial, Investigación, Ambiental etc.

Facultad de Ciencias Químicas Divisiones de acuerdo a la variable que se tome como base: Cualitativa y Cuantitativa Orgánico e Inorgánico

Facultad de Ciencias Químicas Macro análisis de 0.1 a1 ó 2 gramos Semimicro análisis de 0.01 a gramos Micro análisis de 1 a miligramos Ultra micro análisis de 1 microgramo o menos

Facultad de Ciencias Químicas Mayoritarios 0.1 % % Minoritarios 1 ppm a 0.1 % Trazas 1 ppb a 1 ppm Ultra trazas < 1 ppb

Métodos Analíticos Métodos químicos por vía húmeda Métodos instrumentales Análisis volumétrico Separación Electroquímicos Titulación Cromatografía Electrólisis Conductimetría Gravimetría Precipitación Pesada Ópticos Emisión Absorción

Facultad de Ciencias Químicas Métodos Cromatográficos Cromatografía de capa fina Cromatografía de líquidos Cromatografía de gases etc.

Facultad de Ciencias Químicas Análisis Ópticos.- En este tipo de técnicas se determina la absorción o emisión de la radiación electromagnética por el material a analizar,

Facultad de Ciencias Químicas La región espectral se divide en tres zonas la (UV) región ultravioleta que abarca de 185 a 400 nm, la zona visible cuyo rango abarca de los 400 a 700 nm y la región infrarroja que abarca de los 700 a los 1100 nm.

Facultad de Ciencias Químicas Análisis Electroquímicos.- Estos métodos miden las propiedades eléctricas del analito, tales como potencial, intensidad, resistencia y cantidad de electricidad

Facultad de Ciencias Químicas los métodos columbimétricos se realizan midiendo el tiempo requerido para completar una reacción electroquímica cuando se utiliza una corriente eléctrica constante de magnitud conocida

Facultad de Ciencias Químicas Métodos Analíticos de acuerdo al tipo de equilibrio en que se basan Volumetría por neutralización: Ki Volumetría por Oxido-reducción: E°

Facultad de Ciencias Químicas Volumetría por Precipitación:Kps Volumetría por formación de iones complejos Kf Gravimetría: Kps

Punto de equivalencia:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Punto de equivalencia: Se alcanza en el momento en que a la muestra problema se le adicionó la cantidad del reactivo de concentración conocida que reacciona estequiometricamente con la cantidad de la sustancia a determinar

Análisis químico de una muestra:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Análisis químico de una muestra: Técnica: Principio físico o químico que puede emplearse para analizar una muestra. Método: Medio para analizar una muestra a fin de hallar un analito dado en una matriz específica.

Facultad de Ciencias Químicas Procedimiento: Instrucciones escritas que señalan la forma de analizar una muestra. Protocolo: conjunto de instrucciones escritas especificadas por un organismo para analizar una muestra y es de cumplimiento obligado.

Facultad de Ciencias Químicas Conceptos básicos. Muestra: Parte representativa del material objeto del análisis. Matriz: Entorno que contiene al analito

Facultad de Ciencias Químicas Interferencia: Especies presentes en la matriz que causan resultados erróneos, en la determinación del analito Estándar: solución de concentración conocida.

Facultad de Ciencias Químicas Blanco: Contiene todos los componentes de la matriz excepto el analito. Idealmente debería medir cero.

Facultad de Ciencias Químicas Toma y Preparación de la Muestra: La muestra obtenida tiene que ser representativa homogénea

por ejemplo pastillas, botellas de agua mineral, etc.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Al azar: Es un procedimiento para el análisis de materiales que se presentan como unidades uniformes: por ejemplo pastillas, botellas de agua mineral, etc.

Facultad de Ciencias Químicas Muestreo regular: Se eligen al azar un número determinado de unidades a analizar del total, donde cada una tiene la misma probabilidad de ser

Muestreo estratificado:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Muestreo estratificado: Se eligen dentro de las unidades de muestreo, estratos o subdivisiones del total y se toman aleatoriamente las unidades a analizar.

Se selecciona por decisión personal la porción del material a analizar
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Intuitivo: Se selecciona por decisión personal la porción del material a analizar ejemplo debido a un cambio de textura o cromático de la sustancia a analizar, o cuando se observa alguna alteración en un proceso productivo, etc.

Facultad de Ciencias Químicas Estadístico: La selección se basa en reglas estadísticas. Se calcula el número mínimo de muestras suponiendo distribución gaussiana de la composición del material.

Facultad de Ciencias Químicas Dirigido: El problema analítico exige un tipo específico de información, por ejemplo el análisis de trazas de metales en las partículas en suspensión en un agua natural

Facultad de Ciencias Químicas De protocolo: Cuando se debe seguir un procedimiento de muestreo detallado en una norma, método estándar, publicación oficial

Preparación de la muestra
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Preparación de la muestra Por ejemplo en el caso de que el material a analizar sea sólido se acostumbra pulverizar y mezclar bien para reducir el tamaño de las partículas y homogenizar su composición

Disolución de la muestra
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Disolución de la muestra Regularmente las diferentes metodologías requieren de la disolución de la muestra problema: ejemplo esta puede realizarse utilizando un ácido que no interfiera en los resultados

Eliminación de interferencias
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Eliminación de interferencias Regularmente las reacciones utilizadas y las propiedades que se miden no son específicas de un solo compuesto o elemento

Facultad de Ciencias Químicas Proceso de Medida Se tiene que definir el tipo de metodología a seguir, ejemplo, si es un análisis químico o instrumental.

Mediciones y calibraciones
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Mediciones y calibraciones Los resultados analíticos dependen de la medición final de una propiedad, y esta debe variar de manera conocida a la concentración de la sustancia en estudio

Facultad de Ciencias Químicas La calibración por lo tanto deben permitir que las mediciones se reproduzcan satisfactoriamente una y otra vez

Facultad de Ciencias Químicas Existen diversos factores que pueden intervenir para acercar los resultados o alejarlos del valor real. El tratamiento estadístico de los datos permite lograr eficiencia en los resultados

Repetición de la técnica.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Repetición de la técnica. Para minimizar el error pueden efectuarse de 2 a 7 repeticiones, porque la obtención de datos repetidos de las muestras sujetas a estudio mejora en mucho la confiabilidad de los resultados obtenidos

Cálculo e interpretación de resultados
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Cálculo e interpretación de resultados Los datos experimentalmente obtenidos son objeto de una serie de cálculos en donde se aplica las propiedades estequiométricas de la reacción efectuada y como resultado se obtiene la cantidad de la sustancia buscada

Evaluación de resultados
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Evaluación de resultados Esta evaluación se basa en el rango o parámetro aceptable de los resultados obtenidos para el análisis efectuado y la aplicación de los mismos.

Facultad de Ciencias Químicas Un parámetro de confiabilidad es la diferencia en cuanto a las repeticiones efectuadas y la exactitud que la aplicación de estos resultados requiere.

BASES PARA EL ANALISIS VOLUMÉTRICO
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas BASES PARA EL ANALISIS VOLUMÉTRICO

Los análisis volumétricos son
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Los análisis volumétricos son aquellos en que la cantidad presente del (analito A) en una muestra problema, se determina midiendo el volumen de reactivo patrón B que reacciona con ella.

El análisis volumétrico
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El análisis volumétrico Es un método sencillo que no requiere de mucho instrumental pero si requiere de un entrenamiento adecuado es decir quien lo practica debe contar con experiencia.

Ventajas del análisis volumétrico:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Ventajas del análisis volumétrico: Es más preciso que la mayoría de los métodos instrumentales. Se obtienen precisiones del 0,1 % o mejores.

Es un método simple, de bajo costo y fácil
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Es un método simple, de bajo costo y fácil Buen método cuando el componente a analizar es mayoritario en la mezcla

Facultad de Ciencias Químicas Desventajas: Solo se consiguen buenos resultados tras buenas prácticas de laboratorio

No es bueno para componentes traza de una mezcla.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas No es bueno para componentes traza de una mezcla. Es malo para discriminar entre los analitos similares en la muestra

Facultad de Ciencias Químicas El análisis volumétrico debe ser preciso y por ello la reacción a efectuarse entre el ácido o base deberá dejar una cantidad pequeñísima sin reaccionar El análisis volumétrico deberá.

Características del análisis volumétrico
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Características del análisis volumétrico Debe ser estequiométrico Reacción rápida. Una constante de equilibrio alta Precisión en la detección del final de la reacción

Material de vidrio Matraces volumétricos Pipetas Pipetas volumétricas
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Material de vidrio Matraces volumétricos Pipetas Pipetas volumétricas Pipetas de medición o graduadas Micro pipetas Buretas Probetas

Facultad de Ciencias Químicas La exactitud de un análisis depende de muchos factores indiscutiblemente, pero la calidad del reactivo en el que se confía es primordial

Requisitos que debe cumplir un reactivo estándar primario
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Requisitos que debe cumplir un reactivo estándar primario Su pureza de rango de 0.99 a 0.98 %. Resulta conveniente que el reactivo estándar primario cuente con un Peso equivalente alto

Facultad de Ciencias Químicas Debe secarse con facilidad y no ser higroscópica con el objeto de que en el tiempo de pesada no se convierta el agua es una impureza que pueda restar exactitud a los resultados.

Ejemplos de estandares primarios
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Ejemplos de estandares primarios Ftalato acido de potasio (KHP) C8H5O4K Carbonato de sodio anhidro Na2CO3 Oxido de arsenico (III) As2O3

Dicromato de potasio K2Cr2O7
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Oxalato de sodio Na2C2O4 Iodato de potasio KIO3 Dicromato de potasio K2Cr2O7 Cloruro de sodio NaCl Nitrato de plata AgNO3

equivalentes A = equivalentes B
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Punto de equivalencia Es el punto en que han reaccionado cantidades equivalentes de la sustancia a valorar (A) y de reactivo titulante (B). equivalentes A = equivalentes B

Facultad de Ciencias Químicas Método directo Es una titilación en la cual se llega al primer punto de equivalencia y se puede determinar con exactitud la cantidad que existe de la muestra problema

Valoraciones por retroceso o método indirecto:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Valoraciones por retroceso o método indirecto: El punto de equivalencia es el punto en que la cantidad de titulante inicial es químicamente equivalente a la cantidad de analito mas la cantidad de titulante añadido en la retro titulación.

punto donde se observa algún cambio físico donde se pone
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Punto final: punto donde se observa algún cambio físico donde se pone de manifiesto que la reacción se ha realizado completamente y se a logrado la equivalencia.

Facultad de Ciencias Químicas Error de titulación La diferencia en volumen entre el punto de equivalencia y el punto final tomado es el error de titulación, el cual esta dado por: Et = Vpf - Veq

Selección de Indicadores
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Selección de Indicadores En volumetría se ha investigado el uso de sustancias que pueden ser utilizadas como indicadores de acuerdo a las propiedades de la reacción involucrada y permiten ver con exactitud el punto de equivalencia.

Facultad de Ciencias Químicas En volumetría por neutralización se cuenta substancias que cambian de color de acuerdo a la concentración de iones hidrógeno presentes, indicando el punto de equivalencia que coincide con el cambio de pH del medio

Facultad de Ciencias Químicas Al alcanzar el punto de equivalencia se efectúa un cambio brusco de concentración del analito

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto la curva de titulación se utiliza para ver el cambio y elegir el indicador más adecuado para la titulación que se desea realizar

Condiciones que deberán observarse en la elección de un indicador
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Condiciones que deberán observarse en la elección de un indicador Se toma en consideración el cambio que se dará en la reacción, pH, potencial de precipitación, potencial del metal

Todo de acuerdo a las constantes del producto que se forma en el punto estequiométrico de la valoración y deberá coincidir o estar comprendido en el rango de vire que del indicador.

Facultad de Ciencias Químicas El indicador se usa muy diluido, es decir que la cantidad utilizada debe ser mínima 2 o 3 gotas del indicador por 50 o 100 ml

Facultad de Ciencias Químicas El punto final de la reacción se debe tomar en cuanto se perciba el primer cambio de coloración que se considere permanente.

Los errores más usuales son: El utilizar indicador en exceso
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Los errores más usuales son: El utilizar indicador en exceso Tomar el punto de equivalencia mucho después del cambio Cuando se utilizan indicadores visuales puede que no cambie de coloración en el pH adecuado.

Indicadores de Oxido reducción
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Indicadores de Oxido reducción En este caso las sustancias que se emplean como indicadores en el punto de equivalencia pueden actuar de diferentes formas

Facultad de Ciencias Químicas En las titulaciones de oxido - reducción se pueden emplear auto-indicadores tal es el caso del permanganato de potasio,

Facultad de Ciencias Químicas Otras sustancias reaccionan con una de las sustancias involucradas en la reacción y produce un cambio de color al llegar al punto de equivalencia ejemplo el almidón con una coloración azul intensa en presencia de yodo.

Facultad de Ciencias Químicas También puede efectuarse la titulación empleando un potenciómetro de tal manera que se pueda seguir el cambio de potencial a través de la titulación y observar el salto brusco del punto de equivalencia.

Facultad de Ciencias Químicas Existen indicadores también susceptibles a cambios perceptibles con el cambio de potencial, son moléculas de naturaleza orgánica que sufren cambios estructurales cuando se reducen o se oxidan

Facultad de Ciencias Químicas Indicadores denominados externos por que no se adicionan al medio donde ocurre la reacción sino que se prueba, por ejemplo el ferrocianuro se utilizó para detectar el Fe+2,

Facultad de Ciencias Químicas Se utilizan frecuentemente instrumentos para le detección del punto final, los cuales responden a ciertas propiedades de la solución que cambian de manera característica durante la titulación.

Facultad de Ciencias Químicas Entre los instrumentos utilizados se encuentran, medidores de pH, voltímetros, amperímetros, ohmetros,

Predicción de reacciones
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Predicción de reacciones Para que una reacción se realice algo debe salir del sistema

Una sustancia débilmente ionizable. Un ion complejo (ionógeno débil).
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Cuando se forma: Un precipitado. Una sustancia débilmente ionizable. Un ion complejo (ionógeno débil). Un gas o producto volátil. Cuando existe un cambio de valencia

Tratamiento Estadístico de Datos
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Tratamiento Estadístico de Datos

Facultad de Ciencias Químicas Resulta difícil efectuar un análisis químico libre totalmente de errores.

Facultad de Ciencias Químicas Pero existen algunas recomendaciones que de manera sencilla ayudan a minimizar los diferentes errores que pueden presentarse.

Facultad de Ciencias Químicas A lo largo del curso podrán observar que los resultados de cada una de las mediciones efectuadas difieren entre si, no obstante que se realicen con la misma muestra,

Facultad de Ciencias Químicas En las diferentes técnicas empleadas en análisis volumétricos se toman y valorado mínimo tres alícuotas y el volumen del reactivo gastado presenta ligeras variaciones.

Facultad de Ciencias Químicas A la capacidad de reproducir una serie de mediciones se le denomina precisión Mientras que el término exactitud indica que tan cerca está una medición de su valor verdadero.

Facultad de Ciencias Químicas Los resultados obtenidos mediante una técnica analítica pueden compararse con soluciones preparadas cuidadosamente para este fin

Facultad de Ciencias Químicas También es posible adquirir estandares certificados por la oficina nacional de estandares y utilizarlos para validar las técnicas empleadas los errores pueden clasificarse de la siguiente manera

los errores pueden clasificarse en:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas los errores pueden clasificarse en: Errores sistemáticos Errores al azar

Facultad de Ciencias Químicas Son errores constantes y siempre hacia la misma dirección por que por ejemplo pueden ser producidos por mala calibración de los equipos que se utilizan

Facultad de Ciencias Químicas Por ejemplo una balanza, matraces volumétricos o buretas mal calibradas, pesas inexactas, temperaturas incorrectas o también los reactivos que se utilizan

Facultad de Ciencias Químicas La falta de habilidad o experiencia del analista para determinar en que momento se ha alcanzado el punto de equivalencia puede originar un error

También Existen errores originados por la metodología empleada
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas También Existen errores originados por la metodología empleada

Facultad de Ciencias Químicas Por ejemplo En el caso de volumétria por precipitación la Kps tiene que satisfacerse y eso significa que parte de la sustancia a cuantificar deberá permanecer soluble en el punto de equivalencia

Facultad de Ciencias Químicas En el caso de un análisis gravimétrico la solubilidad del precipitado en las aguas de lavado, por lo regular este tipo de errores no se pueden evitar pero si cuantificar o disminuir.

