I.
El Análi Análisis sis Electr Electrogr ograv avimé imétri trico co:: Prin Princip cipios ios Teóricos óricos En la elec electr trog ogra ravi vime metrí tría a es nece necesa sari rio o que que haya haya una una corr corrie ient nte e eléc eléctr tric ica a considerable a lo largo del proceso analítico. Cuando pasa corriente en una celd celda a elec electr troq oquí uími mica ca,, el pote potenc ncia iall de la celd celda a ya no es simp simple leme ment nte e la diferencia entre los potenciales de los electrodos: el cátodo y el ánodo (o pote potenc ncia iall term termod odin inám ámic ico o.. !ebi !ebido do a este este proc proces eso o es nece necesa sari rio o apli aplica car r potenciales mayores a los potenciales termodinámicos. Este es un método de análisis cuantitativo, se basa en el fen"meno de la electrolisis y consiste en electroli#ar una soluci"n de la muestra que se va a anali#ar, la cual se deposita cuantitativamente en los electrodos de la celda electrolítica. Esta electrolisis se reali#a usando electrodos de gran superficie en soluciones bien agitadas hasta una deposici"n completa. En la práctica, el electrodo sobre el que se deposita la especie electroactiva, se pesa antes y después de la electrolisis, la diferencia de masa producida por el material depositado conduce al resultado final. $a electrolisis está regida cuantitativamente por las leyes de %araday y por las reacciones en los electrodos. $a primera ley de %araday dice: &la masa de cualquier sustancia, depositada o disuelta en el electrodo, es proporcional a la cantid cantidad ad de elect electric ricida idad d (culom (culombio bios s que pasa pasa a través través del electr electrol olito ito'. '. $a segund segunda a ley nos nos dice: dice: &las &las masas masas de difer diferent entes es sustan sustancia cias s deposi depositad tadas as o disue isuelltas tas en un elect lectro rod do por un mism mismo o nmero mero de culo culomb mbiios son son proporcionales a sus pesos equivalentes'. )ara descomponer un equivalente gramo de cualquier electrolito o para liberar un equivalente gramo de cualquier ani"n o cati"n se requiere la cantidad de *+-- culombios, esta cantidad de electricidad se denomina constante de %araday (%.
m I × t × =
Peq F
!onde &m' es la masa que se deposita en los electrodos, &' es la intensidad de corr corrie ient nte e en /mper mperio ios, s, &t' &t' es el tiem tiempo po en segu segund ndos os,, &)eq' es el peso equivalente y &%' es la constante de %araday. E0isten dos tipos de análisis electrogravimétricos: el método sin control de potencial, en el cual se mantiene una intensidad de corriente alta a lo largo de todo el proceso para depositar el analito en el cátodo o ánodo1 y el método de potencial controlado, controlado, en el cual se controla la intensidad y el tiempo para hacer
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
una deposici"n de los electrolitos de manera controlada e incluso se pueden depositar varios electrolitos uno sobre otro tan solo conociendo los potenciales de "0ido reducci"n.
II.
El Método Electrogravimétrico: Funcionamiento El método utili#ado en esta e0periencia fue el análisis gravimétrico sin control de potencial, en el cual se utili#a una intensidad de
corriente
muy
directa
superior
al
potencial termodinámico de los electrolitos en soluci"n para
lograr
la
electr"lisis. El motor de rotaci"n del electrodo peque2o
sirve
para
evitar que las burbu3as de gases formadas por la electr"lisis del agua interfieran en la deposici"n del electrolito. 4ambién e0iste el método de potencial controlado, que requiere una mayor habilidad del analista para controlar de manera efica# el instrumento, ya que en este método se usa una intensidad de corriente controlada por un tiempo determinado para depositar los analitos en forma III.
secuencial y controlada. Reacciones Qumicas •
)ara el cobre: Cu56 6 5e7 8 Cu95 8 596 6 ;5 6 5e7 Cu56 6 95 8 ;5 6 Cu- 6 596
•
)ara el plomo: )b56 8 )b<6 6 5e7
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
95 6 5e7 8 95 6 57 )b56 6 95 8 95 6 )b5
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
I!.
