UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

Facultad De Ingeniera Industrial y De Sistemas

Prctica de laboratorio numero 4

Qumica General CB2010

Integrantes:

Ramos Suca Luis Yordey cdigo: 20152192D

Ramos Sutti Eduardo Florentino cdigo: 20150243K

Salome Taipe Rony cdigo: 20150212H

Docente: Hidalgo Rodrguez Jos

Experimento 1 FUNDAMENTO TERICO 1.

Valoracin

La valoracin o titulacin es un mtodo corriente de anlisis qumico (estudia la

composicin de una muestra) cuantitativo (emplea cantidades numricas) en el

laboratorio, que se utiliza para determinar la concentracin desconocida de un

reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel

fundamental en las titulaciones, se le conoce tambin como anlisis volumtrico.

Un reactivo llamado valorante o titulador, de volumen y concentracin

conocida (solucin estndar o solucin patrn) se utiliza para que reaccione con

una solucin del analito (componente de inters analtico de una muestra), de

concentracin desconocida. Utilizando una bureta calibrada para aadir el

valorante es posible determinar la cantidad exacta que se ha consumido cuando

se alcanza el punto final. El punto final es el punto en el que finaliza la valoracin,

y se determina mediante el uso de un indicador. Idealmente es el mismo volumen

que en el punto de equivalenciael nmero de moles de valorante aadido es

igual al nmero de moles de analito. En la valoracin clsica cido fuerte-base

fuerte, el punto final de la valoracin es el punto en el que el pH del reactante es

exactamente 7, y a menudo la solucin cambia en este momento de color de

forma permanente debido a un indicador. Sin embargo, existen muchos tipos

diferentes de valoraciones. Pueden usarse muchos mtodos para indicar el punto

final de una reaccin: a menudo se usan indicadores visuales (cambian de color).

En una titulacin o valoracin cido-base simple, puede usarse un indicador de

pH, como la fenolftalena, que es normalmente incolora pero adquiere color rosa

cuando el pH es igual o mayor que 8,2. Otro ejemplo es el naranja de metilo, de

color rojo con en medio cido y amarillo en disoluciones bsicas. No todas las

titulaciones requieren un indicador. En algunos casos, o bien los reactivos o los

productos son fuertemente coloreados y pueden servir como "indicador". Por

ejemplo, una titulacin o valoracin rdox que utiliza permanganato de potasio

como disolucin estndar (rosa/violeta) no requiere indicador porque sufre un

cambio de color fcil de detectar pues queda incolora al reducirse el

permanganato. Despus del punto de equivalencia, hay un exceso de la

disolucin titulante (permanganato) y persiste un color rosado dbil que no

desaparece. 4 Debido a la naturaleza logartmica de la curva de pH, las

transiciones en el punto final son muy rpidas; y entonces, una simple gota

puede cambiar el pH de modo muy significativo y provocar un cambio de color en

el indicador. Hay una ligera diferencia entre el cambio de color del indicador

(punto final) y el punto de equivalencia de la titulacin o valoracin. Este error se

denomina error del indicador. Por este motivo es aconsejable efectuar

determinaciones en blanco con el indicador y restarle el resultado al volumen

gastado en la valoracin. 2. Historia y etimologa

La palabra "titulacin" viene del vocablo latino titulus, que significa inscripcin o

ttulo. La palabra francesa titre, del mismo origen, significa rango o grado. Una

titulacin o valoracin es, por definicin, la determinacin del grado o

concentracin de una disolucin con respecto a agua con pH 7 (que es el pH del

H2O pura en condiciones estndar). Los orgenes del anlisis volumtrico estn

en Francia en la qumica de finales del siglo XVII. Franois Antoine Henri

Descroizilles desarroll la primera bureta (con aspecto de un cilindro graduado)

en 1791. Joseph Louis Gay-Lussac desarroll una versin mejorada de la bureta

que inclua un brazo lateral, y acu los trminos "pipeta" y "bureta" en un

artculo de 1824 sobre la estandarizacin de disoluciones de ndigo. Un gran

paso adelante en la metodologa y popularizacin del anlisis volumtrico se

debe a Karl Friedrich Mohr, que redise la bureta colocando un cierre con pinza

y una cnula de vertido en el extremo inferior, y escribi el primer libro sobre su

uso, con el ttulo Lehrbuch der chemisch-analytischen Titrirmethode (Manual

sobre mtodos de titulacin en Qumica Analtica), publicado en 1855.

Preparacin de una muestra para titulacin o valoracin

En un titulacin o valoracin, tanto la sustancia patrn como el analito deben

estar en fase lquida (o en disolucin). Si la muestra no es un lquido o una

disolucin, debe ser disuelta. Si el analito est muy concentrado en la muestra a

analizar, suele diluirse. Aunque la amplia mayora de las titulaciones se llevan a

cabo en disolucin acuosa, pueden usarse otros disolventes como cido actico

o etanol con igual finalidad, para determinados anlisis. Una cantidad medida de

muestra se coloca en un frasco donde se disuelve y se diluye si es necesario. El

resultado matemtico de la valoracin puede calcularse directamente mediante la

cantidad de valorante medida. Cuando la muestra ha sido disuelta o diluida

previamente a la valoracin, la cantidad de disolvente utilizado para disolver o

diluir debe ser bien conocida (generalmente es un coeficiente entero) para poder

considerarlo en el resultado matemtico de la valoracin de la muestra original.

