UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA II
“CUANTIFICACIÓN DE FeSO 4 CON DICROMATO DE POTASIO EN PRESENCIA Y AUSENCIA DE AMORTIGU AMORTIGUAMIENTO AMIENTO CON ÁCIDO ÁCIDO SULFÚRICO” SULFÚRICO” Ingeniería Química Profesores: Pre! "aa#e$ra %os $e %es&s Is'as (argas C'au$ia )a*rie'a E+ui,o -: • • • • • •
An$onaegui (ega (ega Diana Caro'ina Cru! Cas.i''o %os A'*er.o /ern0n$e! Macías Cris.ian 1rancisco Men$o!a Ramíre! Tonan!in )ua$a'u,e Mon.ie' 1ranco Ro$rigo Ro$rígue! Maga2a Ricar$o Danie'
)RUPO: 345-
36758735-4 Introducción
Una #a'oraci9n re$o ;.am*in ''ama$a #o'ume.ría re$o< .i.u'aci9n re$o o #a'oraci9n $e oi$aci9n=re$ucci9n> es una .cnica o m.o$o ana'í.ico mu? usa$o< +ue ,ermi.e conocer 'a concen.raci9n concen.raci9n $e $e una $iso'uci9n $iso'uci9n $e $e una sus.ancia +ue ,ue$a ac.uar como oi$an.e oi$an.e o o re$uc.or @ Es un .i,o $e #a'oraci9n #a'oraci9n *asa$a *asa$a en una reacci reacci9n 9n re$o en.re en.re e' ana'i.o ;'a sus.an sus.ancia cia cu?a cu?a concen. concen.rac raci9n i9n +uerem +ueremos os conocer> ? 'a sus.ancia #a'oran.e@ En una #a'oraci9n re$o se ,refiere me$ir e' ,o.encia' e'c.rico;en e'c.rico;en #o'.ios #o'.ios>> como una me$i$a $e c9mo .ranscurre 'a .ransferencia $e e'ec.rones en.re e' re$uc.or ? ? e' oi$an.e oi$an.e@@ Para Para e''o e''o se em,' em,'ea ean n e'ec.ro$os es,e es,ecí cífifico coss cone conec. c.a$ a$os os a un ,o.enci9me.ro@@ Cerca $e' ,un.o $e e+ui#a'encia o ,un.o fina' $e 'a #a'oraci9n se ,o.enci9me.ro o*ser#a un cam*io mu? *rusco $e $ico ,o.encia' Las .cnicas $e #a'oraci9n a micro esca'a son a+ue''as $on$e se *usca 'a re$ucci9n $e 'a can.i$a$ $e reac.i#os +uímicos u.i'i!a$os a su mínima e,resi9n< suficien.e ,ara +ue 'os e,erimen.os ,ue$an ser efec.i#amen.e rea'i!a$os< con un im,a im,ac. c.o o míni mínimo mo en e' am*i am*ien. en.e< e< a .r0# .r0#es es $e 'a genera generaci ci9n 9n $e resi resi$u $uos os en can.i$a$es mínimas En 'os cursos $e 'a*ora.orio $e .o$os ni#e'es a? una .en$encia genera'i!a$a< acia 'a rea'i!aci9n $e e,erimen.os en 'a $ocencia en esca'a ca$a #e! menos< 'o +ue a$em0s $e re,resen.ar un aorro efec.i#o en ma.eria'es< ? ,or .an.o en cos.os< sirifica una re$ucci9n en 'os ,ro*'emas $e con.aminaci9n am*ien.a'< $e igiene ? seguri$a$< ,or es.a ra!9n es.a ,r0c.ica es.0 enfoca$a a' uso $e 'a .cnicas ?a conoci$as $e #a'oraciones re$o ,ero a una esca'a muco menor@
Objetivos A,'icar 'os conocimien.os acerca $e 'as #a'oraciones #o'um.ricas re$o re$ o 'ogran$o o*.ener resu'.a$os cuan uan.ifica*'es me$i me$ia an.e 'a #a'oraci aci9n segui$a ,o.enciome.ricamen.e $e 1e ;II> con $icroma.o $e ,o.asio en ,resencia $e un amor amor.i.igu guam amie ien. n.o o $e 0ci$o 0ci$o su'f su'f&ri &rico< co< así así como como .am* .am*i in n sin sin e' uso uso $e' $e' me$i me$io o amor.igua$or@
Metodologia Experimental
Preparacion de las soluciones
Solución de Fe2+ 0.01M Cr2O7 2+ 0.01M
Solución de Fe2+ 0.01M Cr2O7 2+ 0.01M
(medio ácido sulfúrico
(medio sin amor"i&uar
Microaloracion Solución de Fe2+ 0.01M Cr2O7 2+ 0.01M (medio ácido sulfúrico
!i"ulación po"enciom#"rica de Fe($$ con % 2Cr2O7 en medio amor"i&uado.
