DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO TOTAL DE HIERRO, PRESENTE EN UN MINERAL DE HIERRO, POR EL METODO DE VOLUMETRÍA DE OXIDO-REDUCCION Álvarez, Inés. Hernández, Luis. Universidad Nacional Experimental Politécnica ³Antonio José de Sucre´ Vicerrectorado Puerto Ordaz
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[email protected] [email protected] Se ha estudiado la concentración de hierro total presente en una muestra de mineral de hierro, por el método de titulaciones de oxido reducción para adquirir las técnicas y nociones de evaluación de minerales de hierro, exitosamente se usa la técnica de volumetría redox obteniendo un 62,62% de hierro en una muestra de 0,2520g. de igual manera los análisis realizados por los compañeros reportan 59,91% de hierro y 63,87% de hierro, al analizar la misma muestra. Palabras Clave: Hierro, Dicromato de potasio, Oxido reducción .
Introducción: El hierro o fierro, es un elemento químico de número atómico 26 situado en el grupo 8, periodo 4 de la tabla periódica de los elementos. Su símbolo es Fe (del latín frrum) y tiene una masa atómica de 55,6 uma. Este metal de transición es el cuarto elemento más abundante en la corteza terrestre, representando un 5% y, entre los metales, sólo el aluminio es más abundante. El núcleo de la Tierra está formado principalmente por hierro y níquel, generando al moverse un campo magnético. Ha sido históricamente muy importante, y un período de la historia recibe el nombre de Edad de Hierro. Es un metal maleable, de color gris plateado y presenta propiedades magnéticas; es ferromagnético a temperatura ambiente y presión atmosférica. Es extremadamente duro y pesado. Se encuentra en la naturaleza formando parte de numerosos minerales, entre ellos muchos óxidos, y raramente se encuentra libre. Para obtener hierro en estado elemental, los óxidos se reducen con carbono y luego es sometido a un proceso de refinado para eliminar las impurezas presentes. El hierro es el metal más usado, con el 95% en peso de la producción mundial de metal. El hierro puro (pureza a partir de 99,5%) no tiene demasiadas aplicaciones, salvo excepciones para utilizar su potencial magnético. El hierro tiene su gran aplicación para formar los productos siderúrgicos,
utilizando éste como elemento matriz para alojar otros elementos aleantes tanto metálicos como no metálicos, que confieren distintas propiedades al material. Se considera que una aleación de hierro es acero si contiene menos de un 2,1% de carbono; si el porcentaje es mayor, recibe el nombre de fundición. El acero es indispensable debido a su bajo precio y tenacidad, especialmente en automóviles, barcos y componentes estructurales de edificios. Las aleaciones férreas presentan una gran variedad de propiedades mecánicas dependiendo de su composición o el tratamiento que se haya llevado a ca bo. El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es una sal del hipotético ácido dicrómico (este ácido en sustancia no es estable) H2Cr2O7. Se trata de una sustancia de color intenso anaranjado. Es un oxidante fuerte. En contacto con sustancias orgánicas puede provocar incendios. El dicromato de potasio se utiliza en la galvanotécnica para cromar otros metales, en la fabricación del cuero, en la fabricación de pigmentos, como reactivo en la industria química, para recubrimientos anticorrosivos del cinc y del magnesio y en algunos preparados de protección de madera. También está presente en los antiguos tubos de alcotest donde oxida el etanol del aire expirado al aldehído. Se usa para la determinación de hierro por la oxidación de hierro(II) a hierro(III), en volumetría de oxido-reducción. oxido-reducción.
