UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE CIENCIAS QUÍMICAS
LABORATORIO DE Q.A.CUANTITATIVA II
Integrantes: Navarro Dayana, Torres Katherine
Paralelo: Quinto Farmacia
Grupo: 11 Horario: jueves de 14h00-17h00
Fecha de realización: jueves de 03 junio 2014
Fecha de entrega: jueves 10 de julio del 2014
TEMA: Aplicación de permanganometría. Determinación de hierro en un mineral
OBJETIVOS:
General:
Determinar el porcentaje de hierro en un mineral por permanganometría.
Específicos:
Especificar la muestra de mineral según el porcentaje de hierro obtenido.
Establecer las reacciones generadas por reducción.
Analizar la formación y función del reactivo de Zimmermann-Reinhardt.
MARCO TEORICO:
Titulación redox
Hierro presente en un metal
En los minerales que se encuentran en la naturaleza como magnetita, hemanita, limonita y otros tienen presente en su composición como elemento principal el hierro como óxido o sulfuro como en el caso de la pirita. (Tabla 1)
MINERALES
Hemanita
Fe2O3
Magnetita
Fe3O4
Goetita
FeO
Limonita
2Fe2O3.3H2O
Siderita
FeCO3
Pirita
FeS2
Reducción previa:
El cloruro estannoso (SnCl2) se ha utilizado para efectuar la prerreducción de Fe3+ en HCl caliente. El exceso de agente reductor se destruye por adición de un exceso de HgCl2, según la reacción:
Sn 2+ + 2HgCl2 Sn 4+ + Hg2Cl2 + 2 Cl-
El Fe2+ se titula entonces con un oxidante que es el permanganato de potasio.
Este tipo de reducción se realiza en una columna rellena con un agente reductor sólido. Conocido como reductor de Jones el cual consiste en una columna llena de cinc cubierto con amalgama de cinc. La amalgama se prepara mezclando granalla de cinc con una solución acuosa al 2% de HgCl2 durante 10 minutos, y luego s enjuaga con agua. Entonces una muestra de Fe3+ puede reducirse a Fe2+ haciéndola pasar a través de éste reductor de Jones y utilizando ácido sulfúrico 1M como solvente. La columna se enjuaga bien con agua y se titula con permanganato de potasio. (Harris,1990)
La mayoría de los analitos reducidos se reoxidan fácilmente con el oxígeno atmosférico. Para prevenir esto al analito reducido puede añadirse una solución que contenga exceso de Fe3+, el cual es estable en solución ácida.
La titulación se realiza en H2SO4 1M o HCl 1M en presencia de Mn2+, H3PO4 y H2SO4; conocido como reactivo de Zimmermann – Reinhardt.
El Mn 2+ inhibe la oxidación del Cl- por el MnO4-.
El H3PO4 produce complejos con Fe3+ para evitar la formación de complejos Fe2+-cloruro, de color amarillo.
REACCIONES:
Fe + HCl FeCl3
Fe3+ + 2Sn2+ Fe2+ + Sn4+
Sn2+ + 2HgCl2 Hg2Cl2 + Sn4+ + 2Cl-
Fe2+ + MnO4- Mn2+ + Fe3+
Fe2+ Fe3+ + 1e-
5e- + 8H+ + MnO4- Mn2+ + 4H2O
5Fe2+ + 5e- + 8H+ + MnO4- 5Fe3+ + 5e- + Mn2+ + 4H2O
5Fe2+ + 8H+ + MnO4- 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
DIAGRAMA DE FLUJO
Indicaciones:
I1: agregar justamente 2 gotas
Especificaciones:
E1: disolver la muestra totalmente
E2: agregar gota a gota hasta desparecer tonalidad naranja
DATOS EXPERIMENTALES:
Peso muestra, g
V KMnO4 (ml)
N KMnO4 (eq/L)
FD
0,5017
8,5
0,0579
10
0,5036
10,5
0,0579
10
0,5038
10,8
0,0579
10
0,5049
11
0,0579
10
Aspecto de la muestra: polvo sólido plomo.