Facultad de Ciencias Químicas Los errores al azar son no siguen una lógica también se les conoce como indeterminados y se manifiestan por la dispersión de los datos cuando se efectúan repeticiones

Facultad de Ciencias Químicas Su cambio de valor puede ser negativo o positivo, pueden ser grandes o pequeños, y pueden minimizarse empleando para el estudio de resultados una herramienta como la Estadística.

Facultad de Ciencias Químicas A lo largo del curso y con los resultados de sus prácticas emplearemos dichas técnicas para tratar de minimizar el error que pudiera presentarse

Análisis Volumétrico por Neutralización
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Análisis Volumétrico por Neutralización

Facultad de Ciencias Químicas Las reacciones químicas se efectúan con más facilidad, si las sustancias que intervienen se encuentran en solución. Por lo que el análisis volumétrico es muy utilizado

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto se precisa saber qué cantidad de las sustancias que intervienen fueron disueltas en un volumen determinado y la concentración se define como la relación soluto y solvente

Facultad de Ciencias Químicas En el análisis volumétrico por neutralización las reacciones se efectúan cuando el Ion oxidrilo de una base se une al Ion hidrógeno de un ácido para formar una molécula de agua.

Con lo que un ácido puede ser neutralizado por una base o viceversa.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Con lo que un ácido puede ser neutralizado por una base o viceversa. NaOH + HCl → H2O + Na+ + Cl- Ki = 1X10-14

Si de la muestra problema se sabe el volumen
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Si de la muestra problema se sabe el volumen y del reactivo de concentración conocida se mide el volumen en el momento en que se ha alcanzado el punto de equivalencia

Facultad de Ciencias Químicas se podrá determinar la cantidad de ácido o álcali presente en una muestra problema.

Facultad de Ciencias Químicas En la práctica nos habremos de encontrar con mucha frecuencia con la necesidad de efectuar diluciones para bajar la concentración de los reactivos de mayor concentración

Facultad de Ciencias Químicas Concentración es la relación soluto solvente y se utilizan varias formas para expresarla. Las más comunes son las siguientes: porcentaje en peso volumen, molaridad, normalidad y ppm.

Facultad de Ciencias Químicas Las más comunes son las siguientes: porcentaje en peso volumen, molaridad, normalidad y ppm.

M = moles/ lt = mmoles/ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas M = moles/ lt = mmoles/ml N = eq / lt = meq/ml %p/v = gs/100ml %p/v = gs/100g %p/v = ml/100ml Ppm = 1 mg/lt = 0.001g/lt

Facultad de Ciencias Químicas M y N tienen como origen la unidad de reacción química, ya que un mol sería igual al peso fórmula gramo. Y ahí se encuentra contenido el número de Avogadro que es igual a X 1023

Facultad de Ciencias Químicas El peso equivalente resulta de la división entre el peso fórmula gramo y el número de hidrógenos (o su equivalente).

Facultad de Ciencias Químicas El peso equivalente también puede obtenerse de la dividir el peso fórmula gramo entre el intercambio electrónico, si se tratara de una reacción de óxido reducción.

Facultad de Ciencias Químicas Un peso equivalente de cualquier compuesto se combinará con cualquier otro peso equivalente

Facultad de Ciencias Químicas Regularmente en los métodos volumétricos se trabaja en base a mililitros ya que el analista se auxilia comúnmente de una bureta de 25 o 50 ml

Facultad de Ciencias Químicas Por tanto comúnmente, la molaridad estará dada por milimoles por mililitro; y si se trata de normalidad serían miliequivalentes por mililitro.

En el caso del reactivo que se conoce meq1 = N1V1
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas En el caso del reactivo que se conoce meq1 = N1V1 En cuanto al reactivo o sustancia que se desea determinar meq2= N2V2 En el punto de equivalencia meq1 = meq2

Facultad de Ciencias Químicas y tomando en consideración que dos cantidades iguales a una tercera son iguales entre si, tenemos que: M1V1 = M2V2 Generalizando C1V1 = C2V2

Facultad de Ciencias Químicas Las curvas de neutralización se construyen empleando los cambios de concentración de los iones hidrogeno durante una titulación ácido base

Facultad de Ciencias Químicas En dichas curvas como el sistema se comporte cerca del punto de equivalencia será de gran utilidad para elegir el indicador más adecuado para la técnica de que se trate

Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte o viceversa
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Titulación de un ácido fuerte con una base fuerte o viceversa Ejemplo: cuando se utilizan 50 ml de HCl N y se neutralizan empleando NaOH N

pH en el punto inicial NaOH + HCl → H2O + Na+ + Cl-
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas NaOH HCl → H2O + Na Cl- pH en el punto inicial pH = - log [H +] = - log [ ] =

Se han adicionado 15.5 ml de NaOH
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se han adicionado 15.5 ml de NaOH 0.1134N por lo tanto los meq adicionados son igual a: meq NaOH = NXV = X15.5 = Estos habrán saturado a meq de HCl también

Facultad de Ciencias Químicas En solución quedarán de iones hidrogeno la diferencia entre estos y los iniciales que fueron meqiniciales HCl = 50 X = meq HCl = – = y estos estarán disueltos en el volumen total

Se calcula la concentración:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se calcula la concentración: N = meq / Vt = / 65.5 = pH = - log [H +] = - log [0.0564] = 1.248

pH en el punto de equivalencia
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas pH en el punto de equivalencia Ki =1x = [H+] [-OH] de donde [ X ] [ X ] = X2 = 1x10 -14 X = √1x = 1x10 -7 y pH= - log [ H +] = 7

pH después del punto de equivalencia
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas pH después del punto de equivalencia Se toman en consideración los equivalentes adicionados del ácido y se restan a los adicionados de la base y se encuentran los equivalentes de NaOH en exceso

Facultad de Ciencias Químicas Se dividen entre el volumen total para encontrar la concentración del NaOH que será igual a la concentración del ion oxidrilo se calcula el pOH y de ahí el pH.

pOH = - log [-OH] = - log [0.0001099] = 3.96 pH = 14-3.96 = 10.04
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas meq NaOH =N X V = X 48.2 = meq NaOH–meq HCl =5.4658–5.455= N = meq / V = / 98.2 = pOH = - log [-OH] = - log [ ] = 3.96 pH = = 10.04

Titulación de un ácido débil con una base fuerte
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Titulación de un ácido débil con una base fuerte En este caso existen algunas diferencias fundamentales con respecto al comportamiento del caso anterior en que ambos reactivos eran fuertemente ionizables

Facultad de Ciencias Químicas El ácido acético es débilmente ionizable puesto que su constante de ionización es igual a 1.8 X 10 -5

Facultad de Ciencias Químicas Esto significa que el H+ esta fuertemente unido al Ion acetato lo que no sucede en el caso del HCl y en ello radica la diferencia en cuanto a los valores de pH observados en este segundo ejemplo con respecto al primero.

La ecuación de la reacción de disolución será
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La ecuación de la reacción de disolución será Ki = 1.8 X 10-5 = [CH3COO-] [ H+] / [CH3COOH] Al Despejar [H+] = 1.8 X 10-5X [CH3COOH] / [CH3COO-]

calculo del pH en el punto inicial
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se utilizan 50 ml de ácido acético N y se neutralizan empleando NaOH N calculo del pH en el punto inicial Las concentraciones del H+ y CH3COO- son iguales a X

Ki CH3COOH = [ X] [ X ] / [ CH3COOH ] Sustituyendo
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Ki CH3COOH = [ X] [ X ] / [ CH3COOH ] Sustituyendo Ki =1.8 X = [ X ] [ X ] / [5.455 /50 ml] de donde X2 = 1.8 X [5.455 / 50 ml] X = √1.8 x [5.455 / 50 ml] =1.4 x10- 3 pH = - log [H+] = - log [1.4 x10 -3 ] = 2. 8

Facultad de Ciencias Químicas Después del punto inicial se emplea la misma formula pero ahora la concentración de iones hidrógeno será diferente a la de los iones acetato puesto que al unirse los primeros con el Ion oxidrilo se forma agua y los iones oxalato quedan en libertad

pH en la adición de 15.5 ml de NaOH 0.1134N
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas pH en la adición de 15.5 ml de NaOH N [ H+] = 1.8 X 10-5 X [ CH3COOH ] / [ CH3COO- ] [H+] =1.8 X 10-5X [3.6973/65.5 ] / [1.7577]/65.5]

Facultad de Ciencias Químicas [ H+] = 1.8 X X [ ] / [0.0268] [ H+] = 3.78 X de donde pH = – log [H+] Sustituyendo pH – log [3.78 X 10 -5] = 4.42

Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas pH en el punto de equivalencia pH = ½ ( pkw + pKa +log ( [CH3COO-]) Sustituyendo = ½ ( log [0.0555] = 8.74

[-OH] = meq NaOH – meq CH3COOH/ Vt
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas calculo de pH con la adición 48.2 ml [-OH] = meq NaOH – meq CH3COOH/ Vt Sustituyendo [-OH] = – =

[-OH] = 0.0108 / 98.2 = 1.01X 10 -4 pOH = – log [1.01X 10 -4] = 3.96
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas [-OH] = / 98.2 = 1.01X 10 -4 pOH = – log [1.01X 10 -4] = 3.96 pH = = 10.04

Titulación de un ácido débil con una base fuerte
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Titulación de un ácido débil con una base fuerte titulación de 50 ml de hidróxido de amonio N que se neutralizan empleando HCl N

Facultad de Ciencias Químicas En este caso el comportamiento del sistema es muy parecido al anterior ya que también el NH4OH Ki con un valor muy parecido anterior 1.75 X aunque obviamente el punto inicial es alcalino.

Calculo del pH en el punto inicial
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Calculo del pH en el punto inicial KiNH4OH=1.8 X 10-5=[NH4+ ][OH- ]/[ NH4OH] KiNH4OH = [ X] [ X ] / [NH4OH] Sustituyendo Ki = 1.8 X = [ X ] [ X ] / [5.455 / 50 ml]

pOH=- log [-OH]=- log [1.4 x10 -3 ] = 2. 85
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas X = √1.8 x [5.455 / 50 ml] =1.4 x10- 3 pOH=- log [-OH]=- log [1.4 x10 -3 ] = 2. 85 pH = 14- pOH = = 11.14

Ki NH4OH=1.8 X 10-5= [NH4+][OH-]/[ NH4OH ]
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Adición de 0.5 ml de HCl N Ki NH4OH=1.8 X 10-5= [NH4+][OH-]/[ NH4OH ] [OH- ] = 1.8 X X [ NH4OH ] / [NH4+ ]

pOH =- log [-OH] = - log [1.7 x10 -3 ] = 2. 76
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Sustituyendo [OH-]=1.8 X 10-5X(5.3983/50.5)/(0.0567/50.5) =1.7 x10– 3 pOH =- log [-OH] = - log [1.7 x10 -3 ] = 2. 76 pH = 14- pOH = = 11.23

Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas pH en el punto de equivalencia Aplicando la formula anterior y substituyendo pOH = ½ ( pkw + pKb +log ( [NH4OH]) pOH = ½ ( log [0.0555] = 8.74 pH = 14- pOH de donde pH = = = 5.26

Se adicionan 48.2 es decir 0.5 ml de exceso
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se adicionan 48.2 es decir 0.5 ml de exceso [H+] = meq HCl – meq NH4OH/ Vt Sustituyendo [H+]= – 5.455=0.0108/98.2 = 1.01X 10 -4 pH = – log [1.01X 10 -4] = 3.96

Titulación de una base débil utilizando un ácido débil
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Titulación de una base débil utilizando un ácido débil la valoración de un ácido débil con una base débil es muy difícil de visualizar con certeza en el punto estequiométrico

Determinaciones ácido base
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinaciones ácido base Los análisis químicos a partir de las determinaciones ácido base que pueden realizarse son muy variadas y la exactitud es adecuada

Facultad de Ciencias Químicas La preparación de los reactivos estandarizados o valorados con la mayor exactitud posible es muy importante para la obtención de buenos resultados a la hora de titular las muestras cuya concentración deseamos conocer

Principales reactivos ácido base
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Principales reactivos ácido base Comúnmente se prefiere que en el laboratorio exista una solución ácida que sirva como referencia permanente, ya que se conserva mejor que las básicas y comúnmente son ácido clorhídrico o ácido sulfúrico

Facultad de Ciencias Químicas los requisitos que debe cumplir este ácido son: que sea fuertemente ionizable, que no tenga carácter volátil, y que no sea un agente oxidante fuerte, para que no destruya a las sustancias indicadoras que son de naturaleza orgánica,

Que no forme compuestos insolubles
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Que no forme compuestos insolubles aunque no siempre la cumplen el HCl y H2SO4 ya que forman sustancias insolubles con algunos compuestos, como Ag, Pb, Hg, Ca etc.

Facultad de Ciencias Químicas En el caso de los reactivos básicos el que más se utilizan es el hidróxido de sodio sin embargo regularmente está contaminado con algunas impurezas

Facultad de Ciencias Químicas Dentro de las que más inexactitud proporcionan se puede mencionar el carbonato que puede aparecer en la solución, cuando en esta se disuelve dióxido de carbono que al reaccionar con el agua forma H2CO3

Facultad de Ciencias Químicas Otra base que pudiera utilizarse es el hidróxido de potasio, pero no presenta ventajas sobre el de sodio y si su precio es más alto

Estas soluciones regularmente se preparan de manera aproximada a la concentración que se desea y se valoran luego utilizando reactivos considerados estándar primarios.

Facultad de Ciencias Químicas En el caso de titulaciones ácidas como sería el caso del ácido clorhídrico se emplea como reactivo patrón primario el carbonato de sodio anhidro y químicamente puro

Facultad de Ciencias Químicas En las titilaciones básicas como es el caso del NaOH se puede emplear como estandar primario el biftalato ácido de potasio C6H4(COOH)COOK .

Facultad de Ciencias Químicas Dentro de los reactivos a preparar también deberán tomarse en cuenta los indicadores.

Titulación de ácido clorhídrico 0.1N utilizando Na2CO3
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Titulación de ácido clorhídrico 0.1N utilizando Na2CO3 Para la titulación de una solución de HCl 0.1N las técnicas recomiendan pesar de 0.1 a 0.2g de Na2CO3 anhidro ¿POR QUE?

PMNa2CO3= 106 de donde PE = 106/2 = 53g meq = 0.053 g 1 meq 0.053 g
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas PMNa2CO3= 106 de donde PE = 106/2 = 53g meq = g 1 meq g X g de donde X = 1.88 meq X g de donde X = 3.77meq

Facultad de Ciencias Químicas De acuerdo a los cálculos anteriores el rango de equivalentes utilizados de carbonato de sodio es de 1.88 a 3.77, ¿en que volumen de HCl 0.1 N estarán contenidos esos mismos equivalentes?