Muchas valoraciones requieren un cierto control del pH de la reaccin. Para ello,

5 se usan disoluciones amortiguadoras aadidas en el frasco de la disolucin a

analizar para mantener el pH de la solucin. En otros casos se debe enmascarar

un cierto in: esto es necesario cuando hay dos reactivos en la muestra que

pueden reaccionar con la sustancia patrn y solo queremos valorar uno de ellos,

o bien cuando la reaccin puede ser inhibida o alterada por la presencia de ese

in. Se procede aadiendo otra disolucin a la muestra para enmascarar o

secuestrar el in no deseado, mediante la formacin de un enlace dbil con l o

incluso formando una sustancia insoluble. Algunas reacciones rdox pueden

requerir calentar la disolucin con la muestra y valorar mientras est todava

caliente (para incrementar la velocidad de reaccin). Por ejemplo, la oxidacin de

ciertas soluciones de oxalato requiere calentar la solucin hasta unos 60 grados

centgrados para mantener una adecuada velocidad de reaccin. Procedimiento

Una titulacin o valoracin comienza con un vaso de precipitados o matraz

Erlenmeyer conteniendo un volumen preciso del reactivo a analizar y una

pequea cantidad de indicador (por lo general 2 o 3 gotas), colocado debajo de

una bureta que contiene la disolucin estndar. Controlando cuidadosamente la

cantidad aadida, es posible detectar el punto en el que el indicador cambia de

color. Si el indicador ha sido elegido correctamente, este debera ser tambin el

punto de neutralizacin de los dos reactivos. Leyendo en la escala de la bureta

sabremos con precisin el volumen de disolucin aadida. Como la

concentracin de la disolucin estndar y el volumen aadido son conocidos,

podemos calcular el nmero de moles de esa sustancia (ya que Molaridad =

moles / volumen). Luego, a partir de la ecuacin qumica que representa el

proceso que tiene lugar, podremos calcular el nmero de moles de la sustancia a

analizar presentes en la muestra. Finalmente, dividiendo el nmero de moles de

reactivo por su volumen, conoceremos la concentracin buscada.

Curvas de valoracin

Una curva tpica de valoracin de

un cido diprtico, cido oxlico,

titulado con una base fuerte,

hidrxido sdico. Son visibles los

dos puntos de equivalencia, a 15 y

30 mL 6 Las valoraciones se

representan mediante curvas de

valoracin, en las que suele

representarse como variable

independiente el volumen aadido

de disolucin estndar, titulante o

patrn, mientras la variable dependiente es la concentracin del analito en la

etapa correspondiente de valoracin (en una valoracin cido-base es

generalmente el pH de la disolucin, que cambia segn la composicin de las

dos disoluciones). En el caso de las valoraciones cido-base, las curvas de

valoracin reflejan la fuerza del cido y de la base correspondientes. Por ejemplo,

en una valoracin de cido fuerte con una base dbil, la curva de valoracin ser

relativamente lisa, aunque muy escarpado para puntos cerca el punto de

equivalencia de la valoracin. En este caso, pequeos cambios en el volumen del

valorante producen cambios grandes del pH cerca del punto de equivalencia. En

este caso, una amplia gama de indicadores sera apropiada (por ejemplo el

tornasol, la fenolftalena o el azul de bromotimol). Por otro lado, si uno de los

componentes de una valoracin cido-base es un cido dbil o una base dbil, y

el otro es un cido fuerte o una base fuerte, la curva de valoracin es claramente

irregular cerca del punto de equivalencia (y el pH no cambia "tanto" con la adicin

de pequeos volmenes de valorante). Como ejemplo, la curva de valoracin del

cido oxlico (un cido dbil) con hidrxido de sodio (una base fuerte) se ha

representado en la imagen anterior. Aqu, el punto de equivalencia ocurre a un

pH de aproximadamente 8- 10, y as el analito es bsico en el punto de

equivalencia (con ms precisin, la sal sdica producida por la reaccin de

hidrlisis en el agua para producir iones hidrxido). Un indicador como la

fenolftalena sera apropiado para esta valoracin en particular. La curva de

valoracin correspondiente a una valoracin de una base dbil con un cido

fuerte cida se comporta de modo similar. En este caso, indicadores como el

naranja de metilo o el azul de bromotimol se utilizan habitualmente. Por otro lado,

las valoraciones cido-base en las que los componentes son una base y un cido

dbil, son de naturaleza bastante irregular. Debido a la naturaleza de tales

valoraciones, no hay ningn indicador qumico apropiado, y por ello a menudo se

utiliza el pH metro.

Tipos de valoraciones Las valoraciones se clasifican por el tipo de objeto a analizar:

Valoraciones cido-base: basadas en la reaccin de neutralizacin entre el

analito y una disolucin de cido o base que sirve de referencia. Para determinar

el punto final, usan un indicador de pH, un pH-metro, o un medidor de

conductancia.

Valoraciones rdox: basadas en la reaccin de oxidacin reduccin o reaccin

rdox entre el analito y una disolucin de oxidante o reductor que sirve de

referencia. Para determinar el 7 punto final, usan un potencimetro o un indicador

rdox aunque a veces o bien la sustancia a analizar o la disolucin estndar de

referencia tienen un color suficientemente intenso para que no sea necesario un

indicador adicional.

Valoraciones de formacin de complejos o complexometras: basadas en

la reaccin de formacin de un complejo entre el analito y la sustancia valorante.

El agente quelante EDTA es muy usado para titular iones metlicos en

disolucin. Estas valoraciones generalmente requieren indicadores

especializados que forman complejos ms dbiles con el analito. Un ejemplo es

Negro de Eriocromo T para valoracin de iones calcio, magnesio o cobre (II).

Valoraciones de precipitacin: Son aquellas basadas en las reacciones de

precipitacin. Uno de los tipos ms habituales son las Argentometras:

precipitacin de aniones como los halgenos ( F- , Cl- , Br- , I-) y el tiocianato

(SCN-) con el in plata. Ag+. Esta titulacin est limitada por la falta de

indicadores apropiados. NaX(ac) + AgNO3(ac) AgX(s) + NaNO3(ac) donde X

= F- , Cl- , Br- , I- , SCN- 6.1 Valoracin cido-base

Indicador Color en medio cido Rango de

cambio de color Color en medio bsico Violeta

de metilo Amarillo 0.0 - 1.6 Violeta Azul de

bromofenol Amarillo 3.0 - 4.6 Azul Naranja de

metilo Rojo 3.1 - 4.4 Amarillo Rojo de metilo

Rojo 4.4 - 6.2 Amarillo Tornasol Rojo 5.0 - 8.0

Azul Azul de bromotimol Amarillo 6.0 - 7.6 Azul

Fenolftalena Incolora 8.3 - 10.0 Rosa Amarillo

de alizarina Amarillo 10.1 - 12.0 Rojo 8 Estas

valoraciones estn basadas en la reaccin de

neutralizacin que ocurre entre un cido y una

base, cuando se mezclan en solucin. El cido

(o la base) se aade a una bureta previamente

lavada con el mismo cido (o base) antes de

esta adicin. La base (o el cido) se aade a

un matraz Erlenmeyer previamente lavado con

agua destilada antes de la adicin. La solucin en el matraz es a menudo una

solucin estndar; cuya concentracin es exactamente conocida. La solucin en

la bureta es la solucin cuya concentracin debe ser determinada por la

valoracin. El indicador usado para la valoracin cido-base a menudo depende

de la naturaleza de los componentes como se ha descrito en la seccin anterior.