CÁLCULOS:
#EqFe2+=#EqMnO4-
gFe2+=NMnO4-VMnO4-PeqFe2+
gFe2+=0,0579EqL×8,5×10-3L×55,84gEq
gFe2+=0,02748g
%Fe2+=gFe2+gmuestra×FD×100
%Fe2+=0,02748g0,5017g×10×100
%Fe2+=54,78%
%Fe2+=67,41%
%Fe2+=69,31%
%Fe2+=70,44%
%FeO=%Fe2+×PMFeOPMFe2+
%FeO=54,78%×71,8355,84
%FeO=70,46%
%FeO=86,71%
%FeO=89,16%
%FeO=90,61%
%Fe2O3=%Fe2+×PMFe2O32PMFe2+
%Fe2O3=54,78%×159,652(55,84)
%Fe2O3=78,31%
%Fe2O3=96,37%
%Fe2O3=99,08%
%Fe2O3=100,69%
Tratamiento estadístico:
Para %Fe2+:
Media
x=Xin
x=65,48%
Rango
R=n mayor-n menor
R=15,66%
Desviación Estándar
SX=±Xi-X2n-1
SX=7,25%
Límite de confianza
LC=S×tn
LC=11,52%
Q Experimental
Q=dato dudoso-dato cercanoR
Q=0,807
Para %FeO:
Media
x=Xin
x=84,24%
Rango
R=n mayor-n menor
R=20,15%
Desviación Estándar
SX=±Xi-X2n-1
SX=9,32%
Límite de confianza
LC=S×tn
LC=14,82%
Q Experimental
Q=dato dudoso-dato cercanoR
Q=0,807
Para %Fe2O3:
Media
x=Xin
x=93,61%
Rango
R=n mayor-n menor
R=22,39%
Desviación Estándar
SX=±Xi-X2n-1
SX=10,36%
Límite de confianza
LC=S×tn
LC=16,47%
Q Experimental
Q=dato dudoso-dato cercanoR
Q=0,807
CUADRO DE RESULTADOS:
peso muestra, g
V KMnO4 (ml)
N KMnO4 (eq/L)
FD
%Fe2+
%FeO
%Fe2O3
0,5017
8,5
0,0579
10
54,78
70,46
78,31
0,5036
10,5
0,0579
10
67,41
86,71
96,37
0,5038
10,8
0,0579
10
69,31
89,16
99,08
0,5049
11
0,0579
10
70,44
90,61
100,69
Cuadro estadístico:
%Fe2+
%FeO
%Fe2O3
MEDIA
65,48
84,24
93,61
RANGO
15,66
20,15
22,39
DESVIACION ESTANDAR
7,25
9,32
10,36
LIMITE DE CONFIANZA
11,52
14,82
16,47
DATO DUDOSO
54,78
70,46
78,31
DATO CERCANO AL DUDOSO
67,41
86,71
96,37
QEXP
0,807
-0,807
-0,807
QCRIT
0,829
0,829
0,829
ACEPTADO
ACEPTADO
ACEPTADO
DISCUSIONES:
La utilización de HCl y SnCl2 en la práctica se justifica ya que el HCl es el mejor disolvente de los minerales de hierro y la disolución de los óxidos se favorece al adicionar SnCl2.
La utilización de reactivo de Ziemmerman-Reinkart es imprescindible en la práctica ya que los distintos reactivos que lo conforman dan los medios necesarios para que la valoración sea eficiente.
El H2SO4, componente del reactivo de Ziemmerman-Reinkart, es importante porque proporciona el ion hidrógeno necesario para asegurar la reducción del permanganato a manganeso (II)
El ácido fosfórico, componente del reactivo de Ziemmerman-Reinkart, es necesario en la práctica ya que compleja el hierro (III), lo cual permite la observación clara del punto final; al igual el MnSO4 posee importancia en la constitución del reactivo ya que aunque posee un mecanismo complejo, puede actuar transformando los estados de oxidación más elevados del manganeso (III).
En la valoración es necesario que la solución se encuentre totalmente fría, porque a esa temperatura se disminuye el peligro de oxidación atmosférica del hierro (II) y también la posibilidad de que se oxide el ión cloruro por permanganato.
CONCLUSIONES:
El porcentaje de hierro en un mineral determinado por permanganometría es de 65,48%, como FeO es 84,24% y como Fe2O3 es 93,61%.
Según el porcentaje obtenido de FeO se trata del mineral goetita y del porcentaje de Fe2O3 se trata del mineral hemanita, es decir que la muestra contiene en gran cantidad estos dos minerales.
La reducción del hierro es generada por el cloruro estannoso en ácido clorhídrico, donde el hierro es reducido y el estaño es oxidado. La eliminación del reductor en exceso es concebida por la formación del calomel a partir de reaccionar el exceso de estaño con cloruro de mercurio.
El reactivo de Zimmermann-Reinhardt está formado por ácido fosfórico para formar complejos, ácido sulfúrico para dar medio ácido en la reacción redox y sulfato de manganeso como catalizador para acelerar la reacción. Es utilizado como reactivo preventivo para la titulación redox.
CONSULTA
¿Por qué se titula en frío en la práctica?
Como fue expuesto en la discusión, la titulación se realiza en frío para disminuir el peligro de oxidación atmosférica del hierro (II) y también la posibilidad de que se oxide el ión cloruro por el permanganato.
BIBLIOGRAFÍA:
Harris, D. (1990). Analísis Químico Cuantitativo. México: Iberoamérica.