N = meq / V de donde V = meq / N sustituyendo V = 1.88 / 0.1 = 18.8 ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas N = meq / V de donde V = meq / N sustituyendo V = 1.88 / 0.1 = 18.8 ml sustituyendo V = 3.77 / 0.1 = 37.7 ml

Facultad de Ciencias Químicas Estos valores están calculados para utilizar una bureta de 50 ml y para minimizar más el error que pudiera cometerse al efectuar la lectura del nivel de ácido gastado se recomienda pesar lo más cercano a este límite 0.2g

Facultad de Ciencias Químicas Después de comprender el porque de la cantidad de reactivo patrón primario se ejemplificará como se realizan los cálculos en la valoración de la solución:

Facultad de Ciencias Químicas Para efectuar los cálculos se toma como base la definición de normalidad ya que N = meq/ml y se calculan los meq que se utilizaron de Na2CO3 en cada una de las pesadas

Se aplica la siguiente fórmula
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se aplica la siguiente fórmula PE= gs / PEg, para luego convertir a meq tomando en consideración que un meq tiene un valor 1000 veces menor.

Facultad de Ciencias Químicas PMg Na2CO3 = 23 X X 3 = 106 g Peg Na2CO3 = PM / n = 106 / 2 = 53 1 PEg = meq gs 1 meq X = gs

Facultad de Ciencias Químicas Después de calcular el valor de un meq de carbonato de sodio se calculan los meq contenidos en cada una de las pesadas que se efectuaron:

Pesada No 1 Meq Na2CO3 = 0.1933 / 0.053 = 3.7603 Pesada No 2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Pesada No 1 Meq Na2CO3 = / = Pesada No 2 Meq Na2CO3 = / = Pesada No 3 Meq Na2CO3 = / =

Facultad de Ciencias Químicas Los meq de Na2CO3 obtenidos deberán reaccionar con los mismos meq de HCl en el punto de equivalencia entonces para calcular la N del ácido se utilizan los valores antes calculados divididos entre los ml de HCl utilizados.

Facultad de Ciencias Químicas N = meq/ml = / 34.1 = N = meq/ml = / 26.2 = N = meq/ml = / 36 = Np = ( ) / 3 =

Titulación de hidróxido de sodio 0.1N utilizando biftalato de potasio
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Titulación de hidróxido de sodio 0.1N utilizando biftalato de potasio cuantos gramos de ftalato serian necesarios para gastar alrededor de 15 ml de NaOH 0.1N

Meq NaOH = N X V = 0.1 X 15 ml = 1.5 meq. El PMg KHC8H4O4 = 204g = PEg
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Meq NaOH = N X V = 0.1 X 15 ml = 1.5 meq. El PMg KHC8H4O4 = 204g = PEg 1 meq gs 1.5 meq X = gs

Facultad de Ciencias Químicas Después de haber calculado el valor de un meq de ftalato de potasio se calculan los meq contenidos en cada una de las pesadas que se efectuaron:

Pesada No 1 Meq KHC8H4O4 = 0.3189/0.204 = 1.5632 Pesada No 2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Pesada No 1 Meq KHC8H4O4 = / = Pesada No 2 Meq KHC8H4O4 = /0.204 = Pesada No 3 Meq KHC8H4O4 = /0.204 =

Determinación de carbonatos método directo
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación de carbonatos método directo El procedimiento es prácticamente igual al ya visto para la titulación de ácido clorhídrico

Facultad de Ciencias Químicas Se pesan tres porciones de la muestra problema se vacían a un matraz y se disuelven en agua, para posteriormente utilizar una solución de HCl de una normalidad igual o próxima al N.

También puede utilizarse el método denominado de una sola pesada
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas También puede utilizarse el método denominado de una sola pesada En este caso se pesan 10 veces más de muestra problema

Facultad de Ciencias Químicas Ejemplo Se pesan gs de la muestra problema y se disuelven y se llevan hasta la marca utilizando un matraz aforado de 250 ml. De ahí se toman 3 alícuotas de 25 ml y se titulan con HCl previamente titulado

Si la muestra problema es de K2CO3 Se calcula su meq
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Si la muestra problema es de K2CO3 Se calcula su meq PM = 39 X X 3 = 138 PE = PM / n = 138 / 2 = 69 g por tanto meq = 69 / 1000 = 0.069

Facultad de Ciencias Químicas Se debe tomar en consideración que los g de carbonato de potasio se disolvieron en 250 ml y de ahí se toman 25 ml en cada una de las alícuotas, por lo tanto: 250 ml g 25 ml X = g

y sustituyendo los valores
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Aplicando la formula % = meq X ml X N X 100/p y sustituyendo los valores % K2CO3= meq X ml X N X 100 / p % K2CO3= X 21.5 X X 100/ =82.74

Facultad de Ciencias Químicas % K2CO3= meq X ml X N X 100 / p % K2CO3=0.069X21.9 X0.1100X100/ = % K2CO3=0.069X22.1 X X 100/ = % prom = / 3 = 84.02

Facultad de Ciencias Químicas En la formula utilizada para efectuar los cálculos anteriores puede observarse que se multiplican los ml de HCl utilizados por la normalidad de este ácido para obtene los meq de HCl utilizados hasta llegar al punto de equivalencia

Facultad de Ciencias Químicas Que serán los mismos que los de la muestra problema en este caso K2CO3 y al utilizar el meq de el compuesto buscado se obtienen los gramos que de este compuesto existían en la muestra objeto del análisis

Por lo tanto solo falta calcular el promedio
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto solo falta calcular el promedio %prom = /3 = 84.02

Determinación de carbonatos método indirecto o retrotitulación
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación de carbonatos método indirecto o retrotitulación

Facultad de Ciencias Químicas La muestra como en el caso anterior se pesa y se lleva a un volumen conocido y toman tres alícuotas a estas se les añade ácido clorhídrico 0.1 N en exceso

Facultad de Ciencias Químicas Se hierve durante algunos minutos con el objeto de eliminar el H2CO3 que se encuentre en libertad se adiciona luego fenolftaleina como indicador y se comienza a valorar el HCl adicionado en exceso

Facultad de Ciencias Químicas Para la valoración del HCl en exceso se utiliza una solución 0.1N de NaOH, de esta manera se obtiene por diferencia la cantidad de ácido que reaccionó con el carbonato y en consecuencia el carbonato presente en la muestra problema.

Facultad de Ciencias Químicas Ejemplo: Se desea encontrar el porcentaje de pureza de una muestra de carbonato de potasio

Se pesaron 0.2028 gramos de la muestra
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se pesaron gramos de la muestra se disolvieron en un matraz aforado de 250 ml luego se tomaron 3 alícuotas de 25 ml y se les adicionó a cada una de ellas 40 ml de HCl N y se titulo luego utilizando NaOH N

Facultad de Ciencias Químicas % = meq X ml X N X 100 / p = X 2.81 X 100 / = 95.6 % = meq X ml X N X 100 / p = X 2.84 X 100 / = 96.6 % = meq X ml X N X 100 / p = X 2.79 X 100 / = 94.9 % prom = / 3 = 95.7 % de K2CO3

Facultad de Ciencias Químicas % = meq X ml X N X 100 / p % K2CO3 = X 2.81 X 100 / = 95.6 % K2CO3 = X 2.84 X 100 / = 96.6 % K2CO3 = X 2.79 X 100 / = 94.9 % K2CO3 prom = / 3 = 95.7 %

Predicción de reacciones de neutralización
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Predicción de reacciones de neutralización

Facultad de Ciencias Químicas En el caso de las reacciones de Neutralización estas se efectúan debido a la formación de agua puesto que ésta es débilmente ionizable ya su constante de ionización es 1X10 -14

Facultad de Ciencias Químicas lo que significa que cuando existen iones Hidrógeno provenientes de un ácido y iones oxidrilo provenientes de una base estos se unen para formar el agua debido a la razón antes expuesta.

Y en este caso los H+ y –OH salen en forma de H2O
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Puesto que para que una reacción se realice algo debe salir del sistema Y en este caso los H+ y –OH salen en forma de H2O

Facultad de Ciencias Químicas Cuando se habla de un cierto rango de pH en una muestra a analizar, por ejemplo en una muestra de agua, orina, sangre, vinagre, una resina sintética, una solución nutritiva, una muestra de suelo etc.

Facultad de Ciencias Químicas Se refiere a la cantidad de iones hidrógeno u oxidrilo en libertad en el material o medio analizado, no a la cantidad de iones hidrogeno u oxidrilo a ser titulados.

Facultad de Ciencias Químicas Ejemplo Se cuenta con una muestra de ácido acético 1 M a la que se calcula teóricamente el pH para luego constatarlo físicamente, ¿cual pudiera ser el pH esperado?

La reacción en medio acuoso es: CH3COOH + H2O → CH3 COO- + H +
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La reacción en medio acuoso es: CH3COOH + H2O → CH3 COO- + H + Utilizando la constante de equilibrio Ki = 1.8 X 10-5 = [CH3COO-][H+] / [CH3COOH]

Ki = 1.8 X 10-5 = [X][X] / [1M] = [X2] / [1M]
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Ki = 1.8 X 10-5 = [X][X] / [1M] = [X2] / [1M] [X] = √1.8 X10-5 X [1M] = de donde [H+] = [CH3COO-] = Y el pH será igual a: pH = - log [H+] = -log [ ] = 2.37

Facultad de Ciencias Químicas En el calculo anterior solo se han tomado en cuenta la concentración de iones hidrógeno que se encuentran en libertad de acuerdo a la Ki = 1.8 X 10-5

Facultad de Ciencias Químicas La [H+] calculada es muy pequeña en comparación con los iones hidrógeno que forman parte del grupo funcional (ácido)

Facultad de Ciencias Químicas De manera practica el pH se mide en el laboratorio por medio de un potenciómetro o con tiras medidoras del pH que cuentan con sustancias indicadoras que permiten por medio de un cambio de coloración medir el pH del medio

Facultad de Ciencias Químicas Mientras que los Hidrógenos que forman parte del grupo funcional se cuantificarían utilizando una base de concentración conocida como pudiera ser el hidróxido de sodio 0.1M

Análisis Volumétrico por oxido reducción
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Análisis Volumétrico por oxido reducción

Facultad de Ciencias Químicas En análisis Volumétrico por Oxido reducción, al igual que en el análisis Volumétrico ácido base, se parte de una sustancia de concentración conocida cuyo volumen se mide con la mayor precisión posible

Facultad de Ciencias Químicas Esa medida se toma al obtener el punto de equivalencia puesto que en ese preciso momento los miliequivalentes del titulante serán iguales a los miliequivalentes presentes en la muestra problema.

Facultad de Ciencias Químicas La diferencia básica entre procesos de neutralización y de oxido reducción es el cambio de valencia que se presenta en la reacción involucrada

Facultad de Ciencias Químicas Puesto que existe una acción reciproca entre una sustancia oxidante y una reductora en donde se produce un intercambio de electrones un elemento los sede y el otro los recibe

Facultad de Ciencias Químicas El valor de un peso equivalente se calcula dividiendo el peso molecular entre los electrones que han intercambiado entre si los elementos que intervienen en la reacción

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto en los métodos volumétricos por oxido reducción se emplean soluciones valoradas de sustancias tanto oxidantes como reductoras.

Mientras que la reducción implica ganancia de uno o más electrones
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La oxidación es el proceso en que un átomo, ion o molécula pierde uno o más electrones Mientras que la reducción implica ganancia de uno o más electrones

Facultad de Ciencias Químicas Los reactivos utilizados en este tipo de análisis pueden ser entonces agentes reductores que son sustancias que pierden electrones y por lo tanto se oxidan

Facultad de Ciencias Químicas O también agentes oxidantes que se caracterizan por la ganancia de electrones y por lo tanto se reducen.

Facultad de Ciencias Químicas Las reacciones de oxido reducción se presentan de manera simultanea, por lo tanto este tipo de reacciones no se efectúan de manera independiente por eso se habla de la concatenación de semi-reacciones para dar lugar a una reacción de oxido-reducción.

Facultad de Ciencias Químicas La transferencia de electrones de un lugar a otro constituye un flujo de corriente eléctrica y es una cantidad definida de electricidad llamada faraday y corresponde a la reacción de un peso equivalente gramo de una sustancia dada

Facultad de Ciencias Químicas La ley de Faraday indica que una cantidad definida de electricidad ( 96,492 culombios) está asociada con la reacción de un peso equivalente gramo de una sustancia dada.

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto un faraday de electricidad es igual a 96,492 columbios y es energía suficiente para transferir la cantidad de electrones que corresponden a un equivalente gramo de una sustancia.

Facultad de Ciencias Químicas Los procesos de óxido-reducción se encuentran por tanto estrechamente ligados con la electricidad y la energía liberada por una reacción redox puede usarse para efectuar trabajo eléctrico.

Facultad de Ciencias Químicas La transformación se logra por medio de una celda voltaica (o galvánica), un dispositivo en el que la transferencia de electrones tiene lugar a lo largo de un camino externo, y no directamente entre los reactivos

el Zn se oxida y el Cu+2 se reduce:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas En la celda el Zn se oxida y el Cu+2 se reduce: En el ánodo (media reacción de oxidación) en forma reducida Zn(s) + 2e  Zn+2 (ac) En el cátodo (media reacción de reducción) Cu+2 (ac) + 2e  Cu(s)

Facultad de Ciencias Químicas Los electrones quedan disponibles a medida que el zinc metálico se oxida en el ánodo, luego fluyen a lo largo del circuito externo hasta el cátodo, donde son consumidos conforme el cobre se reduce.

Facultad de Ciencias Químicas Debido a que el Zn se oxida en la celda, el electrodo de zinc pierde masa y la concentración de la disolución de Zn+2 aumenta con el funcionamiento de la celda.

Facultad de Ciencias Químicas De la misma manera el electrodo de Cu+2 disminuye conforme el Cu+2 se reduce a Cu(s).

Facultad de Ciencias Químicas En la celda Voltaica un vidrio poroso que separa los dos compartimientos permite una migración de iones que mantiene la neutralidad eléctrica de las disoluciones.

Un puente salino cumple este propósito. Pero ¿Qué es un puente salino?
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Un puente salino cumple este propósito. Pero ¿Qué es un puente salino? Un puente salino es:

Facultad de Ciencias Químicas Un tubo con forma de U invertida que contiene una disolución de un electrolito, como NaNO3(ac) o KCl por ejemplo, cuyos iones no reaccionan con los otros iones de la celda ni con los materiales de los electrodos.

Facultad de Ciencias Químicas La separación del flujo de electrones permite la medición de este último utilizando un voltímetro.

Facultad de Ciencias Químicas Y la función del puente salino es conservar la electro-neutralidad proporcionando una vía para el flujo de electrones entre las dos soluciones.

La diferencia entre dos electrodos se mide en unidades de volt.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La diferencia entre dos electrodos se mide en unidades de volt. Un volt (V) es la diferencia de potencial necesaria para impartir 1J de energía a una carga de 1Coulomb (C): 1V = 1 J/C

Facultad de Ciencias Químicas La diferencia de potencial entre los dos electrodos de una celda voltaica proporciona la fuerza motriz que empuja los electrones a lo largo del circuito externo.

Facultad de Ciencias Químicas A la diferencia de potencial entre los dos electrodos de una celda voltaica se le llama fuerza electromotriz o fem.

Facultad de Ciencias Químicas La fem de una celda voltaica en particular depende de las reacciones específicas que se llevan a cabo en el cátodo y en el ánodo, de las concentraciones de los reactivos y productos y de la temperatura, que comúnmente es de 25°C.

Facultad de Ciencias Químicas Potencial de un electrodo (E0)) para una sustancia dada es la medida de su capacidad para oxidarse o reducirse, ya que tiene diferentes capacidades de combinación con los electrones para reducirse, o para perderlos y oxidarse.

Facultad de Ciencias Químicas El potencial de oxidación se expresa en voltios y se refiere al electrodo de hidrógeno, como electrodo normal, a 25°C.

Facultad de Ciencias Químicas Ahora bien, visto de esta manera la fem es la diferencia entre dos potenciales de electrodo, uno de ellos asociado al cátodo y el otro, con el ánodo, y son llamados potenciales estándar de reducción.

