METODOS VOLUMÉTRICOS PARA LA CUANTIFICACIÓN DE LOS COMPUESTOS DE UNA MUESTRA Objevo: Tener presente en que se basa cada una de las reacciones que se llevan a cabo en el análisis volumétrico así como también la manera en que se aplican los métodos volumétricos para la cuancación de los compuestos de una muestra. Introducción: Los métodos volumétricos son métodos cuantavos de análisis que se basan en la determinación del volumen de una solución, cuya concentración es conocida, necesaria para reaccionar completamente con el analito. Desarrollo:
Neutralizacion
Una neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Cuando en la reacción parcipan un ácido fuerte y una base fuerte se obene sal neutra y agua. Mientras que si una de las especies es de naturaleza débil se obene su respecva especie conjugada y agua. Así pues, se puede decir que la neutralización es la combinación de caones hidrógeno y de aniones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal. Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que signica que desprenden energía en forma de calor. Generalmente Generalmente la siguiente reacción ocurre: ácido + base → sal haloidea + agua
Este po de reacciones son especialmente úles como técnicas de análisis cuantavo. En este caso se puede usar una solución indicadora para conocer el punto en el que se ha alcanzado la neutralización completa. Algunos indicadores son la fenolaleína (si los elementos a neutralizar son ácido clorhídrico e hidróxido de sodio), azul de safranina, el azul de meleno, etc. Existen también métodos electroquímicos para lograr este propósito como el uso de un pHmetro o la conducmétria. - Cuando la neutralización se produce entre una base fuerte y un ácido débil. El anión del ácido sufre una hidrólisis produciéndose iones hidróxido, hidróxido, por lo que el pH es > 7. - Cuando la neutralización se produce entre una base débil y un ácido débil. El anión del ácido sufre una hidrólisis al igual que el caón de la base, por lo que el pH es < 7 si es más débil la base y es >7 si es más débil el ácido.
La elección del indicador adecuado para determinar el punto de equivalencia dependerá del pH nal, que ene que estar dentro del intervalo en el que el indicador sufre el cambio de color. Las neutralizaciones se producen de "equivalente a equivalente". Un equivalente gramo es igual a la masa molar dividida la carga del ión por lo tanto M (molaridad)/carga del ión=N (normalidad). La fórmula que permite calcular volúmenes necesarios para neutralizar una sustancia es N1 x v1= N2x V2.
Oxido-reducción
La volumetría de oxidación-reducción se basa en reacciones donde ocurre una transferencia de electrones de una sustancia a otra donde la oxidación de una especie va siempre acompañada de la reducción de la otra, de ahí que estos procesos ocurran simultáneamente. La ecuación general puede ser representada de la siguiente forma: Red1 Oxi 2 <- ->Oxi1 Red2 Los métodos volumétricos basados en este principio, encuentran también una enorme aplicación en el análisis de los alimentos, para la cuancación de compuestos sensibles a sufrir procesos Redox (determinación de etanol en jugos, peróxidos en aceites y grasas, calcio en leche, ácido cítrico en vinos, etc.) La oxidación es el proceso en que un átomo, ion o molécula pierde uno o más electrones; la reducción implica ganancia de uno o más electrones por parte de un átomo, ion o molécula. En un principio, se ulizaba el término de oxidación para designar aquellos procesos en los que una sustancia reaccionaba con el oxígeno; de esta forma, se decía que un compuesto se oxidaba cuando aumentaba su candad de oxígeno (igualmente, se decía que se reducía cuando ésta disminuía).A parr de este primer concepto de oxidación, y con el empo, dicho vocablo ha ido evolucionando y generalizándose hasta abarcar hoy en día una gran candad de reacciones en algunas de las cuales ni siquiera interviene el oxígeno. De hecho, en la actualidad entendemos por oxidación el proceso mediante el c ual un compuesto pierde electrones. Para poder entrar al tema sin mayores dicultades tenemos que denir algunos conceptos, en seguida se enuncian algunos que considere importantes: Agente Reductor: Un agente reductor es una sustancia que pierde uno o más electrones y en este proceso se oxida; Agente Oxidante: Un agente oxidante gana uno o más electrones y con ello se reduce. Dicho de otra forma, un reductor es un donador de electrones y un oxidante es un receptor de electrones. Valencia: Es la capacidad que ene un átomo de un elemento para combinarse con los átomos de otros elementos y formar compuestos. La valencia es un número, posivo o
negavo, que nos indica el número de electrones que gana, pierde o comparte un átomo con otro átomo o átomos. Anfolitos: Compuestos que pueden donar o aceptar electrones. Mulvalencia: Varias valencias en número y signo. Polioxidantes: Elementos que debido al poder de combinación pueden exisr en varios grados de oxidación y por consiguiente va a haber intercambio sucesivo de varios electrones
Argentometría
En química analíca, la argentometría es un po de valoración por precipitación que involucra al ion plata(I). Típicamente se usa para determinar la candad de cloruro presente en una muestra. La solución problema se tula contra una solución de nitrato de plata de concentración conocida. Los aniones cloruro reaccionan con los caones plata(I) para producir el cloruro de plata, insoluble: Cl− (aq) Ag (aq) → AgCl (s) (Ksp = 1.70 × 10−10) Ksp: constante de solubilidad de producto.