Los indicadores ms comunes, sus colores, y el rango de pH del cambio de color

se muestran en la tabla anterior. Cuando se requieren resultados ms exactos, o

cuando los componentes de la valoracin son un cido y una base dbil, se

utiliza un pH metro o un medidor de conductancia.

6.2 Valoracin rdox Estas valoraciones estn basadas en una reaccin de rdox entre un agente

oxidante y un agente reductor. El agente oxidante (o el agente reductor) se aade

en la bureta previamente lavada con el mismo agente oxidante. El reductor (o el

agente oxidante) se aade en el matraz erlenmeyer, previamente lavado con

agua destilada. Como en una valoracin cido-base, la solucin estndar es la

que se coloca a menudo en el matraz, y la solucin cuya concentracin debe ser

determinada se coloca en la bureta. El procedimiento para realizar las

valoraciones rdox es similar al requerido para realizar las valoraciones cido-

base. La mayora de las veces se utiliza un el potencimetro o un indicador rdox

para determinar el punto final de la valoracin. Por ejemplo, cuando uno de los

componentes de la valoracin es el agente oxidante dicromato de potasio, el

cambio de color de la solucin de naranja a verde no es definido y se utiliza un

indicador como la difenilamina. El anlisis de vinos para determinar su contenido

de dixido de azufre requiere el empleo de yodo como un agente oxidante. En

este caso, se utiliza almidn como indicador; un complejo de almidn-yodo azul

se forma en el momento en que un exceso de yodo est presente, sealando as

el punto final de la valoracin. Por otro lado, algunas valoraciones rdox no

requieren un indicador, debido al color intenso de alguno de los componentes.

Por ejemplo, en una valoracin donde est presente el agente oxidante

permanganato de potasio, un color rosado que persiste seala el punto final de la

valoracin, y por lo tanto no se requiere ningn indicador particular. 9

6.3 Valoracin complexomtrica Estas valoraciones estn basadas en la formacin de un complejo entre el analito

y el valorante. El agente quelatante EDTA se utiliza muy frecuentemente para

valorar iones metlicos en solucin. Estas valoraciones generalmente requieren

un indicador especializado que forma complejos ms dbiles con el analito. Un

ejemplo comn es el Negro de Eriocromo T para la valoracin de los iones de

calcio y magnesio.

6.4 Valoracin de potencial Zeta Estas valoraciones son caractersticas de sistemas heterogneos, como los

coloides. El potencial Zeta juega el papel de indicador. Uno de los objetivos es la

determinacin del punto isoelctrico cuando la carga superficial se hace 0. Esto

puede se puede alcanzar cambiando el pH o aadiendo surfactante. Otro objetivo

es la determinacin de la dosis ptima de sustancia qumica para la floculacin o

la estabilizacin.

7. Medida del punto final de una titulacin o valoracin

Primero definiremos qu es cada uno y estableceremos con eso sus diferencias:

El punto de equivalencia es el punto al que se ha llegado cuando se ha agregado

la cantidad exacta de titulante para que reaccione estequiomtricamente con toda

la muestra presente que se titula. Este punto no es observable en las titulaciones

que no son potencio mtricas. El punto final, es el punto que est ligeramente

despus del punto de equivalencia, es observable mediante indicadores

qumicos, los cuales actan cuando se ha adicionado un pequeo exceso de

titulante. Hay diferentes mtodos para determinar el punto final: Indicadores: Son

sustancias que cambian de color en respuesta a un cambio qumico.

Procedimiento

Lavar y enjuagar la bureta

Llenar con NaOH XM.

Agregar NaOH hasta obtener coloracin rosa plido.

Anotar volumen de NaOH gastado. L

10ml de HCl.

Verter en un matraz

15 ml de agua destilada y 3 gotas de fenoltalena.

Anotar volumen de NaOH gastado

10 ml de HCl XM.

Verter en un matraz.

15 ml de agua destilada y 3 gotas de fenoltalena.

Agitar suavemente.

Agregar bureta con NaOH anterior.

Continuar aadiendo NaOH hasta obtener colracin rosa plido.

Anotar el volumen gastado de NaOH.

acidificar con 5 ml de H2SO4 3M.

En 3/4 de vaso llenar con sal de Mohr.

Enjuagar vaso y pipeta.

Diluir con 20ml de agua destilada.

Con pipeta verter 20ml en el matraz. L

Agregar al matraz KMnO4 hasta obtener coloracin rosada

Anotar el volumen gastado de KMnO4

CLCULOS Y RESULTADOS

Valoracin de una base de concentracin desconocida

Valoracin de un cido de concentracin desconocida

Valoracin del Permanganato, KMnO4 XN

Valoracin de una solucin reductora

ANLISIS DE RESULTADOS

Valoracin de una base de concentracin desconocida y de un cido de

concentracin desconocida

El cambio de color fue debido a que todo el HCl reaccion con el NaOH y al

caer una gota ms de NaOH no pudo reaccionar, por lo cual, la fenolftalena

hizo que la solucin tornara un color rosado.

Valoracin del Permanganato, KMnO4 XN y de una solucin reductora

El cambio de color fue debido a que el permanganato de potasio reaccion

con toda la sal de Mohr y al caer una gota mas no pudo reaccionar, por lo

cual el permanganato torno la solucin de color morado (el permanganato

acta como indicador a la vez).