En quí i analíti a se utili a para Cambiade color azul pálido a ro jo cuando se determinar la demanda qu ími a de oxí eno reduce. En forma reduc ida se llama ferroína. (DQO) en muestras de agua. Ácido difenilaminosulfónico: Cambia de Hist r i amente impor tant e es la reacci n de l incoloro a verde y pos ter iormente a violeta, dicromato pot sico con anilina impura que dependiendo del pH, en las cercanías de utili W.H.Perkin en la síntesis de la Eo=0,80 V. Se emp lea para va lorar Fe2+ mauveina, el pr imer colorante ar ti con dicromato. ti icial. Es ta reacci n era una de las pr imeras síntesis El dicromato de potasio es un agente orgánicas industr iales. oxidante bastante fuer te; el potencial Una va loraci n redox (tambi n llamada estándar de la reacción volumetr ía redox, titulaci n redox o Cr 2O7 -2 + 14H+ + 6 e- 2Cr +3 + 7H2O valoraci n de ox idaci n-reducci n) es una Es 1,33 V. S in embargo, no es tan fuer te como el permangana to de potasio. Tiene las t cnica o método ana lítico muy usada, que permite conocer la concentrac i n de una venta jas de ser bara to, muy es tab le en disoluci n de una sus tancia que pueda ac tuar solución y se encuen tra disponi b ble deforma como ox idante o reduc tor. Es un ti po de suf icientemente pura para preparar valoraci n basada en una reacc i n redox soluciones estándar pesándolo directamente. entre el ana lito (la sustanc ia cuya Con frecuencia se emplea como estándar concentrac i n queremos conocer) y la pr imar io para las soluciones de tiosulfato de de sustancia valorante. El nombre volumetr ía sodio. hace referencia a la medida del volumen de Metodología: las disoluciones empleadas, que nos permite Ini ialmente calcular la concentraci n buscada. Pesar en una balanza analitica al 0,1 mg unos 0,2 En una va loraci n redox a veces es - 0,3 g de mineral de hierro en un vidr io de relo j necesar io el uso de un indicador redox que seco sufra un camb io de color y/o de un traspasar el mineral de hierro a un beacker de potenci metro para conocer e l punto f inal. 250ml en forma seca En otros casos las propias sustancias que intervienen exper imentan un camb io de agregar 20ml de HCl con 4ml de SnCl 2 y calentar color que permite saber cuando se ha entre 70 y 90°C hasta que se disuelva todo. alcanzado ese punto de equ ivalencia entre el número de mo ls de oxidante y de reduc tor, Agregar gota a gota, solucion de cloruro como ocurre en las iodometr ías o estañoso, agitando continuamente hasta que el color amar ill illo de los iones ferr icos desaparezca permanganome tr ías. Un indicador es una sus tanc ia que sufre un enfr iar la solución a temperatura ambiente y agregar rapidamente 10ml de cloruro mercur ico. cambio de color al mismo tiempo que se llega a l punto de equ ivalencia de una trasegar la solución a un matraz er lenmeyer valoraci n redox por lo que sirven para mayor a 250ml indicar dicho punto. Pueden ser : Genera les: Son oxidantes o reduc tores que Agregar 200ml de agua, 10ml de H 2SO4 , 5ml de sufren una reacc i n redox con camb io de H3PO4 y 7 gotas de indicador. color cuando se produce e l camb io rápido de potencial, al llegar al punto de equ ivalencia. El cambio de color se produce con una Llenar una bureta con 50m l de dicromato de potasio 0,1N var iaci n de potencial de 0,1 voltios, cerca de su potencial de reducci n. Titular l entamente hasta que vire el color Tenemos: a verde grisáceo y anotar e l volumen. Sal férr ica de la 1,10-or tofenantrolina: Su potencial de reducc i n es Eo=1,06 V.
Resultados y discusión: Se trabaja con la muestra D, pesando 0,252g de la misma. Luego de aplicar la metodología se obtuvo el volumen de titulación; 28,2ml de K 2Cr 2 O7 0,1N. Para transformar la normalidad en molaridad se usan la cantidad de electrones involucrados en la oxido reducción. Cr 2O7
2
¡
£
¢
N = M . M= N/
¢
2Cr
¡
7H2O
Para los datos manejados por los otros grupos se tienen los siguientes resultados usando los mismos métodos para calcularlos: Para 0,2148g de muestra y 23 ml al valorar: %Fe = 59.91% Para 0,219g de muestra y 25ml al valorar: %Fe = 63,87% Para calcular el porcentaje de error es necesario tener el valor teórico de la muestra, los cuales no fueron suministrados.
¡
¡
Sustituyendo los valores de normalidad y el número de electrones:
Conclusiones: y
y
Ahora:
0,0282 l de K 2Cr 2O7 0,0167M Son: Según la estequiometria de la r eacción 6Fe
+2
+ Cr 2O7
7H2O + 6Fe
2
¤
+
+
H
2Cr
+3
y
y
Referencias Bibliográficas: y
+
Chang, Raymond (2002) Química General McGraw-Hill. 8° Ed. Colombia
+2 y
Se logró usar la técnica de volumetría redox para determinar hierro total. total. Se obtuvo un porcentaje de hierro de 62,62% Los grupos compañeros del laboratorio obtuvieron 59,91% y 63,87% de hierro en sus análisis. No se logro determinar el porcentaje de error.
y
Para calcular el porcentaje en peso:
y
Fritz, (1993) Química Analítica Cuantitativa, Editorial Limusa, Grupo Noriega. Cuarta edición. R.A Day, Jr. y A.L. (1996) Underwood, Química Analítica Cuantitativa, Editorial Prentice ± Hall, Hispanoamericana. Quinta edición ± México Skoog, Douglas (2005) ³Fundamentos de Química Analítica´ International Thompson editores, 8va edición