Método de Volhard
Un ejemplo de retrovaloración, el método de Volhard, involucra adición de un exceso de nitrato de plata a la solución problema. Se ltra el cloruro de plata, y el exceso de nitrato de plata se valora contra ocianato,1 con hierro(III) como indicador, que en el punto nal genera *Fe(OH2)5(SCN)+2 rojo sangre: Ag (aq) SCN− (aq) → AgSCN (s) (Ksp = 1.16 × 10−12) Fe(OH)(OH2)52 (aq) SCN− (aq)→ *Fe(OH2)5(SCN)+2 OH−
Método de Mohr
En el método de Mohr el cromato de potasio es un indicador, el cual después que los iones cloruro han reaccionado produce cromato de plata, rojo: Ag (aq) CrO42- (aq) → Ag2CrO4 (s) (Ksp = 9 × 10−12) La solución necesita ser neutra, o casi neutra: pH 7 -10, debido a que a pH alto se genera hidróxido de plata. Por el contrario, a pH bajo el cromato produce H2CrO4, reduce el contenido de iones cromato y retarda la formación del precipitado. Los carbonatos y
fosfatos precipitan con la plata. Para evitar resultados inexactos se necesita que no haya estos aniones. El método de Mohr se puede adaptar para determinar el contenido total de cloro de una muestra, al encender la muestra con acetato de calcio, y luego acetato de hierro(III). El acetato de calcio «ja» el cloro libre, precipita los carbonatos y neutraliza la solución resultante. El acetato de hierro(III) remueve los fosfatos. Se disuelven todos los cloruros del residuo y luego se les tula.
Método de Fajans
En el método de Fajans, picamente se uliza diclorouoresceína como indicador. Se marca el punto nal porque la suspensión verde se vuelve rosa. Previo al punto nal de la tulación, los iones cloruro permanecen en exceso. Se adsorben a la supercie del AgCl e imparten una carga negava a las parculas. Los pigmentos aniónicos como la diclorouoresceína son atraídos a las parculas y al ser adsorbidos cambian de color, lo cual representa el punto nal. La eosina (tetrabromouoresceína) es apta para tulación contra aniones bromuro, yoduro y ocianato. Aporta un punto nal más denido que la diclorouoresceína. No es apta para la tulación contra aniones cloruro, porque se une al AgCl más fuertemente que como lo hace el cloruro.
Permanganometría
Debe ser lo bastante fuerte para que la reacción con la sustancia que se valora sea práccamente completa, esto signica que el potencial, Eº, de la semi rreacción correspondiente al oxidante (valorante) ha de ser por lo menos 0,2 V más que el Eº dela semirreacción correspondiente a la sustancia que se valora. El oxidante no ha de ser tan enérgico que pueda reaccionar con cualquiera de los componentes de la solución que se valora, salva la especie deseada. El oxidante ha de reaccionar rápidamente con la sustancia que debe determinarse (o sea, aunque resulte conveniente termodinámicamente, el mecanismo del proceso redox quizá fuera tan complicado que la reacción no ocurriría a velocidad conveniente. Esto ocurre cuando hay transferencia múlple de electrones por formación o rotura de enlaces químicos).
La volumetría redox (óxido - reducción) consiste en la medición del volumen necesario de una sustancia oxidante o reductora para determinar el punto nal de una reacción redox.
Para calcular el peso equivalente de una sustancia oxidante o reductora, se debe dividir el peso molecular de la misma con respecto al cambio del número de oxidación. Las soluciones de los oxidantes más comunes en la tulación de los reductores son los siguientes: KMnO4, K2Cr2O7 y el KI, mientras que los reductores más comunes son: Na2C2O4, H2C2O4, y el Cl−.