Fundamento terico:

En qumica, la valoracin cido-base se utiliza para determinar la concentracin

de una solucin. El proceso utiliza una solucin de una concentracin

desconocida, que es cida o bsica. Esta se aade a la solucin a valorar. La

solucin patrn es opuesta a la solucin desconocida: si una es una base, la otra

es un cido y viceversa. El tipo de reaccin qumica que ocurre entre las dos se

llama "reaccin de neutralizacin". La cantidad requerida exactamente para

neutralizar la primera solucin indica cundo las cantidades de cido y base

presentes son iguales. La concentracin conocida puede entonces utilizarse para

calcular la concentracin desconocida. Las titulaciones cido-base son el tipo

ms comn de valoracin.

La naturaleza de las sustancias es una de los temas ms estudiados por la

qumica, ya que de acuerdo a sta, estn determinados los tipos de reacciones

que se presentan de acuerdo a los reactivos en un proceso.

La titulacin es un mtodo para determinar la cantidad de una sustancia presente

en solucin. Una solucin de concentracin conocida, llamada solucin valorada,

se agrega con una bureta a la solucin que se analiza. En el caso ideal, la

adicin se detiene cuando se ha agregado la cantidad de reactivo

determinada en funcin de un cambio de coloracin en el caso de utilizar un

indicador interno, y especificada por la siguiente ecuacin de la titulacin.

NA VA = NB VB

A este punto se le llama punto de equivalencia (Umland, 2000, p.139). En trminos generales la reaccin entre cantidades equivalentes de cidos y

bases se llama neutralizacin o reaccin de neutralizacin, la caracterstica de

una reaccin de neutralizacin es siempre la combinacin de hidrogeniones que

proceden del cido, con hidroxiliones procedentes de la base para dar molculas

de agua sin disociar, con liberacin de energa calorfica como calor de

neutralizacin y formacin de una sal.

En una expresin como la siguiente expresin:

cido + Base Sal + Agua Un caso particular sera la reaccin entre un cido fuerte (HNO3) y una base

dbil (Na2CO3).

2HNO3 + Na2CO3 2 NaNO3 + CO2 + H2O

As pues, la titulacin es un proceso en el cual la solucin estndar (del patrn

primario) se combina con una solucin de concentracin desconocida para

determinar dicha concentracin, la curva de titulacin es la grfica que indica

como el pH de la solucin cambia durante el transcurso de la misma (el pH se

grfica contra el volumen de base o cido agregado).

Entonces podra entenderse como final de la titulacin al momento en que el pH

llegase a 7, sin embargo, esto est en funcin de la fuerza del cido o la

base que se estn titulando.

As cuando la neutralizacin se produce entre un cido fuerte y una base fuerte.

El pH en el punto de equivalencia es 7 ya que todos los iones han sido

neutralizados.

Por otra parte, cuando la reaccin ocurre entre una base fuerte y un cido

dbil, el anin del cido sufre una hidrlisis, por lo que el pH al que ocurre la

neutralizacin es mayor que 7. Y en la situacin contraria, entre cido fuerte y

una base dbil, el catin de la base sufre una hidrlisis producindose iones

hidronio, por lo que el pH es menor que 7.

Para determinar ste punto (de equivalencia), podemos utilizar la curva de

titulacin potencio mtrica de la reaccin cido-bsica cuya grfica resulta del

pH del sistema contra volumen de cido o de base agregados en la titulacin

(Umland, 2000, p.602).

En las titulaciones se pueden utilizar indicadores internos. Los indicadores son

compuestos orgnicos de estructura compleja que cambian de color en solucin

a medida que cambia el pH.

Materiales:

- Bureta de 50 ml:

- Pipeta de 10ml:

- Erlenmeyer de 250ml:

- Probeta de 25ml:

- Soporte de pinza con:

- Vaso de 250ml:

- Piceta con agua destilada:

Objetivos:

El objetivo es mostrar los procedimientos de trabajo en el laboratorio que

conlleva una adecuada metodologa experimental, ilustrada en un simple anlisis

cuantitativo. Se utilizar como ejemplo de trabajo la valoracin redox de una

disolucin problema de permanganato potsico.

Fundamentos:

Dado que el Mn tiene varios estados de oxidacin (2+, 3+, 4+, 6+y 7+), puede

ocurrir su accin oxidante dando origen a diferentes productos. Se la reaccin

ocurre en soluciones muy cidas (0,1 N o mayor), el producto que se obtiene es

el in Mn+2, de acuerdo con la siguiente reaccin:

MnO4 -1 (ac) + 8H+ (ac) + 5e- Mn+2(ac) + 4H2O

Rosado incoloro Pero si las soluciones son menos cidas, el producto que se

obtiene es el MnO2,

MnO4 -1 (ac) + 4H+ (ac) + 3e- MnO2(s) + 4H2O

Rosado marrn El estado de oxidacin 3+ del manganeso no es estable, pero los

aniones formadores de complejos como el pirofosfato o el fluoruro, estabilizan el

in:

MnO4 1- (ac) + e- MnO4 2- (ac) + 4H2O

e

Esta reaccin ocurre en soluciones muy alcalinas, a una concentracin de OH-

de 1M. Las determinaciones permanganomtricas de oxalatos es un ejemplo

clsico de reacciones en medio cido, dando origen al catin Mn+2.

Existen precauciones especiales que se deben tomar para la preparacin de las

soluciones de permanganato, ya que en medio neutro o bsico pueden

experimentar descomposicin por los vestigios de MnO2 presentes inicialmente

en el permanganato o por efecto del que se forma por la reaccin del

permanganato con restos de agentes reductores presentes en el agua. Para

establecer la concentracin real de una solucin de permanganato de potasio

recientemente preparada es bastante comn emplear como estndar primario

oxalato de sodio, Na2C2O4. Es por ello que se utiliza las tcnicas

permanganomtricas para la determinacin de la concentracin de oxalatos en

muestras de composicin desconocida.

