Síntesis de una perovskita (LaMnO3) por el método cerámico.

Kelly García, Lorena López

Departamento de Química

Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Resumen: En la práctica se realizó la síntesis de la perovskita (LaMnO3) mediante el método

cerámico con La2O3 y MnO2. Se determinó el porcentaje de Mn presente en la muestra , el cual fue

de 21.08% El contenido de los iones manganeso Mn(III) y Mn(IV) fue determinado por titulación

redox, la muestra se disolvió en una solución estándar de sulfato ferroso en exceso y por titulación

con permanganato de potasio se determina el exceso de Fe(II).

Palabras claves: método cerámico, absorción atómica, titulación.

Abstract:

In practice, synthesis was performed of the perovskite (LaMnO3) by the method with La2O3 and

MnO2 ceramic. The percent of Mn present in the sample, which was 21.08% The content of

manganese ions Mn (III) and Mn (IV) was determined by redox titration, the sample is dissolved in a

standard solution of ferrous sulfate excess and by titration with potassium permanganate is

determined excess Fe (II).

Keywords: ceramic method, atomic absorption titration.

INTRODUCCIÓN

Las manganitas son una amplia familia de

materiales cerámicos cristalinos (fig 1), cuya

estequiometria general es ABO3, donde A es el

catión mayor y, B el menor. Cuando el átomo

B es substituido por Manganeso estos

compuestos adquieren el nombre de

manganitas. Las manganitas tienen una

composición química: A1-xBxMnO3; donde

las posiciones A pueden ser ocupadas por

iones alcalinos, alcalinotérreos o tierras raras y

las posiciones B están ocupadas generalmente

por un metal de transición. Estos compuestos

constituyen una de las estructuras más básicas

e importantes, que proporcionan versatilidad y

un amplio potencial de aplicaciones

tecnológicas, tales como sensores, imanes

permanentes, catalizadores, pigmentos, etc[1-

2]. Recientemente se ha puesto atención en

sus propiedades magnéticas y eléctricas,

especialmente en la magneto resistencia

colosal (GMR) [3-4], y en la posibilidad de

usarla como material para la fabricación de

cátodos en las celdas de combustible de óxido

sólido [5]. La fabricación de cátodos a partir

de polvos de manganitas de lantano dopadas

con Ca es de suma importancia para el correcto

desempeño de éstas celdas, debido a que

poseen conductividad mixta, tanto iónica

como electrónica con altos valores para esta

última. Adicionalmente, si se emplea el

método adecuado de conformado (metalurgia

de polvos), se puede conseguir un flujo

controlable de oxígeno molecular a través del

cátodo, en función de su grado de porosidad

que depende de las condiciones de

compactación y síntesis de los polvos [6].

Estudios anteriores a este trabajo muestran que

el proceso mecano-químico es un método

capaz de sintetizar cerámicos avanzados a

partir de mezclas de óxidos precursores, para

el caso particular de este estudio, manganita de

lantano, LaMnO3, LM. [7].

Fig 1.

PROCEDIMIENTO

SÍNTESIS

1.Se pesó 1,70 g de La2O3 y 0,90 g de MnO2 ,

y se macero combinando los dos oxidos

Se llevó a la mufla a 1000°C durante 48 horas

DETERMINACIÓN DE Mn EN LA

MUESTRA

1. Una porción 50 mg se transfirió a un

matraz Erlenmeyer de 500 ml

2. se disolvió en una mezcla de 15 ml de

HNO3 conc. y 5 ml de H2O2. 30%

3. se añadió después (H2SO4 3 ml)

mediante la liberación desde una

pipeta colocada en contacto con la

superficie interior del matraz. La

mayor parte del peróxido se eliminó

entonces al calentar el matraz hasta

que los vapores de SO3 eran visibles.

4. Después de enfriar la mezcla, se

añadieron lentamente 50 ml de HNO3

3% .

5. El matraz se sumergió en un baño de

hielo

6. se añadió 0,5 g de bismutato de sodio.

7. Después se añadió 50 ml de solución

fría 3% de HNO3.

8. El Exceso NaBiO3 se eliminó por

filtración de la solución con succión

9. El residuo se lava con 3% de HNO3

frío para eliminar la adhesión ácido

permangánico, que posteriormente se

recolectaron en el matraz de filtración.

10. se añade sulfato ferroso amónico (25

ml de 0,05 N) al matraz para reducir la

totalidad de la ácido permangánico.

El exceso de hierro ferroso se valora entonces

con 0.05 N KMnO4 hasta que se obtiene un

color rosa permanente. Varias

determinaciones de título se hicieron por el

procedimiento anterior usando cantidades

idénticas de HNO3, H2SO4, H202, sulfato de

amonio ferroso y NaBiO3 tal como se utiliza

anteriormente durante el análisis de la

muestra.