!i"ulación po"enciom#"rica de Fe($$ con % 2Cr2O7 en medio sin amor"i&uar.
Se "oma una al'cuo"a de m) de una me*cla de la solucion se es"a,lece un acido -ue se alora po"enciome"ricamen" e
Se "oma una al'cuo"a de m) de una me*cla de la solucion se es"a,lece un acido -ue se alora po"enciome"ricamen" e
Analisis De Resultados
!i"ulación po"enciom#"rica de Fe($$ con % 2Cr2O7 en medio amor"i&uado.
Se "oma una al'cuo"a de 0.1 m) de una me*cla de la solucion se es"a,lece un acido -ue se alora po"enciome"ricamen" e
1- Escribir la reacci! "#$%ica e&ec'#a(a calc#la!() s# c)!s'a!'e (e e"#ilibri) Por ,ar.e $e' ierro II
2 +¿ ¿ 3 +¿ / F e ¿ Fe
3 +¿+ 1 e ¿ 2 +¿=¿ Fe ¿ Fe
Kr =
¿ e ( E 0)
logKr =
0.06 1 x ( 0.77 ) 0.06
kr =10
12.33
Por ,ar.e $e' cromo (I a III
3 +¿ ¿ 2−¿ / Cr ¿ Cr 2 O 7
3 +¿+ 7 H 2 O
+¿+ 6 e =¿ 2 Cr ¿ ¿ 2−¿+ 14 H Cr 2 O 7
logKr =
¿
6 x ( 1.33) 0.06 133
Kr =10
Para re,resen.ar e' e+ui'i*rio oi$o=re$ucci9n re,resen.a.i#o $e' sis.ema sumamos 'as ecuaciones
3 +¿+ 1 e ¿ 2 +¿=¿ Fe 6 ¿ Fe
¿
+¿ 3 +¿+ 7 H 2 O +¿+ 6 e =¿ 2 Cr ¿ ¿ 2−¿+ 14 H ¿ Cr 2 O 7
3 +¿ ¿ 3 +¿+ 6 Fe ¿ 2 +¿=¿ 2 Cr +¿+6 Fe¿ ¿ 2−¿+ 14 H ¿ Cr 2 O 7
3 +¿ 3 +¿ ¿ Cr
¿ ¿2 ¿ 2−¿ 2 +¿ ¿
F e ¿ C r 2 O7 ¿
+¿ ¿14¿ ¿ H
¿
F e
¿
¿
¿ Kr =¿ "a*emos +ue 'os ,o.encia'es $e ca$a ,ar corres,on$ien.e #iene e,resa$o ,or Ners. 2+¿
Fe 3+¿ Fe
¿ ¿
2 +¿
Fe 3 +¿ Fe
¿ ¿ E= 0.77 + 0.06log ¿ 3 +¿ ¿ 2−¿ /Cr ¿ Cr 2 O7 2−¿ 14 H ¿
¿
Cr
3+¿¿
2
(¿) ¿
C r 2 O7 ¿
¿ ¿ 0.06 E=1.33 + log ¿ 6
Po$emos igua'ar es.os ,o.encia'es 3 +¿
2−¿/ Cr ¿ Cr2 O7 3+¿
Fe = E¿ 2+¿ Fe
¿
E ¿
2+¿
Fe 3+¿ Fe
¿ 2−¿ 14 H ¿ ¿ Cr
3+¿¿
(¿)
2
¿
C r 2 O7 ¿
¿ ¿ 0.06 log ¿ ¿=1.33 + 6 0.77 + 0.06 log ¿
De manera +ue $esarro''an$o ma.em0.icamen.e es.a ecuaci9n ,o$emos ''egar a e' #a'or $e 'a cons.an.e $e e+ui'i*rio $e manera +ue: Kr =10
6 (1.33− 0.77 ) 0.06
Kr =10
56
*- E! #!a %is%a +ra&ica 'race las c#r,as e.eri%e!'ales (e la ,al)raci!