Facultad de Ciencias Químicas Los potenciales estándar de reducción, permiten conocer cuáles reacciones pueden ser empleadas en titulaciones volumétricas, aunque esto sólo puede decirse desde un punto de vista teórico.

Facultad de Ciencias Químicas Debido a que en la práctica muchas de esas reacciones necesitan de la ayuda de otros factores para acelerarlas y hacer que transcurran dentro de los límite de tiempo que requiere el análisis cuantitativo.

Algunos acuerdos (IUPAC )
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Algunos acuerdos (IUPAC ) sobre el signo de los potenciales del electrodo y la dirección en que se deben escribir las semi-reacciones y la forma de expresar la ecuación de Nernst

Facultad de Ciencias Químicas Todos los potenciales de semicélula se referirán al electrodo normal de hidrógeno, al que se asigna arbitrariamente un potencial cero a cualquier temperatura.

en donde Ox representa la especie oxidada y Red la especie reducida
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Las ecuaciones de las reacciones de semicélula deben escribirse en la forma general en donde Ox representa la especie oxidada y Red la especie reducida

Facultad de Ciencias Químicas Mientras que ne es igual a el numero de electrones involucrados en la semireacción, que siempre será tomada en ese sentido Ox + ne → Red

La semicélula Cr++++e- ↔ Cr++ E0 = -0.41
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La semicélula Cr++++e- ↔ Cr++ E0 = -0.41 Lo anterior indica que el cromo con valencia tres es un reductor más fuerte que el hidrógeno y por eso su potencial normal será negativo

Mientras que en el caso de:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Mientras que en el caso de: Cu+ + e → Cu E0 = 0.521 Lo que significa que el cobre con una valencias es un oxidante más fuerte que el íon hidrógeno y por esa razón el potencial es positivo

Facultad de Ciencias Químicas La reacción total será espontánea si tiene un potencial estándar positivo como es el caso del ejemplo que a continuación se presenta en donde los reactantes se encuentran en estado patrón actividad unidad

El que los reactantes se encuentran en estado patrón actividad unidad
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El que los reactantes se encuentran en estado patrón actividad unidad significa que en las dos semireacciones intervienen metales puros en concentración 1 molar en cuanto a su estado iónico se refiere

Aplicando la siguiente formula Erxn = E0red – E0ox
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Aplicando la siguiente formula Erxn = E0red – E0ox Donde E0 red = potencial del reductor E0ox = potencial del oxidante

Cr+++ + Cu+ → Cu0 + Cr++ Erex = 0.111
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Cr++++ e- → Cr++ E0 = -0.41v Cu+ + e- → Cu0 E0 = 0.521v Cr+++ + Cu+ → Cu Cr++ Erex = 0.111

Para su predicción, las reacciones se dividen en:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Para su predicción, las reacciones se dividen en: Con cambios de valencia (oxido - reducción) Sin cambios (no redox)

al calcular su potencial normal.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas En las reacciones de óxido-reducción se predice si una reacción puede producirse al calcular su potencial normal. Cuando este resulta positivo como en el ejemplo anterior, nos indica que se produce espontáneamente.

Facultad de Ciencias Químicas En las reacciones de óxido-reducción la constante de equilibrio también nos marca la intensidad de la reacción, sin embargo de estos datos no existen tablas, sino que se calculan a partir de los valores de potencial normal de las semi-reacciones involucradas.

Facultad de Ciencias Químicas Las tablas de constantes de equilibrio, así como las de potenciales normales en reacciones de óxido reducción, nos proporcionan los datos que indican si una reacción se realiza o no, y con qué intensidad.

Aplicando la formula y sustituyendo
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Ejemplificando En la Reacción Cu+2 + Zn → Cu + Zn+2 los potenciales de acuerdo a las tablas son: Cu+2 + 2e- → Cu E0 = +0.34V Zn e- → Zn E0 = V Aplicando la formula y sustituyendo Erxn = E0red – E0ox = +0.34V - (-0.76 V) = 1.1

Facultad de Ciencias Químicas Recuerde que: en las tablas de potenciales normales siempre se encuentran en forma reducida, debido a las reglas de IUPAC

La ecuación de Nerst relaciona el potencial de una semireacción
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La ecuación de Nerst relaciona el potencial de una semireacción con las concentraciones con que cuenta: E = K – RT/nf ln [Red]/[Ox]

En donde E es el potencial de la semireacción
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas En donde E es el potencial de la semireacción R es igual a una constante que tiene un valor de 8,314 julios por grado

T es igual a la temperatura absoluta
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas T es igual a la temperatura absoluta n el número de electrones que intervienen en la semireacción F es igual a un Faraday ( culombios)

[ Red]=concentración molar, de la forma reducida
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas [ Red]=concentración molar, de la forma reducida [Ox] = concentración molar de la forma oxidada de las semi reacciones involucradas a una temperatura de 25 º C o 298 º K se utiliza el factor 2,303 para efectuar la conversión de logaritmos naturales a decimales

Facultad de Ciencias Químicas Con esta ecuación podemos calcular K de una reacción redox a partir del valor de E0 de la reacción E° = log [Red] n [Ox] log Keq = nE0_0.059

Facultad de Ciencias Químicas Tomando en consideración que el potencial de un electrodo varía con las concentraciones de las sustancias que reaccionan, para contar con una base de comparación entre los distintos potenciales se define lo que se tomará como estado patrón

Facultad de Ciencias Químicas Una sustancia poco soluble como pudiera ser el cloruro de plata está en estado patrón cuando la solución está saturada.

Facultad de Ciencias Químicas Un gas está en estado patrón si se encuentra a la máxima concentración posible bajo las siguientes condiciones a 0 º C o 273 º K y a una atmósfera de presión.

Facultad de Ciencias Químicas Un líquido o un sólido puros están en estado patrón o de actividad cuando la Molaridad es igual a 1.

Facultad de Ciencias Químicas Tomando en cuenta la ecuación de Nerst, cuando los reactivos se encuentran en estado patrón o actividad unidad la relación entre las concentraciones de lo que se oxida y reduce es: [Red]/[Ox] = 1/1= 1.

Facultad de Ciencias Químicas Ási como en las reacciones de neutralización una base se puede valorar utilizando un ácido y viceversa en las valoraciones de oxido-reducción un agente oxidante se puede valorar con un agente reductor utilizando un procedimiento semejante y también a la inversa

Facultad de Ciencias Químicas el punto de equivalencia también se observa con un cambio de coloración característico que indica que el medio en donde se encuentra le ha permitido pasar de la forma oxidada a la forma reducida

Facultad de Ciencias Químicas Entre los reactivos más utilizados en este tipo de análisis se encuentran como oxidantes el permanganato de potasio, dicromato de potasio, bromato de potasio, yodo y disoluciones en las que el cerio cuenta con valencia 4

Facultad de Ciencias Químicas Reactivos titulantes reductores se encuentran en arsenito de sodio, oxalato de sodio, ácido oxálico, tiosulfato de sodio y las disoluciones ferrosas

Facultad de Ciencias Químicas Los métodos de análisis volumétrico por óxido-reducción se han dividido en varios grupos, a cada uno de los cuales se le denomina de acuerdo con el reactivo empleado como base

Los métodos oxidimétricos más importantes se dividen en:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Los métodos oxidimétricos más importantes se dividen en: Permanganimetría Yodometría Dicromatometría Ceriometría

Facultad de Ciencias Químicas En Análisis Volumétrico de Oxido reducción se utilizan de manera general dos sustancias para la titulación de soluciones, el oxalato de sodio y el óxido de arsénico (III).

Facultad de Ciencias Químicas En este caso, también se parte de la medición del volumen de una sustancia conocida cuya concentración se ha determinado de la manera muy confiable y que por medio de un cambio se indica el punto de equivalencia.

De manera general se sabe que C1V1 = C2V2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas De manera general se sabe que C1V1 = C2V2 C1 = concentración a determinar V1 = volumen de la sustancia a analizar C2 = concentración del reactivo titulante V2 = volumen de reactivo titulante

V2 = gasto hasta el punto de equivalencia meq1 = N1XV1 meq2 = N2XV2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas V2 = gasto hasta el punto de equivalencia meq1 = N1XV1 meq2 = N2XV2 N2XV2 = N1XV1 dos cantidades iguales a una tercera son iguales entre si

Facultad de Ciencias Químicas En las reacciones de oxido - reducción existe un intercambio electrónico, y el número de electrones que se intercambian entre la forma oxidada y reducida del reactivo son los que se toman en consideración para el cálculo de los equivalentes químicos

Facultad de Ciencias Químicas Ejemplificando para encontrar los gramos que se requieren para preparar una solución 1 N de Permanganato de potasio se toma en consideración el medio en que se efectuará la reacción.

para una reacción de permanganato de potasio en medio ácido
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas para una reacción de permanganato de potasio en medio ácido MnO4- + 8H++5e- →Mn+2 + 4H2O E0 = V PM= PEg = / 5 = g

MnO4- + 4H++3e- →MnO2 + 2H2O E0 = +1.51 V
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas para una reacción de permanganato de potasio en medio alcalino o neutro MnO4- + 4H++3e- →MnO2 + 2H2O E0 = V PM= PEg = / 3 = g

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto para preparar una solución 1 N de de KMnO4 en medio ácido se utilizan gramos del reactivo químicamente puro por litro de solución

Facultad de Ciencias Químicas Mientras que si se utiliza en medio neutro o básico será necesario pesar gramos del reactivo químicamente puro por litro de solución para obtener una N=1

Facultad de Ciencias Químicas Regularmente las concentraciones 0.1N son las que se utilizan en análisis volumétrico, tal es el caso de las de Permanganato de Potasio, tiosulfato de sodio, Dicromato de Potasio

Facultad de Ciencias Químicas Para preparar 500 ml de una solución 0.1 N de permanganato de Potasio cuantos gramos del reactivo se requieren pesar si la solución se empleará en medio ácido

Para una solución 1 N de KMnO4 1N 31.6 g 1000 ml = N = meq / ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Para una solución 1 N de KMnO4 1N g ml = N = meq / ml X ml X = g Para una solución N de KMnO4 1N X = g

Otra manera de efectuar el cálculo sería: N =__ g____ (pmeq) ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Otra manera de efectuar el cálculo sería: N =__ g____ (pmeq) ml pmeq = _158.04_ = g 5 (1000) g = (N) (pmeq) ml = (0.1) ( ) (500)= 1.584

Facultad de Ciencias Químicas Regularmente las técnicas de preparación de soluciones de Permanganato de Potasio recomiendan pesar de 1.6 a 1.8 gramos para preparar 500 ml para luego valorar la solución utilizando un reactivo patrón primario

Analizando esta nueva situación:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Analizando esta nueva situación: La técnica recomienda pesar 0.1 a 0.2 g de oxalato de sodio, Na2C2O4, puro y seco. ¿Cuál es el rango de volumen de permanganato que puede reaccionar con tales cantidades de oxalato?

Facultad de Ciencias Químicas PM Na2C2O4 = 23 X X X 4 = 134 g PE Na2C2O4 = 134 / 2 = 67 meq Na2C2O4 = g meq meq. 0.1 g X = X = 2.98g

meq oxalato = meq permanganato
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Si tomamos en cuenta que de a meq de oxalato son los que reaccionan con el permanganato, entonces podemos decir que: meq oxalato = meq permanganato

Facultad de Ciencias Químicas Se sabe que la normalidad de la solución de permanganato es 0.1, entonces podemos estimar más o menos el volumen que se gastará en la determinación

N = meq / ml de donde ml = meq / N ml = 1.4925 /0.1 = 14.925 ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas N = meq / ml de donde ml = meq / N ml = /0.1 = ml N = meq / ml de donde ml = meq / N ml =2.9850/0.1 = ml

Facultad de Ciencias Químicas ¿Cuántos gramos de tiosulfato de sodio pentahidratado se requieren para preparar 500 ml de una solución cuya concentración sea 0.1N, si la reacción se lleva a cabo en medio ácido y se va a determinar la presencia de yodo en una muestra?

Facultad de Ciencias Químicas PM Na2S2O3 = g/mol Como se indica que el reactivo a utilizar es pentahidratado, entonces la fórmula es Na2S2O3 • 5H2O PM = ( ) = g/mol

Facultad de Ciencias Químicas Para poder calcular el valor de un meq debemos conocer cuáles son las reacciones que se llevan a cabo y así poder determinar el flujo total de electrones

El yodo oxida al tiosulfato al ion tretrationato:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El tiosulfato se descompone en soluciones ácidas, formando azufre como precipitado lechoso: S2O H+ → H2S2O3  H2SO3 + S(S) El yodo oxida al tiosulfato al ion tretrationato: I2 +2S2O3-2 → 2I- +S4O6-2

I2 + 2e → 2I- (reacción de reducción)
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Para entender mejor la reacción, es conveniente separarla en sus semirreacciones: I2 + 2e → 2I- (reacción de reducción) 2S e → S4+2.5 (reacción de oxidación)

Pmeg = 248.185__ = 0.24818g 1 (1000) N = __ g____ (pmeq) ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Pmeg = __ = g 1 (1000) N = __ g____ (pmeq) ml g = NX pmeq) ml=(0.1) ( ) (500) =

Facultad de Ciencias Químicas Las técnicas de preparación de soluciones de tiosulfato de sodio recomiendan pesar 12.5g del reactivo para preparar 500ml de solución 0.1N

Facultad de Ciencias Químicas Se recomienda valorar con una solución de yodato de potasio (KIO3), del cual es recomendable pesar con la mayor precisión posible 0.15 g y disolverlos en una solución de yoduro de potasio

Calcule cuántos miliequivalentes contienen los 0.15 g de KIO3:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Calcule cuántos miliequivalentes contienen los 0.15 g de KIO3: PM = KIO3 = g/mol Pmeg = / 6 (1000) = g 1 meq g 4.21 meq g

Facultad de Ciencias Químicas La cantidad de ml que se gastan para adicionar ese número de meq de Na2S2O30.1N es de 42.1, ya que N = meq/ml ml = 4.21meq / 0.1 N = 42.1

La reacción es: KIO3 + 5KI + 3H2SO4 → 3H2SO4 + 3 I2 + 3 H2O
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La reacción es: KIO3 + 5KI + 3H2SO4 → 3H2SO4 + 3 I2 + 3 H2O

Estabilidad de las soluciones de tiosulfato de sodio
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Estabilidad de las soluciones de tiosulfato de sodio Estas soluciones tienen la característica de resistir la oxidación al contacto con el aire

Facultad de Ciencias Químicas Pero la descomposición se realiza más o menos rápido dependiendo de la exposición a la luz del sol, la presencia de microorganismos y la concentración de la solución

Facultad de Ciencias Químicas Dicromato de Potasio Es un reactivo patrón primario, por lo que para preparar las soluciones basta con pesar lo más exacto posible la cantidad requerida para preparar la solución con la concentración deseada.

Peso molecular K2Cr2O7 = 294.136 g/mol
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas ¿Qué cantidad de dicromato de potasio es necesaria para preparar 500 ml de una solución 0.1 N? Peso molecular K2Cr2O7 = g/mol

Facultad de Ciencias Químicas Para obtener el peso miliequivalente, examinamos el intercambio electrónico (Cr2O7) H+ + 6e → 2Cr H2O

Como son dos átomos de cromo involucrados, entonces
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas También Cr e- → 2Cr+3 Como son dos átomos de cromo involucrados, entonces Cr e- → 2Cr+3

Facultad de Ciencias Químicas Vemos entonces, que existe un cambio de 6 electrones, por lo que el peso miliequivalente será: Pmeq = 6 (1000) pmeq =

N = g____ Pmeq * V g = (N) (pmeq) V g = (0.1 N) (0.049022 g) (500ml)
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas N = g____ Pmeq * V g = (N) (pmeq) V g = (0.1 N) ( g) (500ml) g =

Facultad de Ciencias Químicas Ya que se trata de un estándar primario, no es necesario valorar la solución preparada. La concentración puede obtenerse realizando los cálculos en base a lo que se pesó de la sal.