El oxalato de sodio es un buen patrn primario, por lo que es til para evaluar la

concentracin de disoluciones problema de permanganato, de acuerdo con la

reaccin de oxidacin-reduccin en medio cido:

2 MnO4 + 5 C2 O4 2 + 16 H+ 10 CO2 + 2 Mn +2 + 8 H2 O

A pesar de la simplicidad de la ecuacin estequiometria anterior, la reaccin de

los dos aniones tiene lugar lentamente y slo se obtienen resultados adecuados

cuando se opera en condiciones precisas, que se detallan en el Procedimiento

Experimental.

Procedimiento experimental:

Las Permanganimetras son valoraciones de agentes que pueden oxidarse con permanganato. Se emplean en valoracin de agua oxigenada, nitritos, materia orgnica.

En una valoracin, lo que vamos a hacer es determinar la normalidad de la disolucin mediante otra cuya concentracin ya conocemos.

El punto de equilibrio (de equivalencia) se alcanza cuando el nmero de equivalentes de la disolucin valorada es el mismo que el de la disolucin a valorar.

Caractersticas del permanganato:

a). Es un oxidante enrgico.

b). El permanganato no es patrn primario, por consiguiente para poder emplearlo con precisin, hay que valorarlo frente a un patrn primario, oxalato sdico.

Reduccin: MnO4- + 8H+ +5e- Mn++ + 4 H2O

Oxidacin: C2O42- - 2e- 2CO2

Global: 2 MnO4- + 16H+ + 5C2O42- 2Mn++ + 8H2O + 10 CO2 Para que transcurra la reaccin, se necesitan iones H+ que pueden ser suministrados por un cido no oxidable por el permanganato (cido sulfrico).

c). El permanganato acta de forma diferente segn el medio en que se encuentra:

Si se emplea el permanganato en medio cido la reaccin es:

MnO4- + 8H+ +5e- Mn++ + 4 H2O

En medio bsico la reaccin es:

MnO4- + 2H2O + 3e- MnO2 + 4 OH-

Por lo que es importante el medio en que se trabaja.

d). Las valoraciones de permanganato no necesitan indicador, ya que l mismo, comunica a las disoluciones un color violeta que pasa a incoloro debido a la reaccin

MnO4- Mn++

violeta incoloro

Experimento n 4 FUNDAMENTO TEORICO

NORMALIDAD EN QUIMICA

La normalidad es otra medida de la concentracin de una solucin y en muchas ocasiones los estudiantes presentan dificultad para asimilar este tipo de medida de concentracin en una solucin. Por esto quiero desarrollar este tema de la

manera ms entendible para que el estudiante se enfrente a los laboratorios de una forma ms prctica.

La normalidad es la relacin entre los

equivalentes de una sustancia y los litros de una solucin. Los equivalentes se refieren a las cargas por mol de una sustancia: para el caso de los cidos se refiere a la cantidad de cargas de los hidronio H+, para las bases a la cantidad de cargas negativos de los grupos hidroxilo OH- y para las sales se refiere a las cantidades positivas de los elementos metlicos que sustituyen los hidrgenos de los cidos.

Miremos los siguientes ejemplos: Para el

H2SO4 los equivalentes se determinan as: el hidrgeno tiene como nmero de oxidacin +1 y como hay 2 tomos de hidrgeno en su totalidad son 2 H+ por lo tanto hay 2 equivalentes por mol en el compuesto. Para el NaOH los equivalentes se determinan as: hay 1 grupo hidroxilo en la base y por lo tanto hay 1 equivalente por mol en el NaOH Para el Na2SO4 los equivalentes se determinan as: el Na tiene como nmero de oxidacin +1 y como hay 2 tomos de Na en el compuesto indica que hay 2 cargas positivas de Na, por lo tanto en el compuesto hay 2 equivalentes por mol en la sal.

La frmula de la normalidad es: N= equivalentes soluto/L de solucin

Ahora para saber cunto pesa un equivalente, se utiliza la otra frmula que es:

.

Reemplazado unidades de masa atmica Queda:

Al utilizar la ley de la oreja queda entonces

De otro lado si desea pasar de normalidad a molaridad, utilice la siguiente

frmula:

Donde N es normalidad y M es molaridad

El problema radica en como hallar los equivalentes de soluto. En principio se debe tener en cuenta que tipo de sustancia se tiene, si es un cido, base o sal.

Si fuera un cido, cada mol liberar tantos equivalentes cidos como H+ tenga:

HCl: 1 H+ / mol = 1equivalente / mol

H2SO4 : 2 H+ / mol = 2 equivalentes / mol

Si se tratara de una base, cada mol liberar tantos equivalentes como OH- tenga:

NaOH: 1 OH- / mol = 1 equivalente / mol

Ca(OH)2 : 2 OH- / mol = 2 equivalentes / mol

Si fuera una sal, la cantidad de equivalentes por mol ser igual a la carga total positiva o negativa.

Na2S : 1+ x 2 = 2 (del sodio) = 2 equivalentes / mol

Al2S3 : 3+ x 2 = 6 (del aluminio) = 6 equivalentes /mol

Para saber cuntos equivalentes se tienen en una determinada masa de soluto, se deben seguir los siguientes pasos: 1- Identificar qu tipo de sustancia es y en base a ello cuantos equivalentes se tienen por cada mol. 2- Utilizando el peso molar, hallar el peso de cada equivalente: peso equivalente. 3- Con el peso equivalente, averiguar cuantos equivalentes hay en la masa dada.

LA VALORACIN: La valoracin o titulacin es un mtodo corriente de anlisis qumico cuantitativo

en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentracin desconocida de

un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel

fundamental en las titulaciones, se le conoce tambin como anlisis volumtrico.

Un reactivo llamado valorante o titulador, [1] de volumen y concentracin

conocida (una solucin estndar o solucin patrn) se utiliza para que reaccione

con una solucin del analito, [2] de concentracin desconocida. Utilizando una

bureta calibrada para aadir el valorante es posible determinar la cantidad exacta

que se ha consumido cuando se alcanza el punto final. El punto final es el punto

en el que finaliza la valoracin, y se determina mediante el uso de un indicador.