Instrumentos Empleados: Electrodos de )latino: El uso de platino para la electrolisis se debe a varios factores: =aterial inerte, que no se corroe. Capacidad para catali#ar la reacci"n • •
•
reducci"n de protones. /lto intercambio intrínseco de densidad
•
la reducci"n de protones. E0celente reproducci"n del potencial
•
(igual o menor que >- ?@. /l ser un metal maleable y dctil se
de para
puede traba3ar con el muy fácilmente
para
producir una red que aumente el área
de
contacto entre el electrodo y la soluci"n. El nico inconveniente con el platino es su elevado precio (mayor que el precio del oro. Electroanali#ador Aargent Alomin: 4iene dos unidades de electroli#aci"n separadas, que permiten hacer dos determinaciones simultáneas. El instrumento usa dos electrodos de platino en forma de canastilla. El electrodo grande se emplea para recibir el dep"sito, es el electrodo de traba3o. El electrodo menor, es el otro electrodo que sirve de agitador. El mane3o y monta3e de la celda se reali#a de la siguiente manera: /ntes de comen#ar asegurarse que todos los controles del instrumento •
•
estén en posici"n %% o cero. nserte los electrodoB limpios y previamente (el que corresponde en el vástago de acero ino0idable del motor. )rimero se coloca el electrodo menor y luego el mayor, ambos quedan en forma concéntrica. Ae debe
•
hacer con mucho cuidado. Centre cuidosamente los electrodos, si se chocan hacen corto circuito y no habrá electr"lisis. )ara esto haga girar el electrodo del centro lentamente, y observe que no hacer contacto con la canastilla de otro electrodo. $o toque los electrodos directamente con los dedos, use dedal de papel o papel filtro limpio.
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
•
)ara colocar el vaso con la soluci"n muestra. Auspenda primero el con3unto del motor con los electrodos, hasta el má0imo, coloque el vaso con la soluci"n deba3o de los electrodos y ba3e el con3unto hasta que los electrodos estén dentro del vaso. Ai la soluci"n no cubre los electrodos, agregar suficiente agua destilada para cubrirlo, de3ando un borde de un
•
centímetro libre Dire a el control =4F, el electrodo central comien#a la agitaci"n de la soluci"n. Cubra con lunas de ro3o separable, el vaso, para evitar que se pierda soluci"n y que esta salpique al instrumento. Estas lunas se deben lavar sobre el mismo vaso, de ve# en cuando con agua
•
destilada. Con el control F=/$ 7 FE@GFAE seleccione la polaridad de los electrodos. En la posici"n F=/$ el electrodo del centro es el ánodo y el lateral es el cátodo (electrodo grande. En la posici"n FE@EFAE la
•
polaridad de los electrodo es, la inversa. Dire a el control CHFFE4, esto indica el paso de la corriente eléctrico través de la celda, su valor se lee en el amperímetro, depende
•
del volta3e aplicado. Dire el control CFE/AE en el sentido del relo3 para aplicar el volta
•
recomienda la técnica de análisis. Au valor se lee en el voltámetro. Ae electroli#a hasta que todo el metal se halla depositado cuantitativamente. El tiempo necesario depende de la técnica de análisis, pero en general se puede determinar e0perimentalmente como
•
ya se ha indicado o usado reactivos químicos. Cuando se ha cumplido el tiempo de electr"lisis, desconecte el =4F. Ain cortar la corriente suspenda el motor hasta que los electrodos queden fuera de la soluci"n lávelo con agua destilada cuidadosamente. $uego proceda como recomienda la técnica de análisis
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
!.
Procedimiento E"perimental E0periencia /: !eterminaci"n Electrogravimétrica de Cobre en una moneda •
=edir con una pipeta, tres alícuotas, de >- m$ cada una y viértalos en un vaso electrolítico de >- m$ (de forma alta. Ae agrega agitando soluci"n de 9 <9 + hasta aparici"n final de a#ul del ion comple3o tetramino cprico, que indica que el ácido está completamente
•
neutrali#ado /gregar >, m$ de 9I + y -,> g de urea. !iluir hasta más o menos
•
J- ml. Electroli#ar la soluci"n siguiendo las instrucciones dadas para el del anali#ador Aargent Alomin, con una tensi"n de 5 a < voltios durante > hora, utili#ando el ánodo rotativo. Ae debe regular la velocidad del anodo para que no haya proyecciones, pero si una agitaci"n eficiente.