Facultad de Ciencias Químicas Las curvas de titulación en volumetría por óxido-reducción, al igual que en el análisis volumétrico por neutralización, son útiles en la determinación del punto de equivalencia

Curva de titulación de Hierro utilizando Permanganato de Potasio
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Curva de titulación de Hierro utilizando Permanganato de Potasio En las curvas de oxido-reducción regularmente se grafica el potencial del sistema en este caso Fe++ - Fe+++ en relación a los ml del titulante KMnO4; en este caso

Facultad de Ciencias Químicas La reacción de oxido-reducción tenderá al equilibrio de las dos semi-reacciones Fe+2 + Mn+7 → Fe+3 + Mn+2

Y la solución tendrá un potencial dado por:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Y la solución tendrá un potencial dado por: E = EºFe – 0.059/1 log [Fe++ ]/[ Fe+++] O también por: E = EºMn – log [Mn+2 ]/[ Mn+7]

Facultad de Ciencias Químicas Punto Inicial Al inicio de la titulación en el matraz solo se encuentran los ml de la sal de Fe+2 por lo tanto en la ecuación anterior se utilizará el potencial estándar del par Fe++ - Fe+++

Facultad de Ciencias Químicas Para que una técnica analítica se considere confiable la exactitud es de 0.1% por este motivo podremos suponer que la reversibilidad de la reacción no excede más del 0.1% lo que significa que la proporción de Fe++ con respecto a la de Fe+++ es de 1000 a 1

el potencial en este punto se podrá calcular de la siguiente manera:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas el potencial en este punto se podrá calcular de la siguiente manera: E = EºFe – log [Fe++ ]/[ Fe+++] = log 1000/1 = 0.50 V

Facultad de Ciencias Químicas Al matraz que contiene la solución de Fe+2 se le adicionan 10 ml. De la solución 0.1N de KMnO4 con lo que se habrá adicionado 1 meq de KMnO4 que reacciona a su vez con un meq de Fe++ los que se habrán convertido a Fe+++

Por lo tanto sustituyendo se tendrá:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto sustituyendo se tendrá: E = EºFe – log [Fe++ ]/[ Fe+++] E = 0.68 – log [4 / 60 ]/[ 1/ 60] = 0.64

Facultad de Ciencias Químicas Punto de equivalencia En el punto de equivalencia se adicionan 50 ml de la solución 0.1N de KMnO4 y en este punto prácticamente todo el Fe++ a pasado a Fe+++

en este punto la concentración de reactantes y productos será:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas en este punto la concentración de reactantes y productos será: [Fe+2] = [ Mn+7 ] = X [Fe+3 ] = [ Mn+2 ] = 5 / 100 – X = X la X se hace tender a cero

la formula para el punto de equivalencia en este caso sería
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas la formula para el punto de equivalencia en este caso sería E = Eº1 + 5Eº2 / 6 Sustituyendo E = ( X 5)/6 = 8.23/6 = 1.37

Facultad de Ciencias Químicas Después del punto de equivalencia comienza a incrementarse la concentración del Mn+7 y prácticamente la concentración del Mn+2 permanece estable.

Los ml de KMnO4 totales son = 50.05
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Los ml de KMnO4 totales son = 50.05 E = 1.51 – 0.059/5 log [Mn+7 ]/[ Mn+2] E =1.51–0.059/5 log [0.05/100.05]/[ 5 / ] =1.48

Facultad de Ciencias Químicas Indicadores Las sustancias que se emplean como indicadores para detectar el punto de equivalencia pueden actuar de diferentes formas veamos las más usuales.

Facultad de Ciencias Químicas En las titulaciones de oxido - reducción se pueden emplear auto-indicadores tal es el caso del permanganato de potasio, que al utilizarse en exceso se puede observar su cambio de coloración de incoloro a rosa fuerte.

Facultad de Ciencias Químicas Otras sustancias reaccionan con una de las sustancias involucradas en la reacción de titulación y produce un cambio de color en el punto de equivalencia por ejemplo el almidón produce una coloración azul intensa en presencia de yodo.

Facultad de Ciencias Químicas También puede efectuarse la titulación empleando un potenciómetro de tal manera que se pueda seguir el cambio de potencial a través de la titulación y observar el salto brusco del punto de equivalencia.

Facultad de Ciencias Químicas Existen indicadores también susceptibles a cambios perceptibles con el cambio de potencial, son moléculas de naturaleza orgánica que sufren cambios estructurales cuando se reducen o se oxidan tal es el caso de la Ferroina

Facultad de Ciencias Químicas Indicadores denominados externos por que no se adicionan al medio donde ocurre la reacción sino que se prueba, por ejemplo el ferrocianuro se utilizó para detectar el Fe+2

El reactivo al que debe su nombre KMnO4
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Permanganimetría El reactivo al que debe su nombre KMnO4 es un agente oxidante que se encuentra fácilmente en el mercado

Facultad de Ciencias Químicas Sus estados de oxidación son algunos ya que se puede presentar con valencia +2, +3, +4, +6, +7 no obstante se utiliza mucho con el paso en medio ácido de valencia +2 a valencia +7.

El paso de valencia +7 a valencia +4 ocurre a pH menos ácido
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas MnO H+ + 5 e- → Mn++ + 4H2O Eº= V El paso de valencia +7 a valencia +4 ocurre a pH menos ácido MnO H e- → MnO2s + 4 H2O Eº = V

En medio muy alcalino el manganeso cambia de valencia +7 a +6
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas En medio muy alcalino el manganeso cambia de valencia +7 a +6 MnO e- → MnO Eº = +54 V

Facultad de Ciencias Químicas La reacción más común es la primera, sin embargo la segunda se presenta y se debe de tomar en consideración por que es producto de descomposición en soluciones preparadas

Facultad de Ciencias Químicas Su presencia imprime más velocidad a la reacción de formación de este compuesto por lo que las soluciones se deben filtrar para separarlo y evitar de esta manera la descomposición de la solución.

Determinación Permanganimétrica de Arsénico III
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación Permanganimétrica de Arsénico III Para esta determinación se pesaron 2 g de muestra y se pide expresar el resultado en miligramos y en porcentaje peso volumen en base a As2O3 y además porcentaje peso volumen de As+3

Facultad de Ciencias Químicas En la técnica de titulación del As2O3 el arsénico trabaja con valencia +3 y pasa a valencia +5 en la titulación con permanganato de potasio, pero el As2O3 es poco soluble y debido a esto se adiciona de manera controlada HCl e NaOH

Facultad de Ciencias Químicas El NaOH lo disuelve y el ácido que se forma se comporta como un ácido con un solo átomo de hidrógeno el control se efectúa por medio de indicadores

Facultad de Ciencias Químicas Sin embargo la reacción es lenta en este medio y para incrementar su velocidad se utiliza como catalizador yodato de potasio (KIO3)

Facultad de Ciencias Químicas La reacción de transformación del trióxido de arsénico es la siguiente: As2O3 → 2HAsO2 →2H3AsO4 + 4e-

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto el peso equivalente del trióxido de arsénico se obtiene al dividir su peso molecular entre cuatro Peg = PM/4 = 75X2 + 16X3 = 198/4 = 49.5 meq = 49.5 / 1000 = g

5HAsO2 + 2 MnO-4+ 6H++ 2H2O → Mn+++ 5H3AsO4
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Mientras que la reacción entre el ácido y el permanganato de potasio se efectúa es la siguiente manera: 5HAsO2 + 2 MnO-4+ 6H++ 2H2O → Mn+++ 5H3AsO4

Determinación Permanganimétrica de Hierro
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación Permanganimétrica de Hierro La determinación de Hierro utilizando permanganato de potasio se efectúa cuando el fierro se encuentra con valencia dos

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto el primer paso será convertir todo el Hierro presente en la muestra problema a este estado de oxidación

Facultad de Ciencias Químicas Sin embargo si se trata de un mineral de hierro con una mezcla de Fe en forma de compuestos ferrosos y férricos se puede proceder determinando con permanganato de potasio primero las sales ferrosas y luego transformar las sales férricas a Ferrosas

Facultad de Ciencias Químicas De esa manera se determinan los contenidos de las sales ferrosa y férrica, pero si solo interesa conocer el contenido de hierro, se trata la muestra de tal manera que todo el fierro presente se encuentre en forma ferrosa y luego se titula

Facultad de Ciencias Químicas La muestra problema se disuelve utilizando ácido y este puede ser el HCl y en este caso se acostumbra emplear a temperatura alta como agente reductor el SnCl2

Facultad de Ciencias Químicas La reducción se ha efectuado por completo cuando desaparece el color amarillo que comunican a la solución la presencia del ion Fe+3

Facultad de Ciencias Químicas Con el objeto de asegurar la total reducción de los iones férricos se adiciona un ligero exceso de cloruro estanoso que después deberá eliminarse, y para ello se emplea cloruro de mercurioII con lo que se logra oxidar el exceso de estaño.

Reacción de reducción del Fe+3 → Fe+2 Sn+2 +Fe+3 → Sn+4+Fe+2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Reacción de reducción del Fe+3 → Fe+2 Sn+2 +Fe+3 → Sn+4+Fe+2 Reacción de oxidación del Sn+2 → Sn+4 2 HgCl2 + Sn+2 → Hg2Cl2↓+ Sn+4 +2Cl-

Hg2Cl2↓+ Sn+2 → Hg + 2Cl- + Sn+4
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas No debe adicionarse un gran exceso de cloruro estanoso porque el Hg2Cl2 puede reducirse hasta mercurio libre La reacción es: Hg2Cl2↓+ Sn+2 → Hg + 2Cl- + Sn+4

Facultad de Ciencias Químicas Sin embargo como el precipitado de cloruro mercuroso es blanco y el mercurio es negro, la presencia de un precipitado oscuro nos advierte que se deberá correr de nuevo la muestra

Facultad de Ciencias Químicas La solución de Zimmermann –Reinhardt se utiliza, para realizar la titulación de fierro en presencia de cloro puesto que sus constituyentes permiten una mayor exactitud en la determinación

Facultad de Ciencias Químicas el sulfato manganoso evita el desprendimiento de cloro y por lo tanto la cantidad de permanganato consumida corresponde al que se encuentra presente en la solución

Facultad de Ciencias Químicas Mientras que el ácido fosfórico (forma complejos incoloros con los iones férricos) evita el color amarillo en la solución y por lo tanto el color rosa del permanganato es mucho más fácil de detectar

La reacción que se efectúa en esta determinación es:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La reacción que se efectúa en esta determinación es: 5 Fe+2 + MnO H+ → 5 Fe+2 + Mn H2O

Facultad de Ciencias Químicas Se disolvieron 5 gs de la muestra en 250 ml de solución. Calcule el porcentaje de Fe+3 y Fe2O3 en el total de la muestra del mineral que se analizó

Facultad de Ciencias Químicas Procedimiento. Se tomaron tres alícuotas de 25 ml y se tituló utilizando KMnO4 0.1N el gasto fue de ml, ml y ml

Para la resolución de este problema se empleará la siguiente fórmula:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Para la resolución de este problema se empleará la siguiente fórmula: % Fe2O3 = ml gastados X N X meq / gs multiplicado X 100

% Fe2O3 = (32.4ml X 0.1N X /0.5 gs)100 = 51.84 % Fe2O3 = (32.6ml X 0.1N X /0.5 gs)100 = 52.16 % Fe2O3 = (32.2ml X 0.1N X /0.5 gs)100 = 51.52

% Fe2O3 prom = = 51.84 % Fe+3= (32.4ml X 0.1N X /0.5 gs)100 = 36.29 % Fe+3= (32.6ml X 0.1N X /0.5 gs)100 = 36.51 % Fe+3= (32.2ml X 0.1N X /0.5 gs)100 = 36.06 % Fe+3 prom = = % Fe+3

Yodometría y yodimetría
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Yodometría y yodimetría El Yodo es un reactivo muy utilizado en reacciones de oxido-reducción los oxidantes fuertes transforman al ion yoduro a triyoduro y los reductores fuertes lo convierten de triyoduro a yoduro

Métodos directos o yodimétricos
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Métodos directos o yodimétricos se utiliza una disolución patrón de yodo para valorar reductores fuertes y el medio comúnmente es débilmente ácido o neutro

Indirectos o yodométricos
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Indirectos o yodométricos En estos métodos lo que ocurre es que los oxidantes se determinan haciéndolos reaccionar con un exceso de yoduro; puesto que el yodo liberado se titula en disolución débilmente ácida con un reductor patrón.

Facultad de Ciencias Químicas Como puede observarse se habla del cambio del Yoduro a triyoduro y viceversa, ya que el ion triyoduro es la especie principal en que se encuentra el yodo en solución, sin embargo se acostumbra representar el ion triyoduro por el I2

Facultad de Ciencias Químicas El indicador por excelencia en estos métodos es el almidón el que se utiliza casi al final de la titulación y produce una coloración azul característica

Facultad de Ciencias Químicas El Yodo a su vez puede ser auto indicador ya que comunica una coloración amarilla al medio

Determinación Yodométrica de cobre
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación Yodométrica de cobre La determinación de sales de cobre en donde este trabaja con valencia dos se titulan con tiosulfato de sodio 0.1N

Facultad de Ciencias Químicas Se utilizan en este ejemplo gs de la muestra problema y se afora a 250 ml la técnica sugiere la adición de 1.5 a 2.0 g de KI por alícuota de 25 ml , para enseguida titular con la solución de tiosulfato de sodio 0.1N

las reacciones involucradas son: 2Cu+2 + 4I- → 2CuI↓ + I2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas las reacciones involucradas son: 2Cu+2 + 4I- → 2CuI↓ + I2 Si la sal fuera el Sulfato cúprico se tendría que: 2 CuSO4 + 4KI → K2SO4 +2 CuI↓+ I2

Facultad de Ciencias Químicas El yoduro cuproso es insoluble, y el ion yoduro que reacciona con el cobre se transforma en yodo y es el compuesto que se titula con el tiosulfato

Facultad de Ciencias Químicas la reacción es: 2 Na2S2O3 + I2 → Na2S4O6 + 2NaI El meq del cobre será igual a gs puesto que el cambio de valencia es igual a uno.

Facultad de Ciencias Químicas Calcule el % de cobre y sulfato de cobre presente en una muestra problema cuando de esta se pesaron gs enseguida se disolvieron en 250 ml, se utilizaron alícuotas de 25 ml y se efectuaron tres repeticiones

Facultad de Ciencias Químicas En la titulación los ml utilizados de Na2S2O N fueron 32.4ml, 32.6ml y 32,2 ml. PM CuSO4 = X 4 = 159.5 PA Cu+2 = 63.5

Facultad de Ciencias Químicas Como puede observarse en las reacciones anteriores el cambio de valencia del cobre es de +2 a +1 y por lo tanto el meq del cobre será igual a y el de CuSO4=

Para la resolución de este problema se empleará la siguiente fórmula:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Para la resolución de este problema se empleará la siguiente fórmula: % = ml gastados X N X meq / gs multiplicado X 100

%Cu+2=(32.4ml X0.1NX0.0635/ gs)100 = 36.52 %Cu+2=(32.6ml X0.1NX0.0635/ gs)100 = 36.74 %Cu+2=(32.2mlX0.1NX / gs)100 = 36.29

%Cu+2prom=( ) / 3 = % Cu +2 %CuSO4=(32.4mlX0.1NX0.159/ gs)100 = 91.53 %CuSO4=(32.6mlX0.1NX0.159 / gs)100 = 92.00 % CuSO4=(32.2mlX0.1NX0.159/ gs)100 = 90.87 % CuSO4prom =( )= 91.4 % Fe+3

Facultad de Ciencias Químicas Dicromatometría El dicromato de potasio es un oxidante utilizado en reacciones de oxidoreducción y requiere del uso de indicadores dentro de los cuales se puede enumerar, la difenilamina, la difenilbencidina, difenilaminosulfonato de bario.

