Determinación del punto isoelectrico de un mineral

Universidad Autónoma de Coahuila Facultad de Ciencias Químicas

Laboratorio de Geoquímica Práctica #4 Determinación Determinación del punto

1. OBJETIVO Determinar el punto isoeléctrico de un mineral mediante el estudio experimental y termodinamico del equilibrio mineral/solución acuosa 2. INTRODUI!N Cuando se pone en contacto un mineral con una solución acuosa! los iones que con"orman la red del mineral pasan a la solución y se hidroli#an Durante este proceso químico se $enera car$a eléctrica en la super%cie del mineral y en la solución! por lo que el sistema mineral/solución acuosa tiende de manera natural a un equilibrio de electro neutralidad &ste equilibrio eléctrico corresponde a un valor de p' característico de cada mineral y se le denomina (unto )soeléctrico acuoso! ()ac *+sune,a-a y +a,amori! .012! o punto isoiónico *3ópe#45aldivieso y col! .012! de%niéndose como el valor de p' al que la concentración de especies iónicas positivas es i$ual a la de especies iónicas ne$ativas 3as especies iónicas no sólo se "orman en la solución! sino también en la inter"ace mineral4solución 3a presencia de especies iónicas en la inter"ace mineral4solución ori$ina que la super%cie mineral adquiera car$a eléctrica! siendo ésta positiva a valores de p' menores a su ()ac y ne$ativa a valores de p' mayores *3ópe#45aldivieso y col! .012 &l mineral que se utili#o "ue la calcita la cual cuenta con las si$uientes características6

MATERIALES Y EQUIPO

4 Matraces erlenmeyer de 125 ml 2 Matraz volumétrico de 50 ml 1 Matraz volumétrico de 200 ml 1 Potenciómetro con electrodo medidor de pH 1 Cristalizador o vaso de precipitado de 400 ml 1 Baño de temperatura 1 Parrilla de aitación y calentamiento 4 Pipeta cerolóica de 10 ml 1 Pipeta volumétrica de 2 ml 1 Pipeta volumétrica de 5 ml 1 !idrio de relo" de 10 cm de di#metro 1 mortero de porcelana con pistilo 1 $sp#tula 1 %amiz o malla &'%M (25 )con tapa y *ondo+ 1 Balanza anal,tica

REACTIVOS

5

Mineral )cristales puros+

5

-itrato de sodio 'oluciones .u**ers de pH 4/  y 10

5

Hidróido de sodio

10ml &cido n,trico 1

&ua destilada

PROCEDIMIENTO

3escripción y preparación del mineral $l mineral a ser investiado en la presente pr#ctica se selecciona manualmente con la *inalidad de o.tener cristales de alta pureza $l mineral seleccionado/ previamente molido en un mortero de porcelana o de #ata/ se le clasi*ica en seco para o.tener la *racción de tamaño de part,cula menor de ( µm y posteriormente se seca en una estu*a a 100 °C por una 6ora

Preparación de las soluciones de 6idróido de sodio/ acido n,trico y nitrato de sodio 'e realizan los c#lculos adecuados para preparar 100 ml de disoluciones de 6idróido de sodio y acido n,trico 001 M y 00017 tam.ién se realizan los c#lculos necesarios para preparar una solución de nitrato de sodio 0001 M

Medición del punto isoeléctrico 'e usaron 6idróido de sodio )-a8H+ y acido n,trico )H-8 (+ para preparar las soluciones 9ue se emplearan en el control del pH $l cloruro de sodio )-aCl/ rado reactivo/ Merc:+ se empleo para a"ustar la *uerza iónica de las soluciones empleadas en los eperimentos de determinación del Punto isoeléctrico acuoso )Plac+ $n todos los eperimentos se uso aua desionizada

3eterminación del punto isoeléctrico acuoso $l punto isoeléctrico de los minerales/ en un sistema a.ierto a la atmos*era/ se determina reistrando la evolución del pH en *unción del tiempo de acondicionamiento de suspensiones inicialmente acidas y .#sicas $l acondicionamiento de las suspensiones se realiza empleando 1  de mineral en 50 ml de solución acuosa a una *uerza iónica de 10 ;(M -aCl o -a-8( y al pH deseado $l reistro de la evolución del pH en *unción del tiempo se inicia en el momento en 9ue se adiciona el mineral a la solución acuosa

tiempo

p"

Tiempo RESULTADOS

Preparación de las soluciones de 6idróido de sodio/ acido n,trico y nitrato de sodio

$l crisol peso (<5  a calcita peso 2= 

> 'olución -a8H

100 ml

001M

M? @ )PM+ ) solución+ ? )M+)PM+)+

> 'olución H-8(

? )01+)1+)40+

100 ml

04  -a8H

0001M

M? @ )PM+ ) solución+ ? )M+)PM+)+

> 'olución -a-8(

? )0001+)01+)=(+

100 ml

000=(  H-8 (

0001M

M? @ )PM+ ) solución+ ? )M+)PM+)+

? )0001+)01+)5<+

0005<  -a-8 (

Para medir el punto isoeléctrico colocamos una solución de 50 ml de acido -a-8 2 y lueo areando -a8H para llear a un pH de 11 y otra solución de -a-8 2 a la cual areamos -a8H para llear a un pH de =

pH inicial

114(

pH 5 minutos

11(<

pH 10 minutos

11(2

pH 15 minutos

1115

pH 20 minutos

110

pH inicial

=5<<

pH 5 minutos

<5

pH 10 minutos

<<

pH 15 minutos

<<=

pH 20 minutos

<<

%eniendo estos dados o.tenemos el punto isoeléctrico

110 A << ? 10

0<04  << ? 1004

ptosoeléctrico calcita 1004 10 @ 2 ? 0<04

CUESTIONARIO

. )nvesti$ue los equilibrios que tienen lu$ar al poner su mineral en un medio acuoso y abierto a la atmós"era 7ealice los c8lculos adecuados y relaciones termodin8micas que le permitan calcular el valor del punto ioeléctrico de su mineral 9 Compare el valor experimental del punto isoeléctrico con el teórico o termodin8mico CONCLUSIONES

Da 9ue 3eterminamos el punto isoeléctrico de un mineral mediante el estudio eperimental y termodin#mico del e9uili.rio 9u,mico mineral@solución acuosa pudimos o.servar cómo se trans*ormó el calor en tra.a"o como lo eplica la termodin#mica -uestra porción de nuestro mineral al momento de irle aumentando la temperatura del sistema *r,o/ la temperatura del sistema caliente disminuye y viceversa $s evidente 9ue los sistemas est#n *ormados por di*erentes sustancias o di*erentes porciones de ellas/ no contienen la misma cantidad de ener,a interna aun9ue su temperatura sea iual

BIB#IO$R%&I% .https6//boo,s$oo$lecommx/boo,s: id;<#0&=,xq"ep$;(A909>dq;peso?especi%co?y?densidad?de?un?mineral >hl;es>sa;@>ved;ahUB&-i3B<(BAh5x9=B'71EDlQQA&)GAAHv;onepa$ e>q;pesoI9especi%coI9yI9densidadI9deI9unI9mineral>";"alse http6//---$eovirtual9cl/$eolo$ia$eneral/$$cap9ahtm

9 =aron E ' y (rutton C F! FUJDA=&J+E D& F)E)CQUK=)CA! 3imusa! Decimaquinta reimpresión! =éxico! .0