Preparación y Valoración de una solución de KMnO4 0.1 N. El KMnO4 no puede ulizarse como patrón primario debido a que aún el KMnO4 para análisis conene siempre pequeñas candades de MnO2. Además cuando se prepara la solución de permanganato de potasio, el agua deslada puede contener sustancias orgánicas que pueden llegar a reducir el KMnO4 a MnO2 y el mismo KMnO4 es capaz de oxidar al agua según la siguiente ecuación: 4 KMnO4 2 H2O → 3 O2 4 MnO2 4 KOH
Esta reacción es catalizada por el mismo MnO2 que se va formando, debido al calor, la luz, la presencia de ácidos o bases y sales de Mn, pero si se toman las debidas precauciones en la preparación de la solución y en la conservación de la misma, la reacción puede hacerse razonablemente lenta. Una vez que se disuelve el KMnO4 se debe calentar la solución para acelerar la oxidación de la materia orgánica, con la consiguiente precipitación de MnO2 y posteriormente enfriar para que se coagule el MnO2, inicialmente coloidal. A connuación debe separase el MnO2 para evitar que catalice la descomposición del KMnO4. Dicha separación se realiza por ltración con lana de vidrio o con crisol de vidrio, nunca con papel de ltro. La solución ltrada debe guardarse en frascos oscuros color ámbar y de ser posible con tapón esmerilado para evitar la acción de la luz y la contaminación con polvillo atmosférico. La solución así preparada y conservada, es estable durante algunos meses, ésta se debe valorar con un patrón primario reductor tal como el Na2C2O4 anhidro o el As2O3 , etc. El más ulizado es el Na2C2O4 el que se puede adquirir con un muy elevado grado de pureza y que al disolverse en medio ácido (H2SO4 ) se transforma en H2C2O4 según la siguiente reacción:
2 KMnO4 5 Na2C2O4 8 H2SO4 → 2 MnSO4 K2SO4 5 Na2SO4 10 CO2 8 H2O
con un cambio en el número de oxidación de: Mn7 5e− → Mn por lo que el peso equivalente de permanganato de potasio resulta:
158 g mol de KMnO4 5.0 g mol / eq. g. de cargas electrónicas= 31.6 eq. g. Para obtener resultados concordantes y estequiométricos debe seguirse una metodología operava muy estricta, que consiste en: La temperatura de la solución debe ser aproximadamente de 80 °C. (una ebullición incipiente) pues a temperaturas menores la reacción es muy lenta y a temperaturas mayores, ya en franca ebullición se produce la descomposición del H2C2O4 en CO y H2O.
Yodometría
El yodo es soluble en agua en la proporción de 0.001 moles por litro a la temperatura ambiente. Sin embargo, en presencia de yoduros solubles, como el de potasio, aumenta su solubilidad por formación del complejo triyoduro: I2 I- → I3El ion triyoduro constuye la especie principal que existe en las disoluciones de yodo, tanto en las ulizadas como reacvo valorante en métodos directos, como en las formadas por oxidación del ion yoduro en métodos indirectos. MÉTODOS DIRECTOS (YODIMETRÍA) El método directo consiste en la valoración de reductores relavamente fuertes con disolución patrón de yodo. En algunos casos es conveniente añadir una candad conocida de disolución de yodo en exceso, valorando después por retroceso con osulfato sódico. Algunos de los métodos son: Sulfuro de hidrógeno y sulfuros metálicos Mezclas de sulfuro y osulfato Compuestos de anmonio (III) Determinación de agua por el método Karl Fischer
MÉTODOS INDIRECTOS (YODOMETRÍA) Se aplican a la determinación de sustancias que oxidan el ion yoduro a yodo, que después se valora con disolución patrón de osulfato sódico. Algunas de las determinaciones usuales son las siguientes: Determinación de cobre Formas oxidadas de los halógenos Mezcla de haluros Análisis de la pirolusita Determinación de bario y plomo Determinación de ion sulfato Determinación de peroxidisulfato Ácidos Peróxidos y percarbonatos
La yodometría constuye una parte de los métodos de oxidación-reducción, que se reere a las valoraciones de substancias reductoras mediante soluciones de yodo, y a las determinaciones de yodo por medio de soluciones de osulfato de sodio. Todos estos métodos están basados en la acción oxidante del yodo y reductora de los yoduros, que puede condensarse en la reacción reversible: I2 2E
2I-
El potencial de oxidación del sistema yodo-yoduro es muy inferior al de los otros dos sistemas citados, y como sabemos que por esos valores podemos conocer cuáles iones son capaces de oxidar o de reducir a otros, los iones MnO4 - y Cr2O7 2- oxidaran a los iones-. Las aplicaciones de los métodos yodométricos son muy amplias; en general puede decirse que todas aquellas substancias reductoras capaces de ser oxidadas por el yodo en solución acuosa, y todos aquellos agentes oxidantes que reaccionen con un yoduro poniendo yodo en libertad, pueden ser valorados por métodos yodométricos. En los casos en que el yodo actúe como oxidante, la tulación se efectúa añadiendo al reductor tanta solución valorada de yodo como sea necesaria para obtener una reacción cuantava cuyo nal puede percibirse mediante el indicador clásico del yodo: el engrudo de almidón. La reacción entre el reductor y el yodo también puede efectuarse añadiendo el reductor a la solución de yodo.
