Resumen
El trabajo práctico realizado tenía dos objetivos, por un lado la obtención del punto final de una titulación por potenciometría y la determinación de la concentración de una muestra problema de Fe2+ titulando con Cerio y la concentración concentración de un par de halógenos (Ioduro Cloruro) titulando con AgNO3, en el primer caso por potenciometría redox y en el segundo caso por potenciometría por precipitación. precipitación. Se trabajo con un milivoltímetro WTW modelo Ph552 nº de serie 48400117 y los resultados obtenidos fueron los siguientes: Para la MP de hierro Nº 361 Método Analítico Gráfico
Concentración Concentr ación [M] 0,0346 0,0346
Para la MP de Halogenos Nº 370 Método Analítico Gráfico
Concentración 0,0302 0,0302
[M]
Concentración 0,0305 0,0305
[M]
Introducción
Se define por potenciometría a la medida de diferencia de potencial que existe entre un analito de referencia y un analito indicador, en una celda, en ausencia de un flujo de corriente eléctrica externa. Para esta actividad se trabajará con la técnica de “ titulación potenciométri ca” específicamente una potenciometría de titulación redox y una titulación potenciométrica por precipitación , ambos son casos de potenciometría indirecta. Previo a las titulaciones potenciometricas es de suma importancia conocer las reacciones involucradas así se determina cual será el electrodo indicador a utilizar, es decir el electrodo que reaccionará con el analito en estudio variando su potencial, o sea que tenga una respuesta Nernstiana. Los requerimientos que debe cumplir este indicador es ser es pecifico para el analito en estudio, por lo tanto que no reaccione con otras especies presentes en la solución, para el caso de la titulacion de Fe 2+ el electrodo indicador a utilizar es de platino, el cual es un electrodo inerte, este electrodo sirve de soporte para la transferencia de electrones de las especies en solución, por lo tanto el potencial dependerá del sistema redox en el cual este inmerso, este tipo de electrodo se denomina electrodo indicador redox. El electrodo indicador de plata utilizado para la determinación del haluro es un electrodo de segundo orden el cual responde a los cambios de potencial de los aniones que forman precipitados poco solubles o complejos estables con el cation correspondiente al indicador, en esta caso Ag + . Pero para tener mediciones analíticas también se necesita un indicar de referencia, este deberá ser de un potencial constante luego todos los cambios de potencial observados serán contribución del otro electrodo. En el trabajo practico se utilizará un electrodo de calomelano, el cual esta constituido por un tubo interior que contiene una pasta de mercurio-cloruro de mercurio (I) el cual esta conectado a un tubo exterior a través de un pequeño orificio, en este tubo exterior existe una solución saturada de KCL. Para las correspondientes mediciones del potencial se usa un equipo llamado milivoltímetro y es a este equipo donde están conectados cada uno de los electrodos que están sumergidos en la solución Para el caso de la titulación potenciometrica redox, las semireacciones y la reaccion global involucradas son las siguientes :
Para el caso de la potenciometría por precipitación KpsAgI = 8.3x10-17
KpsAgCl = 1.82x10-10
Ag++ eAg0 + Cl-
Ag0 AgCl + e-
Ag++ eAg0 + I-
Ag0 AgI + e-
Ag+ + Cl-
AgCl(s)º
Ag+ + I-
AgI(s)
Materiales
Electrodo indicador de platino Electrodo de referencia de calomelano. Milivoltimetro WTW modelo Ph552 nº de serie 48400117 Solucion de Ce 0.1 N Solucion H2SO4 5 M Vaso de Precipitado de 100 ml Agitador Magnético MP de hierro Bureta de 25 ml Agua destilada MP de haluro Solucion de AgNO3 0.05 M HNO3 6 N KNO3 1M Ba(NO3)2 0.25 M
Procedimiento