Idealmente es el mismo volumen que en el punto de equivalencia el nmero de

moles de valorante aadido es igual al nmero de moles de analito, algn

mltiplo del mismo.

En la valoracin clsica cido fuerte-base fuerte, el punto final de la valoracin es

el punto en el que el pH del reactante es exactamente 7, y a menudo la solucin

cambia en este momento de color de forma permanente debido a un indicador.

Sin embargo, existen muchos tipos diferentes de valoraciones.

Pueden usarse muchos mtodos para indicar el punto final de una reaccin: a

menudo se usan indicadores visuales (cambian de color). En una titulacin o

valoracin cido-base simple, puede usarse un indicador de pH, como la

fenolftalena, que es normalmente incolora pero adquiere color rosa cuando el pH

es igual o mayor que 8,2.

Otro ejemplo es el naranja de metilo, de color rojo con en medio cido y amarillo

en disoluciones bsicas. No todas las titulaciones requieren un indicador. En

algunos casos, o bien los reactivos o los productos son fuertemente coloreados y

pueden servir como "indicador". Por ejemplo, una titulacin o valoracin redox

que utiliza permanganato de potasio como disolucin estndar (rosa/violeta) no

requiere indicador porque sufre un cambio de color fcil de detectar pues queda

incolora al reducirse el permanganato. Despus del punto de equivalencia, hay

un exceso de la disolucin titulante (permanganato) y persiste un color rosado

dbil que no desaparece.

Una gran parte de los mtodos cuantitativos volumtricos estn basados en la

accin recproca entre agentes oxidantes y agentes reductores; en los mtodos

volumtricos por oxidacin-reduccin, se emplean soluciones valoradas de

substancias oxidantes o reductoras para la determinacin de agentes reductores

u oxidantes.

En las reacciones de oxidacin reduccin es inherente al fenmeno ese cambio

en algunos de los elementos que toman parte en ellas. OXIDACIN es el

fenmeno que resulta de la prdida de uno o ms electrones por un tomo o un

in, y que REDUCCIN es el fenmeno en el cual un tomo o un in aumenta el

nmero de electrones. Si un tomo o un in, oxidado, aumenta el nmero de

electrones, se transforma en el tomo o in reducido, y viceversa.

En las reacciones de oxidacin reduccin, las ecuaciones deben quedar

equilibradas atmicamente y electrnicamente. Todo proceso est acompaado

de un recproco de reduccin, y viceversa.

No slo los iones elementales, sino tambin aquellos constituidos por varios

elementos, sufren oxidacin o reduccin con prdida o ganancia de electrones;

en el MnO4- podemos expresar su reduccin en la forma siguiente:

MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O

Un in permangnico aumenta en cinco el nmero de sus electrones,

transformndose en un in manganoso. Todas las reacciones en las que tenga

lugar una oxidacin reduccin, el nmero de electrones ganados o perdidos es

igual a la disminucin o aumento de la valencia del tomo o in.

Es de gran importancia conocer el cambio de valencia que sufre un tomo o un

in, ya que la magnitud de ese cambio nos da la base para conocer el peso

equivalente del oxidante o del reductor.

Materiales:

- Bureta de 50 ml:

- Pipeta de 10ml:

- Erlenmeyer de 250ml:

- Probeta de 25ml:

- Soporte de pinza con:

- Vaso de 250ml:

- Piceta con agua destilada:

Procedimiento

Llenamos la bureta con la solucin de KMnO4 y con la pipeta tomamos 10

ml de solucin reductora y lo colocamos en un matraz Erlenmeyer,

aadimos 15ml de agua destilada y lo acidificamos con 5 ml de h2so4 3M

Realizamos la titulacin hasta que apareci la coloracin rosada

(evidencia de reaccin) repetimos esta operacin varias veces para que el

resultado sea lo ms perfecto posible.

El KMnO4 no puede utilizarse como patrn primario debido a que an el KMnO4 para anlisis contiene siempre pequeas cantidades de MnO2. Adems cuando se prepara la solucin de permanganato de potasio, el agua destilada puede

contener sustancias orgnicas que pueden llegar a reducir el KMnO4 a MnO2 y el mismo KMnO4 es capaz de oxidar al agua segn la siguiente ecuacin:

4 KMnO4 + 2 H2O 3 O2 + 4 MnO2 + 4 KOH

Esta reaccin es catalizada por el mismo MnO2 que se va formando, debido al

calor, la luz, la presencia de cidos o bases y sales de Mn, pero si se toman las debidas precauciones en la preparacin de la solucin y en la conservacin de la misma, la reaccin puede hacerse razonablemente lenta. Una vez que se disuelve el KMnO4 se debe calentar la solucin para acelerar la oxidacin de la

materia orgnica, con la consiguiente precipitacin de MnO2 y posteriormente enfriar para que se coagule el MnO2, inicialmente coloidal. A continuacin debe

separase el MnO2 par evitar que catalice la descomposicin del KMnO4. Dicha

separacin se realiza por filtracin con lana de vidrio o con crisol de vidrio, nunca con papel de filtro.

La solucin filtrada debe guardarse en frascos oscuros color mbar y de ser posible con tapn esmerilado para evitar la accin de la luz y la contaminacin con polvillo atmosfrico. La solucin as preparada y conservada, es estable durante algunos meses, sta se debe valorar con un patrn primario reductor tal como el Na2C2O4 anhidro o el As2O3 , etc. El ms utilizado es el Na2C2O4 el que se puede adquirir con un muy elevado grado de pureza y que al disolverse en medio cido (H2SO4 ) se transforma en H2C2O4 segn la siguiente reaccin:

2 KMnO4 + 5 Na2C2O4 + 8 H2SO4 2 MnSO4 + K2SO4 + 5 Na2SO4 + 10 CO2

+ 8 H2O

con un cambio en el nmero de oxidacin de: Mn7+ + 5e Mn++ por lo que el peso equivalente de permanganato de potasio resulta:

158 g mol de KMnO4

5.0 g mol / eq. g. de cargas electrnicas

= 31.6 eq. g.