E(mV) vs vol 70 700 0 00 0
E(mV)
00 0 00 /0 /00 0
1
2
/
7
Vol (mL)
En 'as siguien.es graficas se mues.ran .an.o 'a #a'oraci9n es.0n$ar como 'a micro #a'oraci9n +ue fueron rea'i!a$as
)rafica -@ (a'oraci9n es.0n$ar $e #o'umen #s ,o.encia' 'a grafica a!u' mues.ra 'a #a'oraci9n con amor.iguamien.o ? 'a grafica roa mues.ra 'a #a'oraci9n sin amor.iguamien.o@
3
E(mV) vs Vol 70 700 0 00
E(mV)
0 00 0 00 0
20
0
0
0
100
120
10
10
Vol (mL)
)rafica 3@ Micro #a'oraci9n $e #o'umen #s ,o.encia' $e' $icroma.o $e ,o.asio con su'fa.o ferroso@
/- 0#s'i&i"#e a!al$'ica%e!'e el c)%.)r'a%ie!') (e las c#r,as e.eri%e!'ales La #ariaci9n en e' ,o.encia' es $e*i$o a +ue en un sis.ema es.a ,resen.e e' amor.iguamien.o 'o +ue a?u$a a' /ierro a ce$er su e'ec.r9n< $e .a' manera +ue es o*ser#a*'e como e' sis.ema en me$io 0ci$o ,resen.a un sa'.o a,recia*'e mien.ras e' sis.ema sin 0ci$o si *ien ,resen.a ,o.encia' es $e una manera a menor can.i$a$ en 'a +ue no se o*ser#a f0ci'men.e ,un.o $e e+ui#a'encia@
Las reacciones $e 9i$o=re$ucci9n< es ,osi*'e es.u$iar'as ? ,re$ecir'as a ,ar.ir $e 'os $iagramas $e Pour*ai< a con.inuaci9n se mues.ra e' $iagrama ,ara e' sis.ema es.u$ia$o< así como 'os c0'cu'os efec.ua$os ,ara su cons.rucci9n@
10
200
•
Cons.rucci9n $e' $iagrama@ 3 +¿ ¿ Fe
¿ −¿
¿
OH
¿ ¿ ¿
−¿¿
OH
¿ ¿
Inicio $e 'a ,reci,i.aci9n: pOH =11.7 ; pH =2.3 2 +¿ ¿ Fe
¿ −¿
¿
OH
¿ ¿ ¿
−¿¿
OH
¿ ¿
Inicio $e 'a ,reci,i.aci9n: pOH =7.05 ; pH =6.95
Fe/+
Fe(O4/
p4
2./ Fe2+
.3
Fe(O42
p4
"u,onien$o concen.raciones - M@ pH ≤ 2.3
−¿ ¿ 3 +¿+ 1e ¿ 2 +¿ ↔ Fe Fe
¿
3 +¿ ¿ Fe
¿
2+¿ ¿ Fe
¿ ¿ ¿ ¿ 0.06 E= 0.77 + log ¿ 1
E= 0.77
2.3 ≤ pH ≤6.95
+¿ ¿ −¿+ 3 H ¿ 2 +¿ ↔ Fe ( OH )3+ 1e ¿ 3 H 2 O + Fe
+¿¿
H
¿ ¿ [ Fe (OH )3 ] ¿ 2+¿ 3
Fe
¿
¿ ¿ ¿ ¿
Fe ( OH )3 0.06 log ¿ + 2+¿ 1 Fe E= E
°
¿
pH =2.3 ; E= 0.77 ∴
Fe ( OH )3 Fe
2+¿
=1.184
°
E ¿ E=1.184 − 0.18 pH
pH ≥ 6.95
+¿ −¿+ H ¿ ¿ H 2 O + Fe ( OH )2 ↔ Fe ( OH )3 + 1 e +¿¿
H
¿
[ Fe (OH ) ] 3
¿ ¿ 0.06 ° E= E Fe ( OH ) + log ¿ 3
Fe ( OH )2
1
pH =6.95 ; E=−0.067
∴
E
° Fe (OH )3
=0.35
Fe (OH )2
E= 0.35−0.06 pH para el cromo…
3 +¿+ 7 H 2 O ¿
2−¿ ↔ 2Cr −¿+ Cr 2 O7¿
+¿+ 6 e ¿ ¿
14 H
+¿¿
H
¿ 2−¿ Cr2 O 7
¿
¿ 3 +¿ Cr
¿
¿ ¿2 ¿ ¿ ¿ ¿ ¿ 0.06 E=1.33 + log ¿ 6
E=1.33 −0.14 pH
- 0#s'i&i"#e a!al$'ica%e!'e l)s ,al)res (e .2 e! "#e se e&ec'#ar)! las reacci)!es 1eFG O/=G H -5=@-