•
o hay necesidad de calentar. !etener la agitaci"n y diluir la soluci"n para elevar su nivel sobre
•
electrodos y continuar la electrolisis durante >- minutos más. bserve si hay aparici"n de nuevo dep"sito metálico sobre la superficie del electrodo recién e0puesta. Ai hay, continuar la electrolisis y repita la observaci"n. Ai no hay, detenga la agitaci"n pero contine el paso de
•
corriente. Eleve lentamente los electrodos, lavando simultáneamente con un chorro de agua de una pesita, el dep"sito de cobre metálico que queda
•
a la vista /l quitar completamente el vaso del contacto con los electrodos, corte la
•
corriente E$EC4FC/ Kuite los electrodos, lave el cátodo por inmersi"n en agua7destilada y
• •
después en acetona o alcohol etílico. Aeque en la estufa por > min. a temperatura no mayor de L-MC. )esar el cátodo seco y con el cobre depositado en la superficie.
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
E0periencia N: !eterminaci"n Electrogravimétrica de )lomo en un fusible. •
Colocar más o menos g de muestra en una luna de relo3. !esengrasar
•
la muestra usando peque2as porciones de acetona. !e3ar evaporar. )esar -,5--- g de muestra. Colocar en un vaso de 5- m$. /gregar Iml. !e 9 I + y cubrir con una luna de relo3. Calentar en la plancha
•
hasta ataque total y luego sobre asbesto por lo menos I- min. !iluir a un volumen apro0. !e +- m$ con agua destilada. /2adir I- m$
•
de 9I concentrado y completar el volumen en la flota de 5- ml =edir tres alícuotas de >- m$ y colocar en la celda electrolíticas, introducir los electrodos, agregar el volumen necesario para cubrirlos,
•
de3ando una parte de ellos libre. El ánodo debe estar confundido. Electroli#ar a 5. voltios (-.5 amperios, por medios hora. )robar que
•
todo el plomo se les depositado con gotas de Ol en una hora de relo3. $evantar los electrodos fuera de la soluci"n sin cortar el volta3e. Fetirar el ánodo, lavar con agua destilada y luego con alcohol y secar en la
•
estufa a >--MC, luego pesar. Calcular el P de plomo en la muestra del incremento del peso del anodo considerando que se ha depositado como )b5. El factor de correcci"n es de -,J+<. Escriba las reacciones de este proceso.
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
!I.
Resultados E"perimentales E0periencia /: Muestra: Moneda de # centavos. $: %.#&#g
'electrodos J.>L+* *.5>-> *.5>-5
'elec.(muestra J.5L> *.I-J> *.I-L
')u depositado -.-*J5 -.-*J-.-*LI
* )u +*.5P +*.>>P +J.+5P
E0periencia N: Muestra: Fusi+le. ': ,.-/,g
!II.
'electrodos
'elec.(muestra
J.>LLJ.>L *.5-JJ
J.>J+J.>JI+ *.5>L-
'P+01 depositado -.--*-.--J> -.--J5
* P+01
* P+
>><.J-P >-I.I5P >-<.+-P
**.<+P J*.-PQ *-.+-PQ
E2emplo de )álculos E0periencia /:
%Cu
=
W Cu depositado × V Alicuata1 ×V Dilución V Analizado× W moneda
× 100
=
0.098 × 10 × 250 10 × 3.545
× 100
=
69.11
E0periencia N:
Pb
=
W PbO depositado × factor graim!trico× V dilución
PbO 2
2
V Analizado ×W muestra
=
W PbO depositado ×V dilución 2
V Analizado ×W muestra
× 100
=
0.0090 ×
× 100
0.0090 × 250 10 × 0.1960
=
× 100
207.21 239.21
× 250
10 × 0.1960
=
114.8
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
× 100
=
99.49
!III.
3iscusión de Resultados •
$os valores de cobre obtenidos en la E0periencia / son algo más elevados que los valores de cobre obtenidos por el método polarográfico.
•
$os valores de di"0ido de plomo son superiores al >--P ya que la muestra solo contenía plomo más no su "0ido.
•
El valor de plomo encontrado en la primera semana es cercano al >--P ya que la muestra es te"ricamente plomo puro.
•
$os valores de plomo encontrados en la segunda semana son ba3os porque la muestra puede haberse descompuesto por acci"n del aire.
I4.
)onclusiones 5 Recomendaciones Este método de análisis es muy confiable ya que solo depende de la preparaci"n de la muestra y del pesado de los electrodos. o se necesita preparar otro tipo de soluci"n y no se toman ninguna otras medidas que conlleven a un error mayor. Ae recomienda reali#ar las pruebas el mismo momento en que las muestras son preparadas ya que con el paso del tiempo tienden a descomponerse.
*Análisis realizado dejando reposar la muestra una semana completa.