Para obtener resultados concordantes y estequiomtricos debe seguirse una metodologa operativa muy estricta, que consiste en:

a. La temperatura de la solucin debe ser aproximadamente de 80 C.

(una ebullicin incipiente) pues a temperaturas menores la reaccin es muy lenta y a temperaturas mayores, ya en franca ebullicin se produce la descomposicin del H2C2O4 en CO y H2O.

b. Por tratarse de un proceso auto cataltico (el catalizador son los

iones de Mn++ que se forman), al comienzo de la valoracin, la

concentracin de los iones de Mn++ es muy baja y la reaccin es muy lenta, pero luego de agregar algunos mililitros del KMnO4 , la concentracin aumenta y la reaccin se hace instantnea.

c. En la valoracin con KMnO4 0.1 N el indicador es el mismo KMnO4 pues bastan unas gotas ms para dar una coloracin rosada. Este color del punto final desaparece lentamente por la

reduccin gradual del KMnO4 por la presencia de iones Mn++ y

Cl, por lo tanto debemos esperar que tal coloracin persista por espacio de treinta segundos.

Tcnica:

Preparacin de una solucin 0.1 N. de KMnO4

Pesar en una balanza granataria la cantidad de KMnO4 (3.16 eq. g./

litro, de solucin 0.1 N) necesario para la preparacin de la solucin, teniendo en cuenta el poder oxidante del permanganato de potasio en medio cido.

Se calienta a ebullicin suave durante 30 minutos, de deja enfriar, se filtra a travs de lana de vidrio, se pasa a un matraz aforado y se completa el volumen propuesto con agua hervida y fra.

Se enjuaga un frasco mbar con un poco de la solucin, y luego se la envasa.

Valoracin de la solucin de KMnO4 Pesar cierta cantidad de Na2C2O4 anhidro con la mayor exactitud

posible y colocarla en un matraz Erlenmeyer en cualquier cantidad de agua, agregar 1.0 mL. de H2SO4. Calentar a punto de ebullicin y valorar con el KMnO4 contenido en la bureta, regulando las cantidades de KMnO4 agregado de modo que ste reaccione totalmente antes de agregar una nueva porcin. Se toma como punto final cuando aparece un color rosado persistente (30segundos). Repetir dos o ms valoraciones, y si los valores del clculo de la normalidad (N Permanganato de potasio = Masa de Patrn primario / meq. de patrn primario por el volumen consumido del KMnO4 ) son coincidentes promediarlos.

Cuestionario.

01. Conocida la concentracin y el volumen empleados en

cada caso, calcule el nmero de moles de HCl y NaOH

consumidos sea el caso.

Primer caso:

El nmero de moles consumidos de NaOH es:

N(moles de NaOH) = (0.11M). (8.9.10-3 ml) = 0.979 x10-3moles

Por estequiometria

N(moles de NaOH) = N(moles de HCl) = 0.979 x10-3moles

Segundo caso:

El nmero de moles consumidos de HCl es:

N(moles de HCl) = (0.09M). (10x10-3L) = 0.9 x10-3moles

Por estequiometria

N(moles de NaOH) = N(moles de HCl) = 0.9 x10-3moles

02. Calcular el tanto por ciento de cido actico que hay en

cada tipo de vinagre.

6,5 % en la mayora de vinagres.

03. Determinar el tanto por ciento de HCl contenido en el

cido muritico.

En la mayora de cidos la concentracin vara entre 30% y 40%

04. Indique en las ecuaciones balanceadas de todas las

reacciones cido base.

HCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(l)

05. Escriba las ecuaciones balanceadas del proceso rdox.

2KMnO4(ac) + 10FeSO4(ac) + 8H2SO4(ac) 2MnSO4(ac)

+ 5Fe2(SO4)3(ac) + K2SO4(ac) + 8H2O(l)

06. Calcule la normalidad de la solucin

del

permanganato de potasio.

KMnO4(ac) + FeSO4(ac) + H2SO4(ac) MnSO4(ac)

+ Fe2SO4(ac) + K2SO4(ac) + H2O(l

Hallando X

Por la ley de equivalente qumico

#Eq-g(KMnO4) = #Eq-

g(FeSO4) Na.Va =

NbVb

Ma.(parmetro).Va = Mb. (parmetro).Vb

(XM). (1). (0.4ml) = (0.004M). (2). (20ml)

X= 0.4

N (normalidad de KMnO4(ac)) = M. (parmetro) = (0.4M). (1) = 0.4N

07. Calcule la concentracin de la solucin reductora

KMnO4(ac) + FeSO4(ac) + H2SO4(ac) MnSO4(ac)

+ Fe2SO4(ac) + K2SO4(ac) + H2O(l) 6.5mL (0.012M) 10mL (XM)

Hallando

X

Por la ley de equivalente

qumico:

#Eq-g(KMnO4) = #Eq-

g(FeSO4) Na.Va =

NbVb

Ma.(parmetro).Va = Mb. (parmetro).Vb

(0.4M). (1). (9 ml) = (XM). (2).

(10ml) X= 0.18 M

08. El KMnO4 es un auto indicador del punto final? Por qu?

Si. En las valoraciones en medio fuertemente cido, el KMnO4

acta de auto indicador, porque el producto de la reaccin,

Mn2+ es incoloro. Como punto final se toma la aparicin de un

tenue color rosa, debido al exceso de MnO4-.

09. En los anlisis exactos, las soluciones de NaOH se

vuelven a valorar cada vez que se emplean en das

diferentes. Por qu?

Lo ms prctico para evitar errores de titulacin por la

descomposicin del NaOH, es usar una solucin titulante

nueva, reciente.

10. Suponga que una gota de la disolucin de HCl valorada

queda adherida en la pared del frasco de

erlenmeyer durante la valoracin de la solucin

de NaOH.

a) Cul sera el efecto de este error tcnico en el valor

de la concentracin de NaOH?