O/=G H -5=@3 −37.1 = 1 0 √ O/ G H O/=G H -5=-3@J /FG H -5=-@J8 ,/ H -@J8 1e3FGO/=G 3 H -5=-J@O/=G 3 H -5=-J@−16.1 O/=G H √ 10 O/=G H -5=6@54 /FG H -5=4@K4 ,/ H 4@K4 La so'uci9n se ''e#a a ca*o a un ,/ 0ci$o $e*i$o a +ue e' 1e F se encuen.ra ,reci,i.a$o a' aumen.ar e' ,/@ A' ocurrir es.o< e' 3Cr 3O in.erac.&a con e' 1e 3F ,ara ''e#ar a ca*o 'a reacci9n $e 9i$o=re$ucci9n +ue nos in.eresa es.u$iar en es.e sis.ema@
3- De'er%i!e l)s ,al)res e.eri%e!'ales (e l)s .)'e!ciales !)r%ales (e 3 +¿ 2+¿ ¿ ¿ 2−¿ / Cr 3 +¿ / Fe l)s .ares re() 4 5 6#s'i&i"#e la (i&ere!cia ¿ ¿ Fe
res.ec') a l)s ,al)res 'eric)s7
Cr 2 O 7
Fe /:;Fe *: Cr*O< *- ; Cr /:
Val)res 'eric)s 8V9 7<< 17//
Val)res e.7 8V9 7 7<=
De acuer$o con 'a .a*'a an.erior< nues.ra e,'icaci9n a 'a $isminuci9n $e' ,o.encia' se $e*e a +ue se $e.ermino $e manera err9nea 'a masa $e 'os reac.i#os
>- C)%.le'e la si+#ie!'e 'abla7 Para com,'e.ar 'a .a*'a ,rimero se .oman en cuen.a 'as concen.raciones .e9ricas: Para 'os gramos $e su'fa.o ferroso ;1e 3F> 1e;N/8>3;"O8>3J/3O
2+¿
Fe 392.16 g 1mol
¿
2 +¿ 100 g RA =0.1963 g Fe ¿ 99.88 g ( 0.01mol ) | ¿¿ 1000 ml g =50 mL ¿
Para 'os gramos $e $icroma.o $e ,o.asio 3Cr 3O Cr 2 O7
49.006 g
¿
2+¿
1 mol
2 +¿ 100 g RA =0.02451 g Cr 2 O7¿ 99.97 g (0.01 mol )| ¿¿ 1000 ml g=50 mL ¿
Aora .oman$o en cuen.a 'as concen.raciones rea'es a ,ar.ir $e 'a masa rea' .oma$a: Para su'fa.o ferroso ;1e 3F>: 392.16 g Fe
|
2+¿
1000 mL =0.010 M 1 L 1 mol
¿
2+¿
Fe |¿ 0.1961 g 50 mL
¿ ¿
Para $icroma.o $e ,o.asio ; 3Cr 3O>:
49.006 g Cr 2 O7
|
1000 ml = 0.009958 1 L 1 mol
2+¿
¿
0.0244 g
Cr 2 O7
2+¿
50 mL
|¿ M
¿ ¿
Para o*.ener 'a norma'i$a$ e,erimen.a' en e' ,un.o $e e+ui#a'encia se rea'i!a 'o siguien.e: 2 +¿ ¿ 5.3 mLCr 2 O7
¿ ( 0.01 N ) ¿ 2 +¿
5 mLFe
¿
¿ ¿ N 1=¿
O*.enien$o así 'os Mi'imo'es e,erimen.a'es:
(
mmol = 0.0106
)
mmol (5.0 mL )=0.053 mmol mL
En cam*io 'os Mi'imo'es .e9ricos son:
(
mmol = 0.010
)
mmol ( 5.0 mL )=0.05 mmol mL
Con 'os $a.os an.eriores se ,ue$en o*.ener 'os mi'igramos es,era$os com,ar0n$o'os con 'os mi'igramos o*.eni$os $e 'a siguien.e manera:
(
mg= 392.16
(
mg= 392.16
)
mg ( 0.05 mmol )= 19.6080mg esperados mmol
)
mg ( 0.053 mmol )= 20.78448mg obe!"dos mmol
D0n$onos cuen.a $e +ue se o*.u#o $e es.a manera un error ,orcen.ua' $e: 19.6080↔ 100 20.7845 ↔ # ∴ # =106
error porce!$al =6
O*.enien$o $e es.a forma 'a .a*'a ,ara e' sis.ema 1e 3F Valor ación de:
Volum en experi mental del punto de equiva lencia (mL) ./
2 +¿ ¿ Fe
Norma lidad experi mental obteni da N1V1= N2V2
Volu men valo rado (mL)
Milimol es experim entales obtenid os
Mili mole s teóri cas