Cr2O7-2+14 H++ 6 Fe+2 →2Cr+3 + 6 Fe +3 + 7H2O
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El método se emplea sobretodo para la determinación de fierro, se requiere que este se encuentre en forma de sales ferrosas y la reacción que se efectúa es: Cr2O H++ 6 Fe+2 →2Cr Fe H2O

Facultad de Ciencias Químicas Como podrá observarse en la reacción anterior el cromo pasa de valencia +6 a +3 por lo tanto el cambio de valencia es igual a 3 por cada uno de los cromos y como estos son dos el cambio total es igual a 6

Facultad de Ciencias Químicas Por lo que para calcular el peso equivalente se dividirá el peso molecular entre 6. PEg K2Cr2O7= 294 /6 = 49 g

Facultad de Ciencias Químicas En este caso también es necesario reducir el fierro III a fierro II para lo cual se utiliza el estaño y enseguida el mercurio para neutralizar el exceso de Sn con valencia dos las reacciones son las mismas que ya se vieron en parmanganimetría.

La reacción de reducción del Fe+3 → Fe+2 es la siguiente:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La reacción de reducción del Fe+3 → Fe+2 es la siguiente: Sn+2 +Fe+3 → Sn+4+Fe+2 La reacción de oxidación del Sn+2 → Sn+4 es la siguiente: 2 HgCl2 + Sn+2 → Hg2Cl2↓+ Sn+4 +2Cl-

Facultad de Ciencias Químicas No debe adicionarse un gran exceso de cloruro estanoso porque el Hg2Cl2 puede reducirse hasta mercurio libre, sin embargo como el precipitado de cloruro mercuroso es blanco y el mercurio es negro

Hg2Cl2↓+ Sn+2 → Hg + 2Cl- + Sn+4
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La presencia de un precipitado oscuro nos advierte que se deberá correr de nuevo la muestra. La reacción es: Hg2Cl2↓+ Sn+2 → Hg + 2Cl- + Sn+4

Facultad de Ciencias Químicas Se pesó una muestra de gs del mineral de fierro y se disolvió utilizando ácido clorhídrico y se llevó a un volumen de 250 ml y de ahí se tomaron alícuotas de 25 ml. Para efectuar la titulación

%=ml gastadosXNXmeq/gsmultiplicado X 100
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas %=ml gastadosXNXmeq/gsmultiplicado X 100 %Fe+2= 30.17X0.1050X0.056/5.423=0.0327X100 %Fe+2= 32.70% Fe+2 %Fe2O3= 30.17X X 0.080/ = X100 %Fe2O3 = 46.72

Análisis Volumétrico por Precipitación En este tema se tratan los métodos que tienen como base la formación de un compuesto insoluble y por esto se le denomina volumetría por precipitación y en ella se aprovecha el que los reactivos que intervienen en la reacción son sustancias solubles de las cuales conocemos su volumen y dentro de los productos se forma la sustancia insoluble y como de todos es sabido Toda reacción química cuenta con un cierto grado de irreversibilidad. Por tanto, la formación y dilución de precipitados depende de la constante de producto de solubilidad

Análisis Volumétrico por Precipitación
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Análisis Volumétrico por Precipitación

Facultad de Ciencias Químicas En este tema se tratan los métodos que tienen como base la formación de un compuesto insoluble y por esto se le denomina volumetría por precipitación

Facultad de Ciencias Químicas Los reactivos que intervienen en la reacción son sustancias solubles de las cuales conocemos su volumen y dentro de los productos se forma la sustancia insoluble

Facultad de Ciencias Químicas Debido a que toda reacción química cuenta con un cierto grado de irreversibilidad. la formación y dilución de precipitados depende de la constante de producto de solubilidad

Facultad de Ciencias Químicas La constante de producto de solubilidad (Kps) es un dato experimental obtenido a una temperatura constante, el cual nos indica en moles2 / lt2, el producto de las concentraciones de los iones que saturan un litro de solución

Facultad de Ciencias Químicas Para comprender la base sobre la que descansan la formación y la dilución de precipitados, no perdamos de vista el significado de solubilidad de una sustancia.

Facultad de Ciencias Químicas Recordemos que solubilidad es la cantidad máxima que de una sustancia puede admitir el solvente en condiciones de temperatura previamente definidas

Kps > PI La solución es no saturada.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Kps > PI La solución es no saturada. Kps = PI La solución es saturada. Kps < PI Comienza la precipitación

Facultad de Ciencias Químicas La Volumetría por precipitación tiene como principales reactivos los compuestos que tienen como componente la plata, y es por esto que se le conoce como argentometría

Facultad de Ciencias Químicas Fue utilizado por primera vez por el científico francés Gay – Lussac en 1832, el no utilizó sustancias indicadoras solo se guiaba, por la ausencia o formación del precipitado

Facultad de Ciencias Químicas Después de más de 20 años Mohr utilizó el cromato de Potasio como indicador incrementando de esta manera la eficiencia en la observación del punto de equivalencia

Facultad de Ciencias Químicas Esta técnica se aplicó a la determinación de iones cloruro principalmente empleando nitrato de plata y como indicador cromato de potasio

Facultad de Ciencias Químicas La limitante para el uso de esta metodología lo constituyen principalmente las sustancias indicadoras que aún no son muy numerosas

Facultad de Ciencias Químicas Siendo estas técnicas mucho menos numerosas que las ácido base o de oxido reducción

Las reacciones efectuadas en el método de Mohr son:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Las reacciones efectuadas en el método de Mohr son: AgNO3+NaCl→AgCl↓ +NaNO3 Kps = 1.8 X 10-10 AgNO3 +K2CrO4→Ag2CrO4↓ +2KNO3 Kps = 2 X

Facultad de Ciencias Químicas La Kps del cromato de plata es menor que la del cromato de potasio pero al calcular la concentración de los iones involucrados en la reacción muestra que se requiere una concentración ligeramente mayor para la precipitación del cromato de plata que para la del cloruro de plata

Facultad de Ciencias Químicas Y se observará primero un precipitado blanco de AgCl y después del punto estequiométrico aparece un precipitado rojo ladrillo que marca el fin de la primera reacción y el inicio de la segunda

Facultad de Ciencias Químicas Dentro de los factores que afectan la solubilidad de los compuestos se debe mencionar la temperatura, el solvente, la presencia de otros iones en la solución, y el pH

Facultad de Ciencias Químicas En este caso al igual que en las técnicas analíticas ácido base no existe cambio de valencia por lo que el valor de los equivalentes se obtienen de la misma forma

Facultad de Ciencias Químicas por ejemplo para calcular los mili equivalentes AgNO3 y NaCl se dividirá entre uno el peso molecular correspondiente

El Peso molecular del nitrato de plata es igual a 168 g y esto es lo que se requiere para preparar un litro de una solución 1N o 1M puesto que para calcular el peso equivalente, se dividiría el peso molecular entre uno

Facultad de Ciencias Químicas Si se requieren la preparación de 250 ml de AgNO3 0.1N podremos utilizar un conjunto de reglas de tres para efectuar el cálculo

Facultad de Ciencias Químicas 1M g 0.1M X = 16.8 g X X = 4.2 g

¿Cuanto de este se debiera pesar?
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La técnica que se empleará en el laboratorio sugiere pesar un poco más de esta sal 4.35g y titular empleando cloruro de sodio químicamente puro. ¿Cuanto de este se debiera pesar?

Facultad de Ciencias Químicas Recuerde que en el punto de equivalencia los meq del NaCl serán los mismos y que para minimizar errores el volumen a utilizar en la determinación del punto estequiométrico es de alrededor de 20 a 30 ml

Los meq en 20 ml de AgNO3 0.1N Meq AgNO3= 20 ml X 0.1 = 2 AgNO3
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Los meq en 20 ml de AgNO3 0.1N Meq AgNO3= 20 ml X 0.1 = 2 AgNO3 Meq AgNO3 = 30 ml X 0.1 = 3 AgNO3 gramos de NaCl en el rango establecido 2-3 meq de NaCl = 2 – 3 meq de AgNO3

La técnica recomienda de 0.1 a 0.2 g
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas PM NaCl = = 58.5 g = PEg NaCl 1 meq = 58.5 / 1000 = g 2 meq = X 2 = g 3 meq = X 3 = g La técnica recomienda de 0.1 a 0.2 g

Aplicando la fórmula N = gs/ meq X ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Si el analista pesó exactamente g calcule cual es la normalidad de la solución si se gastaron en la titulación 27.5 ml. Aplicando la fórmula N = gs/ meq X ml N= g / X 27.5 ml N = / = N AgNO3

Facultad de Ciencias Químicas Las curvas de titulación para técnicas analíticas volumétricas por precipitación son muy similares a las ya vistas en el tema de volumetría ácido base, pero en el punto de equivalencia el valor de la Kps es la que se toma en consideración

Facultad de Ciencias Químicas Después de éste punto la concentración de iones planta influirá en la concentración de iones cloruro presentes en el medio. En este caso se toma en consideración el potencial ya sea del anión o del catión de acuerdo lo que se desea detectar

Facultad de Ciencias Químicas Para construir la curva de titulación se utilizan 50 ml de la solución de NaCl 0.1N y una solución de 0.1N de AgNO3 Construya una curva de titulación obteniendo en este caso el potencial cloruro

La reacción que se efectúa es: NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + Na+ + NO-3
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La reacción que se efectúa es: NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + Na+ + NO-3

Facultad de Ciencias Químicas Punto inicial En este punto solo existen los meq de NaCl que se han adicionado con los 50 ml de la solución 0.1N en este punto todavía no ocurre ninguna reacción entre el ion plata y cloruro

y por lo tanto existen 5 meq de NaCl
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas y por lo tanto existen 5 meq de NaCl N = meq/ ml de donde meq = N X ml = 50 ml X 0.1N = 5 meq NaCl

Cuando se adicionaron 20 ml de la solución de AgNO3
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Cuando se adicionaron 20 ml de la solución de AgNO3 Los equivalentes adicionados son : meq = N X ml sustituyendo Meq AgNO3 = 0.1N X 20 ml = 2 meq AgNO3 meq NaCl = 5 meq NaCl – 2 AgNO3 = 3 NaCl

pCl = - log [Cl- ] = - log [0.04285] = 1.36
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El Cloruro de sodio es una sal fuertemente ionizable de donde Cl- se encuentran prácticamente en libertad y su concentración es igual a la cantidad de los mismos entre el volumen total N Cl- = 3meq / 70 ml = pCl = - log [Cl- ] = - log [ ] = 1.36

Facultad de Ciencias Químicas Punto de equivalencia En este punto se han adicionado ya 5 meq de nitrato de plata y por lo tanto el ion plata a reaccionado con otros 5 meq de cloruro para formar 5 meq de cloruro de plata

La reacción que se efectúa es: NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + Na+ + NO-3
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La reacción que se efectúa es: NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + Na+ + NO-3 Por lo tanto: Kps = 1.8 X 10 – 10 = [Ag+][ Cl-] = [X][X] = X2 = √ 1.8 X 10 – 10 =1.34 X 10 – 5 pCl-= - log [Cl-] = - log [1.34 X 10 -5] = 4.87

Después del punto de equivalencia
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Después del punto de equivalencia Se incrementa la concentración de iones plata y estos por efecto de ion común inciden sobre la concentración de iones cloruro

NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + Na+ + NO-3
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas NaCl + AgNO3 → AgCl↓ + Na+ + NO-3 AgNO3→ Ag+ + NO-3 De acuerdo al principio de Lechatelier la reacción se hace más completa

Kps=1.8 X 10 – 10 = [Ag+][ Cl-] = [10X0.1/110][X]
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Kps=1.8 X 10 – 10 = [Ag+][ Cl-] = [10X0.1/110][X] [X] =1.8 X 10 – 10/ [10 X 0.1/ 110] [X] = 1.8 X 10 – 10 / [9.09X 10 -3] X = 1.9X 10 -8 pCl = -log [1.9X 10 -8] = 7.72

Se utilizan el Cromato de Potasio método de Mhor
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Indicadores Se utilizan el Cromato de Potasio método de Mhor las sales Férricas método de Volhard indicadores de adsorción en el método de Fajans

H+ + 2CrO4-2 → 2HCrO4- → + Cr7O4 -2 + H2O
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Método de Mhor se puede emplear con éxito a un pH que va de 6 a 10 ya que a un pH más ácido se forma el ácido HCrO-4 que tiene una Ki 3.2 X 10-7, lo que le permite formarse a pH francamente ácidos H+ + 2CrO4-2 → 2HCrO4- → + Cr7O H2O

Facultad de Ciencias Químicas Al disminuir la concentración de iones cromato en el medio incrementa la cantidad de iones plata que se requieren para que la precipitación de cromato de plata se pueda lograr

Facultad de Ciencias Químicas lo que trae como consecuencia un error en la titulación cuando el pH es por arriba de diez se precipita la plata formando óxidos de plata

Facultad de Ciencias Químicas Esta Técnica denominada método de Mhor se puede aplicar a las determinaciones de bromuros y también de cianuros en soluciones ligeramente alcalinas

Facultad de Ciencias Químicas En el caso de yoduros y de el tiocianato no se puede emplear una titulación directa debido a los efectos de adsorción ni se puede utilizar en la valoración de soluciones de nitrato de plata

Facultad de Ciencias Químicas Aunque en el último caso se lograr su determinación, por titulación indirecta utilizando un exceso HCl de concentración conocida y después se retrotitla utilizando el cromato de potasio como indicador

Facultad de Ciencias Químicas El porque precipita primero el AgCl y después el Ag2CrO4 se debe a la cantidad que necesita cada una de estas sales para dar comienzo a su precipitación

Kps = 1.8 X 10 – 10 = [Ag+][ Cl-] = [X][X] = X2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Kps = 1.8 X 10 – 10 = [Ag+][ Cl-] = [X][X] = X2 X = √ 1.8 X 10 – 10 =1.34 X 10 – 5 Kps Ag2CrO4 = 1.9 X → [2Ag+]2[ CrO4-2 ] 1.9 X = [2X] 2 [X] = 4X3 = 3√ 1.9 X /4 X = 7.8 X 10– 5

Facultad de Ciencias Químicas Método de Volhard Volhard descubrió un método por medio del cual se determina la plata en forma directa empleando una solución de concentración conocida de sulfocianuro de potasio y se forma un precipitado de AgSCN

Facultad de Ciencias Químicas La Kps del KCNS= 1.0 X 10-12 se emplea como indicador una sal férrica con el objeto de que el fierro presente en la solución reaccione con el sulfocianuro para dar como resultado un ion complejo color rojo.cuya Kf es 1 X 10 2

Facultad de Ciencias Químicas El método de Volhard Sirve también para determinar Cl- por retrotitulación empleando un exceso conocido de AgNO3. Primero se forma el precipitado de cloruro de plata y éste se separa por precipitación Ag+ Cl- → AgCl ↓

Fe+3 + SCN-→ Fe(SCN)+2 rojo
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El exceso de plata se titula utilizando el sulfocianuro de potasio KCNS en presencia de una sal férrica que trabaja como indicador Ag+ + SCN- →AgSNC↓ Fe+3 + SCN-→ Fe(SCN)+2 rojo

Facultad de Ciencias Químicas Es aconsejable que se realice en un medio ácido para evitar la hidrólisis del Fe+3 lo que es una ventaja si se recuerda que con el método de Mhor, la reacción no debe realizarse a un pH por debajo de 6.