La concentracin de NaOH que queremos valorar no va a ser

exacta, debido a que no reacciono con todo el HCl. La

concentracin de NaOH sera mayor debido a que se uso

menor volumen

b) Cmo afectara este error tcnico en el reporte del

peso en moles de un cido desconocido?

El nmero de moles no sera exacto, y como no reacciono todo

el NaOH el nmero de moles del acido desconocido sera

menor, debido a que el volumen usado de la base fue meno;

por ende el peso sera menor.

11. Diferencie el significado entre punto equivalente y punto

final en una titulacin.

Punto de equivalencia es cuando exactamente todos los

equivalentes de uno de los reactivos reaccionan con la

cantidad equivalente del

otro reactivo. En cambio el punto final, es aquel que

empleamos para decir que la reaccin a pasado o est muy

prxima a su punto de equivalencia. Un ejemplo es cuando

empleamos un colorante asumimos un error en exceso o

en defecto para esa titulacin ya que el colorante no marca el

punto exacto en que todos los equivalentes cidos se consumen,

sino todos los equivalentes cidos + todos los equivalentes que

provienen del colorante tambin.

El punto de equivalencia es el punto al que se ha llegado

cuando se ha agregado la cantidad exacta de titulante

para que reaccione estequiomtricamente con toda la

muestra presente que se titula. Este punto no es observable

en las titulaciones que no son potencio mtricas.

El punto final, es el punto que est ligeramente despus del

punto de equivalencia, es observable mediante indicadores

qumicos, los cuales actan cuando se ha adicionado un

pequeo exceso de titulante.

12. Suponga que una burbuja de aire originalmente atrapada

en un extremo de la bureta, desaparece durante la

titulacin. Cmo afectara la concentracin del KMnO4

presente en la muestra desconocida? Explique.

La concentracin del KMnO4 disminuira, debido a que el

volumen indicado en la bureta sera mayor, ya

que considerara el volumen del aire atrapado en la bureta.

13. Si una muestra de soldadura (aleacin de Pb y Sn) de

0.8750 gr. Se disuelve, y se oxida el estao de la

soldadura de Sn2+ a f

mediante 24.72 ml de K2Cr2O7, 0.033270 Qu porcentaje

de Sn hay en la soldadura?

Para comenzar el problema debemos plantear la ecuacin

qumica, de una vez en su forma inica (sin

iones espectadores):

Cr2O7 2- + Sn2+ ------- Cr3+ + Sn4+

(1)

Ahora se toman las ecuaciones de semireaccin,

balanceamos las cargas y balanceamos la materia

(para balancear el Oxgeno, agregamos molculas de

agua, y para balancear el Hidrgeno agregamos

iones H+ - considerando medio cido-). Para la Reduccin

tenemos:

Cr2O7 2- + 6e- + 14H+ -------- 2Cr 3+ + 7H2O

(2) Para la de Oxidacin:

Sn2+ ------ Sn4+ + 2e-

(3)

Posteriormente multiplicamos la ecuacin de oxidacin (3) por

un coeficiente 3, para balancear el nmero de electrones

(e-) intercambiados.

3Sn 2+ ------- 3Sn4+ + 6e-

(4)

De esta forma queda balanceada la ecuacin

inica (1) Cr2O7 2- + 3Sn2+ + 14H+ ---> 3Sn4+ + 2Cr3+

+7H2O (5)

Finalmente de (5) sabemos que por cada mol de dicromato

reaccionan

3 moles de estao II, por lo que necesitamos saber el nmero

de moles que intervienen en la reaccin.

moles de Cr2O72- = (0.02472 L) (0.033270 mol /L) = 0.0008

mol

Moles de Sn2+ = 3 x 0.0008mol =

0.0025mol

Ahora hay que convertir los moles de Sn2+ en

masa:

0.0025mol (118.71g /mol) = 0.2929g de

Sn II

Este estao proviene de la soldadura, por lo que en la

soldadura hay

0.2929g de este metal, para conocer el porcentaje, se divide

entre la masa total y se multiplica por 100%:

(0.2929g / 0.8750g) x 100% =

33.47%

14. Se necesitan 30.70 cm3 de KMnO4, 0.0175 N, para valorar el

hierro de Fe (II) a Fe (III) en una muestra de mineral que pesa

0.8270 g. Cul es el porcentaje de hierro de la muestra?

Fe+2 + MnO4- Fe+3 + Mn+2

Primero balanceamos la ecuacin

dada

6Fe+2 + MnO4- + 8H+ 6Fe+3 + Mn+2 + 4H20

Hallamos el nmero de moles de Cr207-2 usados en la

reaccin

Numero de moles de KMnO4 = Numero de moles de

MnO4-

Numero de moles de KMnO4 = (30.17x10-3L). (0.0175M) = 0.528x10-

3mol

Por

estequiometria

1 mol de MnO4- reacciona con 6 moles de

Fe+2

0.528x10-3mol de MnO4- reacciona con 6(0.528x10-3) moles

de Fe+2

Hallando la masa del

hierro

(Masa) = (# moles). (Masa molar)

Masa del hierro = 6(0.528 x10-3). (56g/mol) = 0.1774g

Hallando el porcentaje de hierro que hay en la

muestra

% = (masa de hierro) = 0.1774g =

21.45% (masa de la muestra)

0.8270g

CONCLUSIONES

-El punto final de una titilacin siempre ser mayor al

punto de equivalencia.

-El patrn primario debe ser de alta pureza para obtener una

valoracin exacta.

-El punto de equivalencia en una titilacin de un acido dbil

con una base fuerte es alcalino o una base dbil con un

acido fuerte es cido en los nicos casos donde el punto

de equivalencias es neutro es cuando se trata de cidos y

bases fuerte.

-El punto de equivalencia lo indica el volumen adicionado

necesario de una solucin para neutralizar a otra,

independientemente del pH resultante.

-El proceso de titulacin es importantsimo para el avance de la

ciencia, ya que mediante esto se puede conocer y calcular la

concentracin exacta de un segundo reactivo, en una

reaccin, esta tcnica requiere de mucha precisin debido a

que una sola gota es necesaria para una variacin de pH.

BIBLIOGRAFIA

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