eso mole cular !"mo l
m! espe rado s
m! obte nido s
Erro r#
0.010
.0
0.0/
0.0
/32.1
13.0
20.7
.0
Para e' caso $e 'a micro #a'oraci9n: Para o*.ener 'a norma'i$a$ e,erimen.a' en e' ,un.o $e e+ui#a'encia se rea'i!a 'o siguien.e: 2 +¿ ¿ 0.1 mLCr 2 O7
¿
( 0.01 N ) ¿ 2 +¿ 0.1 mLFe
¿
¿ ¿ N 1=¿
O*.enien$o así 'os Mi'imo'es e,erimen.a'es:
(
mmol = 0.01
)
mmol ( 0.1 mL )=0.001 mmol mL
En cam*io 'os Mi'imo'es .e9ricos son:
(
mmol = 0.010
)
mmol ( 0.1 mL )=0.001 mmol mL
Con 'os $a.os an.eriores se ,ue$en o*.ener 'os mi'igramos es,era$os com,ar0n$o'os con 'os mi'igramos o*.eni$os $e 'a siguien.e manera:
(
mg= 392.16
(
mg= 392.16
)
mg ( 0.001 mmol )= 0.39216 mgesperados mmol
)
mg ( 0.001 mmol )= 0.39216 mgobe!"dos mmol
D0n$onos cuen.a $e +ue se o*.u#o $e es.a manera un error ,orcen.ua' $e: 0.39216 ↔100 0.39216 ↔ # ∴ # =100
error porce!$al =0.0
O*.enien$o $e es.a forma 'a .a*'a ,ara e' sis.ema 1e 3F Valor ación de:
2 +¿ ¿ Fe
Volum en experi mental del punto de equiva lencia (mL) 0.1
Norma lidad experi mental obteni da N1V1= N2V2
Volu men valo rado (mL)
Milimol es experim entales obtenid os
Mili mole s teóri cas
eso mole cular !"mo l
m! espe rado s
m! obte nido s
Erro r#
0.01
0.1
0.001
0.001
/32.1
0./32 1
0./32 1
0.0
Conclusiones A .ra#s $e .o$a es.a ,r0c.ica e,erimen.a' se 'ogr9 o*ser#ar e' com,or.amien.o $e 'a #a'oraci9n $e $icroma.o $e ,o.asio con su'fa.o $e ferroso< sien$o es.a #a'oraci9n en me$io amor.igua$o así como .am*in sin amor.iguamien.o no.an$o +ue e' amor.iguamien.o es necesario< ?a +ue a' aci$ificar 'a so'uci9n ,ara $isminuir su ,/ se 'ogra un com,or.amien.o uniforme acien$o resa'.ar e' ,un.o $e e+ui#a'encia@ "in e' amor.iguamien.o es.o no es ,osi*'e como $emos.rara 'a gr0fica - con 'a 'ínea $e .en$encia roa $on$e no se 'ogra $iferenciar un cam*io en 'os ,o.encia'es $e nues.ros ,ares re$o@ En cuan.o a 'a ,ar.e $e' an0'isis $e 'os ,orcen.aes $e error nos $amos cuen.a +ue 'a #a'oraci9n es.0n$ar ,resen.a un margen $e error ma?or +ue 'a micro #a'oraci9n sien$o es.a &'.ima m0s ,recisa< así como .am*in se ,ue$e no.ar +ue 'a micro #a'oraci9n u.i'i!a can.i$a$es $emasia$o ,e+ue2as $e reac.i#os ,or 'o +ue es mas econ9mica@ Bibliografa /arris< Danie' C@ Análisis Químico Cuantitativo,
E$@ Re#er.e< Mico< 355@ Ring*om< An$er Formación De Complejos En Química Analítica,
E$i.oria' A'am*ra< Mico< 3554@ Lange< Nor*er. A$o', Langes /an$*oo of Cemis.r? E$@ Mc)ra=/i'' EE UU< -K