Facultad de Ciencias Químicas Los bromuros y yoduros también pueden determinarse utilizando éste método y como sus sales de plata son más insolubles que el sulfocianuro de plata no es necesario separar el precipitado, como se requiere en la determinación de cloruros

Facultad de Ciencias Químicas En la determinación de cloruros se puede utilizar nitrobenceno (C6H5NO2) el cual se adiciona poco a poco y se agita con el objeto de que este recubra al cloruro de plata antes de la retrotitulación aislandolo de manera eficiente

Facultad de Ciencias Químicas Método de Fajans Fajans encontró que algunos compuestos orgánicos como la Fluoresceína podrían servir como indicadores para las titulaciones con nitrato de plata

La explicación de su eficiencia
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La explicación de su eficiencia Las partículas de AgNO3 finamente divididas tienden a adsorber a algunos iones cloruro que en ese momento se encuentran en exceso

Facultad de Ciencias Químicas Por lo que las partículas de AgCl se encuentran cargadas negativamente, lo que atraen a los iones positivos de la solución formando una nueva capa de adsorción cuya fuerza de atracción es menor que el de la primera

Facultad de Ciencias Químicas Pero al seguir adicionando AgNO3 llega un momento en que los Ag+ están en exceso y desplazan a los Cl- de la primer capa de adsorción y entonces las partículas se cargan positivamente

Facultad de Ciencias Químicas Por lo que la fluoresceína que es un ácido orgánico débilmente ionizable es atraída a la superficie del cloruro de plata, la fluoresceína se representa como HFI y en estado ionico FI-

el pH que debe existir en el medio va de 7 a 10
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La unión de fluoresceína con los iones planta en la superficie del NaCl ↓ blanco cambia a un color rosa con lo que se aprecia el punto estequiométrico de la reacción el pH que debe existir en el medio va de 7 a 10

Factores a considerar en Indicadores de Adsorción
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Factores a considerar en Indicadores de Adsorción Mientras más superficie presente el precipitado que se está formando será mayor la adsorción de los iones y del indicador en la superficie y por lo tanto la respuesta es más visible

Facultad de Ciencias Químicas Es por esto que se debe favorecer que las partículas formadas sean pequeñas y se debe evitar que el precipitado coagule al formar partículas muy grandes

Facultad de Ciencias Químicas Para evitar la coagulación pueden utilizarse coloides de protección, como pudiera ser la dextrina

Facultad de Ciencias Químicas El pH es un factor de suma importancia ya que los indicadores de adsorción son ácidos o bases débiles por lo que su ionización debe favorecerse utilizando el pH más adecuado

Facultad de Ciencias Químicas El grado de adsorción de los diferentes indicadores con respecto al precipitado de que se trate debe de tomarse en consideración porque la adsorción se debe dar principio un poco antes del punto de equivalencia para que se incremente al llegar a ese punto

la capa primaria antes de que se alcance el punto de equivalencia
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El enlace no debe ser demasiado fuerte por que puede lograr desplazar al ion que se adsorbió en la capa primaria antes de que se alcance el punto de equivalencia

Facultad de Ciencias Químicas Por ejemplo la eosina puede utilizarse como indicador en la titulación con nitrato de plata de yoduros o bromuros por que es más fuerte la fuerza de atracción entre ellos que la que se logra con los cloruros y obviamente en este caso no es posible utilizarlo

Facultad de Ciencias Químicas La carga del ion indicador debe ser diferente a la del ion que se adiciona como titulante para que la adsorción se efectúe cuando exista un exceso de este reactivo

Facultad de Ciencias Químicas Por eso la fluoresceína se utiliza como indicador en una titulación en que el reactivo titulante es el nitrato de plata

Facultad de Ciencias Químicas En este ejemplo se utilizará como indicador un ml de cromato de potasio al 5% el peso de la muestra fue de gs y la muestra problema se solubiliza y afora a 250 ml utilizando agua libre de cloruros

Facultad de Ciencias Químicas Se toma una alícuota de 25 ml y como reactivo titulante se utiliza el nitrato de plata 0.1M. La concentración alta de K2CrO4, puede dificultar el apreciar el cambio de coloración en el punto de equivalencia

Facultad de Ciencias Químicas Qué concentración de Cromato de potasio se está suguiriendo de acuerdo a la técnica antes descrita?. 100ml de sol gs 1 000 ml X = 50 gs PM K2CrO4 = 39X X 4 = 194 gs 1M g X g X = M

De esta solución se adiciona solo 1 ml a 25 ml de la muestra problema
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas De esta solución se adiciona solo 1 ml a 25 ml de la muestra problema Por lo tanto la concentración será igual a: M1V1 = M2 V2 de donde M2 = M1V1 / V2 = 0.257M X 1 ml / 25 = M

Facultad de Ciencias Químicas La concentración de Cromato de Potasio que se suguiere utilizar varía de a 0.01 M, por lo tanto la concentración señalada por la técnica se encuentra en el limite superior

Facultad de Ciencias Químicas Se pesó una muestra de gs de una presentación comercial de NaCl y se disolvió para llevarse luego a un volumen de 250 ml y de ahí se tomaron alícuotas de 25 ml.

Facultad de Ciencias Químicas Para efectuar la titulación se gastaron 34.5, 34.7 y 34.3 ml de AgNO Calcule los gramos de ion cloruro en la muestra empleada así como el % en que éste se encuentra

N = meq / ml de donde meq = N X ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Para calcular los gramos de Cl.- en cada una de las alicuotas se utiliza la formula N = meq / ml de donde meq = N X ml

Sustituyendo meq Ag+ = N X ml = 0.1028 X 34.5 = 3.5456 de donde
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Sustituyendo meq Ag+ = N X ml = X 34.5 = de donde meq de Ag+ = meq de Cl-

Facultad de Ciencias Químicas Si un meq de Cl-= cuantos gramos de este ion existen en la solución. 1 meq de Cl meq de Cl X X = gs en 25 ml.

Facultad de Ciencias Químicas por lo tanto en 250 ml se encontraran esto se calcula por medio de una regla de tres directa 25 ml 250 ml X

Facultad de Ciencias Químicas Y por medio de otra regla de tres se calcula % en que se encuentra en la muestra problema gs 1.259 gs X X = %

gs = # de meq X valor en gs de un meq Alícuota 1
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Otra manera de resolver este problema es utilizando la siguiente fórmula gs = # de meq X valor en gs de un meq Alícuota 1 gs = # de meq X valor en gs de un meq = X = g/25ml Cl-

Facultad de Ciencias Químicas Alícuota 2 gs = # de meq X valor en gs de un meq = X = g/25ml Cl- Alícuota 3 gs = # de meq X valor en gs de un meq = X = g/25ml Cl-

Por lo tanto el promedio será:
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas gs= # de meqXvalor en gs de un meq = X = g/25ml Cl- Por lo tanto el promedio será: gs Cl- = g g g gs Cl- = / 3 = g/25ml Cl-

Facultad de Ciencias Químicas Sin embargo g es la cantidad de ion cloruro presente en 25 ml mientras que el total de la muestra se disolvió en 250 ml por lo que al multiplicarse por 10 se obtiene el total de gs de ion cloruro presentes en la muestra problema

por medio de una regla de tres.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas por medio de una regla de tres. 25 ml g 250 ml X =

Para calcular el porcentaje se tiene: 2.324 gs 100 %
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Para calcular el porcentaje se tiene: 2.324 gs % X = % Cl-

Análisis Volumétrico por formación de iones complejos
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Análisis Volumétrico por formación de iones complejos

Facultad de Ciencias Químicas La formación de iones complejos sembró la duda en los científicos del siglo pasado, respecto a como se unían las diferentes elementos que forman un compuesto, ya que la unión que se advierte entre ellos no concordaba con las valencias que comúnmente emplean

Facultad de Ciencias Químicas La teoría de coordinación de Warner menciona que la mayoría de los elementos presentan dos tipos de valencia, y se denominan valencia primaria y valencia secundaria

Facultad de Ciencias Químicas El primer tipo corresponde al número de oxidación y la segunda al número de coordinación del elemento, por ejemplo en el caso del Co este tiene una valencia primaria 3 y una valencia secundaria 6

Se acostumbra representar de la siguiente forma [Co(NH3)6]Cl
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se acostumbra representar de la siguiente forma [Co(NH3)6]Cl de esta manera se indica que el ion cloro no forma parte del complejo pero estabiliza las cargas mientras que el complejo estará formado por el cobalto y el amonio

Facultad de Ciencias Químicas Las moléculas o iones que rodean al metal se denominan ligandos, regularmente cuando la valencia del metal es 1 el número de coordinación es 2 cuando la valencia es 2 el número de coordinación es 4 y cuando la valencia es 3 el número de coordinación es 6

electrones al catión, que funge como ácido
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas La reacción que origina un complejo puede considerarse como una reacción ácido base de Lewis en la que el ligando actúa como base, donando un par de electrones al catión, que funge como ácido

Facultad de Ciencias Químicas Para que la reacción de formación de iones complejos pueda utilizarse en titulaciones volumétricas se requiere que la constante de formación del compuesto sea grande regularmente mas de 10 8

Facultad de Ciencias Químicas Por ejemplo el ion cobre con valencia dos reacciona con el amoniaco formando un complejo de color azul intenso de la siguiente manera: Cu+2 + 4NH3 → Cu(NH3)4+2

Facultad de Ciencias Químicas En este tipo de compuestos la reacción tiene lugar en varios pasos y a cada una de ellas corresponde una constante de equilibrio

Facultad de Ciencias Químicas Para este caso la reacción se efectúa en cuatro pasos y para calcular la constante global de la reacción se multiplican entre si

Kf = [Cu(NH3)4+2]/[ Cu+2][ NH3]4
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Kf = K1K2K3K4 = 8.1 X 10 12 Kf = [Cu(NH3)4+2]/[ Cu+2][ NH3]4 Los ligandos se denominan monodentados si solo cuentan con un par electrónico sin compartir como en el caso del :NH3

Facultad de Ciencias Químicas NH3 mientras que se denominan bidentados a los ligandos que poseen dos grupos capaces de formar dos enlaces con el metal

Facultad de Ciencias Químicas Como este es el caso de la etilendiamina en donde los dos átomos de nitrógeno tienen un par de electrones sin compartir

Facultad de Ciencias Químicas Al reaccionar 2 moléculas de etilendiamina con un átomo de cobre con valencia 2 forman un par de anillos denominados quelato, por lo tanto la molécula orgánica es el agente quelante y el compuesto formado se denomina quelato

Facultad de Ciencias Químicas Las aplicaciones que en Química Analítica tienen los agentes quelantes en titulaciones volumétricas ha ido creciendo a través de los años

Facultad de Ciencias Químicas Dentro de los reactivos más utilizados se encuentra el ácido etilen diamino tetraacético AEDT que es un ligando hexadentado, que se puede coordinar mediante sus dos nitrógenos y sus cuatro grupos carboxílicos

Facultad de Ciencias Químicas Los reactivos que se utilizan en el laboratorio para la preparación de soluciones tienen una concentración bien definida y se presentan regularmente en estado sólido o en soluciones concentradas

Preparación de una solución de AEDT 0.01M
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Preparación de una solución de AEDT 0.01M Regularmente se emplea la sal disódica del ácido etilen diamino tetraacético, la relación en cuanto a la reacción es de uno a uno

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto la reacción se efectúa entre una molécula del reactivo y un ión del metal, la formula condensada de la sal es Na2N2O8C10H14.2H2O

Facultad de Ciencias Químicas De aquí se calcula el Peso Molecular para saber la cantidad de la sal que se requiere para la preparación de un litro de solución 0.01M

por lo tanto si la solución a preparar es 0.01M se tiene que: 1 M 372g
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas PM =23X2+14X2+16X8+12X10+14X X 2 = 372 g por lo tanto si la solución a preparar es 0.01M se tiene que: 1 M g 0.01M X = 3.72 g

Si se requiere de la preparación de 500 ml 1000 ml 3.72 g
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Si se requiere de la preparación de 500 ml 1000 ml g 500 ml X = 1.86g Na2N2O8C10H14.2H2O

Facultad de Ciencias Químicas La técnica que se sigue en el laboratorio recomienda pesar g libre de humedad el reactivo puede utilizarse como patrón primario, lo que se puede lograr si esta se ha desecado a 80º C

Facultad de Ciencias Químicas Las curvas de valoración son útiles para efectuar la elección del mejor indicador paraeste caso y se toma en cuenta el potencial del metal (pM) en el punto de equivalencia y el pH del medio

Facultad de Ciencias Químicas Para la elaboración de la curva de titulación con la que se ejemplifica se toman 50 ml de una solución de nitrato de calcio M y se titula con una solución de AEDT (Na2N2O8C10H14.2H2O ) M a un pH= 10

Facultad de Ciencias Químicas En este caso la solución es molar por lo que la formula que se utiliza para el cálculo de los milimoles de las sustancias involucradas en la reacción es M = moles / lt o M = mmoles/ml

pCa = - log [Ca+2] = - log [0.01] = 2.0
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Punto Inicial Mmoles Ca+2 = 50 ml X 0.01 = 0.5 de donde M = 0.5/50 = 0.01 pCa = - log [Ca+2] = - log [0.01] = 2.0

mmoles ADET = 40 X 0.01 = 0.4 milimoles
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Adición de 40 ml de AEDT mmoles ADET = 40 X 0.01 = 0.4 milimoles mmoles [Ca+2 ]= 0.5 – 0.4 = 0.1 M = 0.1/ 90 = pCa = - log [Ca+2 ] =- log[0.0011] = 2.95

En el Punto de equivalencia
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas En el Punto de equivalencia En este punto los mmoles de los reactivos involucrados serán los mismos es decir 5.0 mmoles del ion calcio y 5 mmoles de AEDT y por lo tanto se habrán formado 5 mmoles del ion complejo

Facultad de Ciencias Químicas De los reactivos presentes en el medio solo existirán en libertad los necesarios para cumplir con la constante de estabilidad a la temperatura a que se realiza la reacción

Kf = 2X1010 = [My2 ] / [X][X] = [My2 ] / [X2 ] [ X2 ] = [My2] / 2X1010
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Kf = 2X1010 = [My2 ] / [X][X] = [My2 ] / [X2 ] [ X2 ] = [My2] / 2X1010 [ X ] = √ [My2 ] / 2X1010 [ X ] = √ 0.005/ 2X1010 = 5X10-7 = [Ca+2 ] p Ca+2 = - log [Ca+2 ] = - log [5X10-7 ] = 6.3

Después del Punto de equivalencia
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Después del Punto de equivalencia el exceso de EDTA adicionado aporta lo que por efecto de ión común incide en la concentración de los iones calcio en libertad

mmoles EDTA = 50.1 X 0.01 = 0.501 milimoles
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas mmoles EDTA = 50.1 X 0.01 = milimoles mmoles EDTA= 0.501–0.5=0.001M=0.001/ 101 mmoles EDTA = 9.9 X ADET [MY-2] = 0.5/ 100 = 0.005 Kf = [MY-2] / [Ca+2] [Y] = 2 X 1010

Kf = 2 X 1010 = [0.005] / [0.001] [Ca+2 ] despejando
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Sustituyendo Kf = 2 X = [0.005] / [0.001] [Ca+2 ] despejando [Ca+2 ] = [MY-2 ] / Kf [0.5]/ 2 X [9.9 X 10-6] [Ca+2 ] = 0.005/1.98X105 = 2.5 X 10-8 pCa = - log [Ca+2 ] = - log. [2.5 X 10-8 ]= 7.59

Facultad de Ciencias Químicas En la elección del indicador se toma en consideración el (pM) y (pH), la cantidad utilizada debe ser lo más pequeña posible por que de esta manera se percibe mejor el cambio de coloración en el punto de equivalencia

Facultad de Ciencias Químicas Estos indicadores son de naturaleza orgánica, debe cuidarse que el complejo formado no sea demasiado estable y que el pH a que se efectúa la reacción no minimice la efectividad de la observación