Los métodos yodométricos son en general de gran exactud, aunque hay algunas fuentes de error que hay que tomarse en cuenta de preferencia. Trabajando en condiciones normales, la causa de error más notable es la de la volalidad del yodo, no sólo de sus soluciones valoradas, sino también y muy principalmente de las soluciones -donde fue puesto en libertad por un oxidante, a n de reducir a un mínimo los errores que se obenen por la volalidad del yodo, deberá procurarse que las soluciones de este elemento contengan suciente candad de yoduro de potasio para formar el ión tri yoduro. Si en un método yodométrico el yodo de un yoduro, puesto en libertad por un oxidante, no se encuentra en condiciones de formar I3 -, es decir de disolverse, se separa de la solución saturada de yodo, en forma de pequeños cristales que otan en la supercie, y donde, en razón a su tensión de vapor gran parte se perderá por volalización, obteniéndose resultados analíco a bajos.
Dicromatometría
El potencial de oxidación del dicromo es más bajo que el permanganato de potasio y que el cerio: las reacciones son más lentas. Es un reacvo altamente estable gran ventaja para realizar las valoraciones, es decir puede someterse a altas temperaturas sin descomponerse, no reacciona con el ácido clorhídrico, puede encontrarse en grado patrón primario. Preparaciones de las soluciones del ion dicromato:” Se seca el sólido a 150 OC a 250 OC Antes de pesarlo es necesario ulizar el ácido difenil amino sinfónico, es un indicador excelente para tulaciones con este reacvo” Araya 2007. La forma oxidada de este reacvo es violeta y la forma reducida incolora, por tanto el cambio de color de una valoración directa es ion cromo III verde a violeta. Las tulaciones con dicromato se llevan a cabo con soluciones 1M. Principales aplicaciones:
Determinación de Uranio: El uranio se puede oxidar del estado 4 a 6 de forma directa, debido a que el viraje de la difenil amina es muy lento, resulta preferible agregar un exceso de hierro III a la solución de hierro tetravalente y valorar dicromatometricamente el hierro II producido. Determinación de sodio: El ion sodio debe precipitarse como acetato triple de sodio, zinc y uranilo: El precipitado se ltra se lava y se redisuelve, en ácido sulfúrico, el uranio es reducido del estado 4 a un reductor de Jones
Determinación del Hierro II: Debe realizarse con moderada *HCl+ “la reacción del dicromato de hierro II se ha empleado… para la determinación de algunos agentes oxidantes” SKOOG 1988 haciendo uso de un exceso de hierro II conocido; este exceso debe ser valorado por retroceso con la solución patrón dicromato de potasio.
Ceriometría
Es uno de los métodos de uso no muy común sin embargo es ulizado de una manera similar como en permanganometría y es ulizado en la volumetría oxido-reducción.
Complejometría
La complejometría es una técnica para la determinación analíca directa o indirecta de elementos o compuestos por medición del complejo soluble formado cualquier compuesto que forme cuantavamente un complejo con su ión metálico puede ser usado en complejometria.
Las soluciones de esta son especialmente valiosas como tulantes porque este reacvo se combina con los iones metálicos en una proporción de 1:1 independientemente de la carga del caón. el edta es un reacvo notable no solo por formar quelatos con todos los caones sino también porque estos quelatos son sucientemente estables en las tulaciones. por su habilidad para acomplejar metales, ene un amplio uso como conservador.
Las tulaciones con edta siempre se llevan a cabo en soluciones que están amorguadas a un ph conocido para evitar interferencias de otros caones, o para asegurar el buen funcionamiento del indicador.
Conclusión: Se invesgó sobre los métodos volumétricos para la cuancación de los compuestos de una muestra y se aprendío cuando es usada cada una de estas.
Bibliografa: hp://ciencia-basica-experimental.net/permanganimetria.htm hp://es.scribd.com/doc/38243504/Permanganimetria-TITULACION-REDOX-CON-OXALATO-DE-SODIO hps://www.google.com.mx/#output=search&sclient=psy ab&q=yodometria&oq=yodometria&gs_l=hp.3...1289.2738.0.3176.10.8.0.0.0.0.0.0..0.0...0.0...1c.1.11.psyab.DydYgKDliyQ&pbx=1&bav=on.2,or.r_cp.r_qf.&bvm=bv.45645796,d.b2I&fp=ead2fe3aab59a03b&biw=1241&bih=567