1. La muestra pulverizada (100 mg ) se

transfiere a un matraz Erlenmeyer de

125 ml

2. se disolvió en 20,0 ml de 0,05 N

sulfato de amonio ferroso, que

contiene 5% de H2SO4 en volumen.

3. La solución se dejó reposar varias

horas o durante la noche para la

disolución completa de la muestra.

4. El poder de oxidación de Mn (III) y

Mn (IV) se expresa en términos de

miliequivalentes de Fe (II) se

determina por valoración por

retroceso del exceso de Fe (II) con 0.1

N KMnO4.

RESULTADOS y DISCUSIONES

Mn%= (26,1 – 3,1) x 0,05 x 0,0110 x 100%

0,06

= 21,08%

Teóricamente el porcentaje de manganeso

debió ser de 22,7%

Con anterioridad se realizó la valoración de

15ml de FeSO4.7H20 a 0,1M utilizando

KMnO4 0,1N, determinando que el volumen

requerido de permanganato en la titulación fue

de 14.7ml. mientras que el valor teorico para

esta titulación es de 15ml.

15 𝑚𝑙 FeSO4.7H20 x 0,1 𝐍

0,1 𝑁= 15 𝑚𝑙 𝐾𝑀𝑛𝑂4

Porcentaje de error en la titulacion

𝑒𝑟𝑟𝑜𝑟 = 15 𝑚𝑙 − 14.7𝑚𝑙

15 𝑚𝑙𝑥 100% = 2%

Cuando se adiciono el sulfato de hierro a la

perovskita ya era conocida la cantidad

requerida de titulante para este volumen de

sulfato de hierro. Posteriormente al realizar la

nueva titulación con LaMnO3. La cantidad de

titulante disminuyo de 15ml requeridos a

13,2ml de KMnO4 ya que al contener en la

perovskita un ion Mn(III) este reacciono

oxidando una pequeña cantidad del hierro

determinada por la diferencia entre el volumen

requerido para la titulación en blanco

requerida y la titulación hecha posteriormente.

Con esto se obtuvo que el porcentaje de

manganeso total en la muestra fue de 10,78%,

con un error del 2% igualmente. Este dato fue

similar al obtenido por el método de absocion

atómica

Se determinó el poder de oxidacion de

manganeso (III) y (IV) expresando según los

miliequivalentes de el Fe(II) dados por la

titulación .

La fórmula utilizada fue:

(𝐴 − 𝐵)𝐶 = 𝐹𝑒(𝐼𝐼)𝑚𝑖𝑙𝑖𝑒𝑞𝑢𝑖𝑣𝑎𝑙𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠.

Donde

A: ml de KMnO4 para valorar Fe(II) (volumen

original de la solución de hierro)

B: ml de KMnO4 para titular el exceso de Fe II

C: concentración de KMnO4

El poder de oxidación de la muestra fue de

0,18 = 𝐹𝑒(𝐼𝐼)en miliequivalentes

Por último el potencial de oxidación de la

muestra fue utilizado para despejar las

cantidades de Mn(III) Y Mn(IV)

comparándolas con el resultado teórico que se

debió obtener de manganeso.

𝐹𝑒(𝐼𝐼) = 𝑚𝑒𝑞𝑀𝑛(𝐼𝐼𝐼)𝑦 𝑚𝑒𝑞𝑀𝑛(𝐼𝑉)

𝑥 = 2𝑀𝑛 − 54,94 𝐹𝑒

𝑦 = 54,94 − 𝑀𝑛

𝑥 = 2(14,52) − 54,94𝑥0,18 =19,15%Mn(III)

𝑦 = 54,94(0,18) − 14,52 = 4,3% Mn(IV)

La cantidad de Mn(III) fue mayor que la

cantidad de Mn(IV) en la muestra.

Este resultado a pesar de ser comparado con el

teórico excedió a este.

Según la literatura en este tipo de perovskita el

porcentaje de Mn(IV) es mínimo, por lo cual

se deduce que el porcentaje de Mn(III) es el

correcto y que el error es encontrado en el

Mn(IV).

Conclusiones:

La baja pureza de la sal se debe al

método de síntesis utilizado ya que el

método cerámico presenta múltiples

desventajas, como inseguridad de la

obtención de productos puros debido a

la incompatibilidad de los óxidos

simples.

La estructura cristalina tipo perovskita

puede ser distorsionada a

conveniencia mediante la elección de

los elementos que la constituyen, la

variación de temperatura o de presión.

La variación en el contenido de

diferentes estados de oxidación para el

manganeso, puede variar según la

perovskita sintetizada, y según las

condiciones en las cuales se sintetizo.

el porcentaje elevado de Mn(IV)

compensa las cargas faltantes o

sobrantes al adicionar otros

compuestos .por lo cual la perovskita

LaMnO3 al no contener muchos de

estos iones resulta ser de las mas

estables.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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