Facultad de Ciencias Químicas Puede minimizarse la efectividad del indicador Debido a la reacción que posiblemente pudiera tener este con los iones hidrógeno presentes o la coloración que a su vez pudiera darse por efecto del pH

Facultad de Ciencias Químicas Uno de los indicadores más comúnmente utilizados es el eriocromo T o negro de erio-cromo que pertenece al grupo de colorantes dihidroxidinaftilazóicos, en donde los hidrógenos proceden del grupo -HSO3 y los pertenecientes a los oxhidrilos

Facultad de Ciencias Químicas para utilizar el negro de eriocromo se recomienda hacer una mezcla del indicador en polvo y de cloruro de sodio en la proporción de 1 a 100 y en la titulación se emplean pequeñísimas cantidades del orden de 2 a 3 decigramos

Facultad de Ciencias Químicas La murexida es una sal de amonio del ácido purpúrico en medio alcalino forma compuestos coloridos, por ejemplo en la determinación de calcio a un pH ≈ 12 este compuesto de color rosado a violeta

Facultad de Ciencias Químicas El murexida también se utiliza en las determinaciones de níquel, cobre y cobalto con valencia 2 y Ce con valencia 3 con ellos forma complejos cuyo color va del amarillo al azul violáceo

Facultad de Ciencias Químicas Dentro de los reactivos que pueden utilizarse en la formación de iones complejos destaca el EDTA puesto que es un reactivo que independientemente de la carga del catión la reacción siempre se efectuará respetando la relación 1

Observe la relación 1 a 1 Ag+ + Y-4 → AgY-3 Zn++ +Y-4 → ZnY-2
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Observe la relación 1 a 1 Ag+ + Y-4 → AgY-3 Zn++ +Y-4 → ZnY-2 Ca++ +Y-4 → CaY-2 Al+++ +Y-4 → CaY-

Facultad de Ciencias Químicas El EDTA es un reactivo que forma quelatos estables con muchos cationes ya que cuenta con diferentes sitios dentro de su molecula capaces de reaccionar y esto constituye la base de un buen número de métodos analíticos

Facultad de Ciencias Químicas Estos métodos pueden ser titulaciones directas o indirectas, estas últimas se emplean en el caso en que la reacción entre el catión y el EDTA es lenta o cuando no se cuenta con el indicador apropiado

Facultad de Ciencias Químicas Se utilizan algunos otros reactivos en determinaciones cuantitativas por formación de iones complejos, dentro de los cuales destacan el cianuro en la determinación de iones plata, por formación del complejo Ag(CN)2- etc.

Facultad de Ciencias Químicas El amoniaco en la determinación del ion cobre formando Cu(NH3)4++ los iones cloruro en la determinación del mercurio Hg(Cl)4-2 etc.

Facultad de Ciencias Químicas Determinación de Zinc El pH es un factor que incide fuertemente en la formación de complejos y en el caso del EDTA se requiere un pH de mayor de 10 para que la forma Y-4 predomine y el Zn tiende a formar con el un precipitado

Facultad de Ciencias Químicas La formación de precipitados no es característico solo del Zn sino que mucho otros también lo presentan debido a que se forman óxidos e hidróxidos insolubles

Facultad de Ciencias Químicas Para evitarlo se utiliza una solución con concentraciones altas de amonio y de cloruro de amonio, asegurando de esta manera la reacción completa entre éste el Zn y el titulante debido a la formación de un aminocomplejo con zinc II que evita la formación de el hidróxido de Zinc.

Zn(NH3)4++ + HY-3 → ZnY-2 + 3NH3 + NH4+
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Zn(NH3)4++ + HY-3 → ZnY-2 + 3NH3 + NH4+ Como en toda reacción las formas involucradas son variadas ejemplo Zn(NH3)2++ , Zn(NH3)3++

Facultad de Ciencias Químicas En la determinación de Zinc se pesaron g y se disolvieron en agua y se titularon con AEDT 0.011M calcule los gr y el % de zinc existente en la muestra cuando del reactivo precipitante se utilizaron 48.6, 48.2, 48.1 ml respectivamente en cada una de las alícuotas utilizadas

% = ml gastadosX MX mmol/ gs X 100 Sustituyendo
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas mlp = = / 3 = 48.3 Empleando la formula % = ml gastadosX MX mmol/ gs X 100 Sustituyendo % Zn++ =(48.3 ml X 0.011M X 0.065/ ) 100 % Zn++= %

Determinación de Magnesio
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación de Magnesio En la titulación de Mg utilizando EDTA se emplea regularmente como indicador negro de eriocromo (este indicador es inestable en solución por lo que debe prepararse en el momento en que se utiliza)

Facultad de Ciencias Químicas El indicador actúa cambiando de coloración cuando se une a un ion metálico, debido a esto la reacción se puede representar de la siguiente forma: MgIn + EDTA → MgEDTA + In

Facultad de Ciencias Químicas El color del Indicador unido al ion magnesio es rojo mientras que después del punto de equivalencia el indicador queda en libertad éste presenta una coloracion azul. Por lo tanto el vire en este caso va de rojo a azul, ese sería el caso del siguiente ejemplo

Facultad de Ciencias Químicas En la determinación del Magnesio y azúfre presente en un compuesto sal de epson grado industrial se pesó 1.0 g se disolvió en agua y se tituló con una solución de EDTA M calcular los gramos y el porcentaje de Mg existente en la muestra cuando del reactivo precipitante se utilizaron en promedio 38.1ml

% = ml gastados X M X mmol / gs X 100
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Empleando la formula % = ml gastados X M X mmol / gs X 100 Sustituyendo % Mg++ =(38.1 ml X 0.02 M X 0.024/ 0.1) 100 % Mg++ =18.28 %

Facultad de Ciencias Químicas La sal de epson es un sulfato de magnesio heptahidratado por lo tanto existe una relación estequiométrica entre la cantidad de Mg y S presente en esta sal, lo que se aprovecha para calcular el % del otro elemento

Facultad de Ciencias Químicas PM MgSO4.7H2O = = 246 g Por lo tanto 24 gs de magnesio siempre se encontrarán unidos a 32 gramos de azufre en esta sal por lo que el porcentaje de este último compuesto se puede calcular por medio de una regla de tres directa

Facultad de Ciencias Químicas X X = % a partir los datos encontrados se puede calcular la cantidad en gramos de Mg y S.

Facultad de Ciencias Químicas 1 gr % X X = g Mg X % X = g S

Determinación de Niquel
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación de Niquel En la determinación por retroceso se emplea un exceso de EDTA de concentración conocida y se titula con una solución patrón de un ion metálico que en este caso pudiera ser una solución patrón de Zinc a un pH de 5.5 y como indicador anaranjado de Xilenol

Facultad de Ciencias Químicas Un gramo de la muestra se disuelve en 250 ml y de la solución problema se toman alicuotas de 50 ml y se tratan con 50 ml de EDTA M y se requieren 36.3 ml de la solución de zinc M calcular los gramos y el % p/v de niquel presentes en la muestra problema

Se calculan los mmoles de EDTA utilizando la fórmula M = mmoles/ ml
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se calculan los mmoles de EDTA utilizando la fórmula M = mmoles/ ml Despejando se tiene que mmoles de EDTA= MXml Mmoles de EDTA = MX 50 ml= 2.48

Facultad de Ciencias Químicas Se emplea la misma formula para determinar los mmoles de Zn adicionados mmoles Zn ++ = M X ml Mmoles de Zn ++= M X 50 ml = 1.185 Mmoles de Ni++ = 2.48 – = 1.295

PA Ni = 58.69 por lo tanto un mol = 58.69 g y un mmol = 0.058 g
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas PA Ni = por lo tanto un mol = g y un mmol = g 1 mmol g X X = g en 50 ml

Facultad de Ciencias Químicas Ahora se calcula cuanto existe en los 250 ml en que se disolvió el gramo de muestra problema. g 50 ml X ml X = g 1 g % g X X = %

Métodos Gravimétricos
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Métodos Gravimétricos

Facultad de Ciencias Químicas El análisis gravimétrico se ha empleado para la determinación de una gran cantidad de sustancias y las investigaciones realizadas en este ámbito con respecto a la formación de precipitados es muy extenso

Facultad de Ciencias Químicas El procedimiento parte de la muestra problema y de un reactivo en solución que darán por resultado una sustancia insoluble que sea fácil de filtrar de composición constante y sin impurezas

Facultad de Ciencias Químicas A medida que la sustancia que precipita se alega de las propiedades antes descritas el resultado será menos confiable

Facultad de Ciencias Químicas El uso de técnicas apropiadas ayuda a mejorar las propiedades deseables en los precipitados que resultan de los análisis gravimétricos, y son estos de tal exactitud que han servido para determinar el peso atómico de algunos elementos

Facultad de Ciencias Químicas T.W. Richards y colaboradores recibieron el Premio Nóbel por haber encontrado los PA Cl, Ag, y N, trabajo que marcó la pauta para la determinación de los pesos atómicos de muchos elementos más

Facultad de Ciencias Químicas Es Una técnica muy antigua que requiere de muy poco equipo, pero es muy meticulosa y consume mucho tiempo

Facultad de Ciencias Químicas El tamaño de las partículas de un precipitado reviste primordial importancia, puesto que si son muy pequeñas, pasarán por los poros del papel filtro y si son un poco más grandes lo taparán

Facultad de Ciencias Químicas Mientras que si son más grandes que los poros se posaran en la superficie y permitirán el paso del líquido y una buena separación de la sustancia insoluble formada

Facultad de Ciencias Químicas En un proceso de precipitación, la velocidad con que se forma el precipitado es determinante en el tamaño de las partículas que lo constituyen

Facultad de Ciencias Químicas Ya que ha mayor velocidad se formarán mayor número de núcleos y si estos son muchos las partículas son más pequeñas

Facultad de Ciencias Químicas Por lo tanto en gravimetría se requiere mayor tamaño de partícula por lo que la velocidad deberá ser menor

Facultad de Ciencias Químicas El proceso de formación de un precipitado presenta dos etapas, la nucleación que constituye el proceso en que las moléculas se forman se unen entre si formando pequeños agregados y el crecimiento de la partícula que implica la unión de más moléculas al núcleo

Facultad de Ciencias Químicas Para incrementar el crecimiento de los cristales se puede utilizar de una fuerte agitación y temperaturas altas que permitan la formación de cristales mayores

Facultad de Ciencias Químicas El pH también puede manipularse para que incida en un mayor tamaño de los cristales, así como la adición de iones que puedan formar iones complejos

Facultad de Ciencias Químicas La precipitación como método para la determinación cuantitativa de una sustancia que al final deberá medirse utilizando una balanza analítica, pudiera dar por resultado una serie de errores

Facultad de Ciencias Químicas la capacidad de la sustancia que precipita para retener moléculas de agua que al formar parte del peso de la muestra alterarían los resultados obtenidos

Facultad de Ciencias Químicas Los cálculos gravimétricos relacionan estequiometricamente los moles del producto con los moles del reactivo y con los del producto de la reacción

Facultad de Ciencias Químicas El factor gravimétrico es la relación que existe entre el peso atómico o molecular de la sustancia que se va a determinar y el peso molecular del precipitado

Facultad de Ciencias Químicas Por ejemplo el factor gravimétrico que se emplearía en la determinación de plata por precipitación con cloruros será el resultado de dividir el peso atómico de la plata entre el peso molecular del cloruro de plata puesto que la reacción sería

AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas AgNO3 + NaCl → AgCl↓ + NaNO3 F.G. = Ag/ AgCl = 108 / =

(NH4)2HAsO4 + MgCl2 + NH4OH + 5H2O → (NH4)2 MgAsO4 .6 H2O + 2NH4Cl
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas En la Determinación de Arsénico la reacción de formación del arseniato de amonio y magnesio es la siguiente: (NH4)2HAsO4 + MgCl2 + NH4OH + 5H2O → (NH4)2 MgAsO4 .6 H2O + 2NH4Cl

El precipitado después de filtrado se lleva a calcinación y se obtiene
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas El precipitado después de filtrado se lleva a calcinación y se obtiene (NH4)2MgAsO4.6 H2O→Mg2As2O7+ 7H2O +2NH3 F.G. = 2As/ Mg2As2O7 = 150 / =

Facultad de Ciencias Químicas Se pesan g de una sal de cloro se disuelve en agua y se utiliza como reactivo precipitante un exceso de nitrato de plata, el precipitado se lavó seco y pesó obteniéndose un peso igual a g calcule el % de Cloro en la muestra problema

gs de Cl = g de precipitado X F.G.
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas AgNO3 + Cl-→ AgCl↓ + NaNO3 factor gravimétrico = por lo tanto se multiplica el valor del factor gravimétrico por el peso del compuesto obtenido gs de Cl = g de precipitado X F.G. gs de Cl = X =

Facultad de Ciencias Químicas El peso de la muestra fue y por lo tanto este peso es el 100% para calcular el % de cloro en la muestra tenemos que: g g X = 35.7 % Cl

Facultad de Ciencias Químicas Este ejemplo puede resolverse de forma diferente, primero se calcula el peso del cloro existente en la muestra por medio de una regla de tres.

utilizando la formula: % Cl = (Peso de Cl / Peso de la muestra) 100
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas 143.5 gs AgCl Cl. gs AgCl X = utilizando la formula: % Cl = (Peso de Cl / Peso de la muestra) 100 % Cl = ( / ) 100 = 35.7

Facultad de Ciencias Químicas Curva de Pirólisis Se ejemplifica con algunos datos acerca de la curva de pirolisis resultado de la calcinación de algunas muestras de oxalato de calcio

Facultad de Ciencias Químicas En la curva se puede apreciar que cuando este se encuentra como CaC2O4.H2O presenta estabilidad a 100ºC la perdida de agua se presenta por arriba de los 226ºC alcanzando su estabilidad en forma de CaC2O4

Facultad de Ciencias Químicas A los 398 ºC se observa una perdida de peso fuerte debido a la conversión a CaCO3 debido a la perdida de monóxido de carbono estabilizandose en el rango de 420 a 600 ºC

Facultad de Ciencias Químicas En adelante da inició la transformación del carbonato a óxido de calcio alcanzando su peso constante alrededor de los 850 ºC y se cuantifica

Determinación por gravimetría de un sulfato
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Determinación por gravimetría de un sulfato Se utiliza como agente precipitante una solución de BaCl2 al 5 % que se adiciona a la muestra problema (en Solución) gota a gota agitando vigorosamente, hasta adicionar alrededor de un 10 % de exceso

Facultad de Ciencias Químicas la adición gota a gota y agitando fuertemente tiene por objeto la obtención de cristales más grande

Facultad de Ciencias Químicas Luego se digiere a temperatura cercana al punto de ebullición de 1 a 3 horas para incrementar la solubilidad del compuesto y propiciar la formación de cristales de mayor tamaño.

La reacción que se efectúa es: Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2NaCl
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Se lava filtra y se a calcina utilizando un crisol de porcelana que se ha llevado previamente a peso constante, . La reacción que se efectúa es: Na2SO4 + BaCl2 → BaSO4↓ + 2NaCl

Facultad de Ciencias Químicas Como puede notarse en análisis gravimétrico el reactivo precipitante no requiere de gran exactitud en su concentración, porque en este método lo importante el peso del precipitado formado

Facultad de Ciencias Químicas Calcular el % de Sulfato presente en la muestra problema si de ella se pesaron g y se obtuvieron g. g BaSO SO4 g BaSO X = SO4

Utilizando la formula: % SO4 = (Peso de SO4 / Peso de la muestra) 100
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Utilizando la formula: % SO4 = (Peso de SO4 / Peso de la muestra) 100 % SO4 = ( / ) 100 = % SO4

Gracias por su atención
Universidad Autónoma de Chihuahua Facultad de Ciencias Químicas Gracias por su atención

QUIMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA

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