Para la titulación potenciométrica redox, de Fe2+ con Ce (IV) primero se deben conectan los electrodos al potenciómetro (electrodo de referencia de calomelano y el electrodo indicador de platino), luego se tomo una alícuota de 10 ml de muestra problema de Fe2+ Nº 370, se le agrego 16 ml de H2SO4 5 M ( para tener en solución una concertación de acido aprox 1M) y se agrego agua destilada hasta un volumen de 80 ml. Se agrego el agitador magnetico al vaso de precipitado y se comenzó a titular con la solución de Ce (IV) 0.1 N, primero en condición explorativa de 1 ml en 1 ml hasta detectar una gran variación en la pantalla del mili voltímetro, teniendo noción de los volúmenes adecuados a tomar se procede a hacer las verdaderas mediciones tomando volúmenes de 1 ml , 05 ml y 0.1 ml según cuan cerca este del punto de equivalencia. Se tabulan los datos y se obtienen las respectivas graficas, las cuales entregaran los datos de los volúmenes exactos del punto final de la titilación útil para las determinaciones cuantitativas. Para la titulación potenciometrica por precipitación, de Br – y I- con AgNO3 se conectan los electrodos al potenciómetro (electrodo de referencia de calomelano y el electrodo indicador de plata), todo igual que en el procedimiento anterior, salvo que en esta oportunidad el electrodo de calomelano no se coloca en contacto con la solución, ya que hay cloruros en solución igual que en el electrodo por lo tanto las concentraciones de este ion y su precipitado no serian las verdaderas y conduciría a un error por exceso, para corregir esto se coloca el electrodo en contacto con una solución de KNO3 1 M dentro de otro tubo exterior, luego se tomo una alícuota de 5 ml de la muestra problema Nº370 que contenía Br – y ISe le agregaron 2 gotas de HNO3 6N y 8 ml Ba(NO3)2 0.25 M tal que su concentración en el vaso de precipitado sea de 0.025 M. Estos reactivos auxiliares cumplen la función de evitar posibles interferencia de otros iones y evitar la adsorción del ion soluble dentro del precipitado llevando también a errores en la concentración de la MP. Luego se realizó la titulación, donde el agente titulante empleado fue AgNO3 0.05 M, primero se realiza una titulación explorativa de 1 ml en 1 ml para determinar los volúmenes de menor intervalo para los datos de la curva definitiva.
Titulación potenciométrica redox : Titulación de Fe (II) con Ce (IV) 0,1 [N]. Tabla N° 1: Datos de FEM medida en función del volumen de Ce (IV) agregado y primera y segunda derivada.
Gráfico N°1:
Gráfico N° 2:
Gráfico N° 3:
Gráfico N° 4:
Tabla N° 2: Concentración de Fe (II) en MP n° 361. Método Analítico Gráfico
Concentración [M] 0,0346 0,0346
Titulación potenciométrica de precipitación: Titulación de mezcla binaria de 0,05 [N] Tabla N°3: Datos de FEM medida en función del volumen de segunda derivada.
y
con
agregado y primera y
Gráfico N° 5:
Gráfico N° 6:
Gráfico N°7:
Gráfico N° 8:
Tabla N° 4: Concentración de Método Analítico Gráfico
y
en MP n° 370.
Concentración 0,0302 0,0302
[M]
Concentración 0,0305 0,0305
[M]
Ejemplos de cálculo.
Para el volumen de equivalencia en la titulación de Fe-III con Ce-IV 0,1N: Según el grafico 4, los puntos que atraviesan el eje X, están a los 3,4 y 3,5 mL, y los valores de la segunda derivada son 8875 y -5800 correspondientemente, por el método analítico la suma de los valores absolutos representa la transición en 0,1 mL, entonces: 0,1 mL 14675 X mL
8875
Entonces Luego se suma el volumen obtenido de la diferencia con el volumen tomado como referencia: El volumen de Ce IV 0,1N gastado en la titulación calculado por el método analítico es 3,46 mL Por el método grafico, se ocupa la ecuación de la recta entre los 2 puntos que cruzan el eje X, y considerando Y=0, para el grafico 4:
El volumen de Ce IV 0,1N gastado en la titulación calculado por el método grafico es 3,46 mL Seguidamente, considerando cualquiera de los volúmenes calculados, la relación estequeometrica entre el Ce y el Fe es 1:1, y para esta reacción, la normalidad del Ce IV, es equivalente con su concentración molar, por lo tanto los moles de Ce IV ocupados son:
Esta cantidad de moles está presente en la alícuota tomada de 10 mL, por lo tanto la concentración molar de Fe III será:
