FUNDAMENTO TERICOLa volumetra o anlisis qumico cuantitativo por
medicin de volmenes, consiste esencialmente en determinar el
volumen de una solucin de concentracin conocida (solucin valorada),
que se requiere para la reaccin cuantitativa, con un volumen dado
de solucin de la sustancia en anlisis. La solucin de concentracin
conocida en equivalentes gramo por litro se denomina solucin
valorada. La cantidad de la sustancia que se determina se calcula
conociendo el volumen de la solucin valorada empleada y aplicando
las leyes de la equivalencia qumica.
La solucin valorada se agrega corrientemente, mediante una
bureta. La operacin de agregar la solucin valorada hasta que la
reaccin sea cuantitativa (hasta el punto final) se denomina
titulacin; y se dice que se titula la sustancia que as se
determina. El punto final de la titulacin se reconoce visualmente,
como regla general, por algn cambio caracterstico, ntido, que no
deja lugar a dudas, dado por la misma solucin valorada (por
ejemplo, permanganato de potasio) o, ms frecuentemente, por un
reactivo auxiliar, denominado indicador.
En una titulacin ideal el punto final coincide con el punto
final terico de equivalencia o estequiomtrico. En la prctica, hay
una pequea diferencia entre ambos, llamada error de titulacin.
Siempre se elegir el indicador y las condiciones experimentales, de
modo que el error de titulacin sea lo ms pequeo posible.
Para que una reaccin qumica pueda emplearse en volumetra, debe
reunir las siguientes condiciones:
1. Debe ser una reaccin simple, libre de reacciones secundarias,
que se pueda representar por una ecuacin qumica: la sustancia que
se determina debe reaccionar cuantitativamente con el reactivo en
relacin estequiomtrica o de equivalencia qumica.
2. La reaccin debe ser prcticamente instantnea, es decir, de muy
alta velocidad. La mayora de las reacciones interinicas cumplen con
esta condicin. En algunos casos, mediante el agregado de un
catalizador se aumenta la velocidad de reaccin.
3. Debe poderse establecer el punto final de la titulacin muy
prximo al punto de equivalencia, por un cambio ntido de alguna
propiedad fsica o qumica.
4. De preferencia se debe disponer de un indicador que, por un
cambio visualmente perceptible (color o formacin de un
precipitado), permita establecer el punto final de la reaccin. Si
no se posee un indicador apropiado, el punto final de la titulacin
se puede determinar:
a) Por la variacin del potencial durante la titulacin, de un
electrodo indicador respecto de un electrodo de referencia,
titulacin potenciomtrica.
b) Por la variacin, durante la titulacin. De la conductancia
elctrica de la solucin. Titulacin conductimtrica.
c) Por la variacin, durante la titulacin, de la intensidad de la
corriente (corriente de difusin) para una, diferencia de potencial
determinada, que pasa entre un electrodo indicador (electrodo
polarizable, por ejemplo, electrodo gotero de mercurio) y un
electrodo de referencia no polarizable, (por ejemplo, electrodo de
calomel saturado) titulacin amperomtrica.
Clasificacin de las reacciones empleadas en volumetra.Las
reacciones empleadas en volumetra, pertenecen a dos tipos
principales:
a) Aquellas en las que no hay cambios de valencia y son tan solo
combinaciones interinicas.
b) Reacciones de oxidacin-reduccin, involucran cambios de
valencia, o dicho en otra forma, transferencias de electrones.
Conviene dividir ambos tipos en tres clases principales.
1. Reacciones de neutralizacin, acidimetra y alcalimetra.
A esta clase pertenecen, la titulacin de bases libres, o
formadas por hidrolisis de sales de cidos dbiles, con un acido
valorado (acidimetra) y la titulacin de cidos libres, o formados
por hidrolisis de sales de bases dbiles, con un lcali valorado
(alcalimetra). Estas reacciones implican la combinacin de iones
hidrogeno y oxhidrilo, para formar agua.
2. Reacciones de precipitacin y de formacin de complejos.
Comprenden la combinacin de iones, excluida la del hidrogeno con
el oxhidrilo, para formar un precipitado, como por ejemplo la
titulacin de plata con solucin de cloruro, o bien, un ion complejo,
como en la titulacin de cianuro con solucin de nitrato de
plata.
3. Reaccin de oxidacin-reduccin.
En esta clase se agrupan todas aquellas reacciones que
involucran un cambio del numero de oxidacin o transferencia de
electrones entre las sustancias reaccionantes. Se emplean
soluciones valoradas de sustancias oxidantes o reductoras. Los
principales oxidantes son: permanganato de potasio, dicromato de
potasio, sulfato crico, sulfato mangnico, yodo, yodato de potasio,
bromato de potasio y cloramina T. Los reductores empleados
frecuentemente son: compuestos ferrosos y estannosos, tiosulfato de
potasio, oxido arsenioso y cloruro o sulfato titanoso.
Soluciones Normales Pesos EquivalentesSolucin valorada es la que
contiene un peso conocido del reactivo en un volumen definido de
solucin; es decir, posee una concentracin conocida. Solucin molar
es la que contiene una molecula gramo o mol, del reactivo, en un
litro de solucin. Solucin normal es la que contiene un equivalente
gramo, del reactivo, por litro de solucin.
Las soluciones normales se representan agregando N despus de la
formula de la sustancia. Tambien se emplean frecuentemente
soluciones, normal-medio, normal-quinto, normal-decimo,
normal-centesimo; se las representa, en forma abreviada por N/2 o
0.5N; N/5 o 0.2N; N/10 o 0.1N y N/100 o 0.01N
respectivamente.Reacciones de neutralizacin. El equivalente gramo
de un acido es el peso del mismo que contiene un tomo gramo de
hidrogeno reemplazable, es decir, 1.008g (mas exactamente 1.0078g).
El equivalente gramo de un acido monobsico como el clorhdrico,
bromhdrico, yodhdrico, ntrico, perclrico o actico, es igual a la
molcula gramo. Una solucin normal de un acido monobsico contiene
una molcula gramo (o 1 mol) en un litro de solucin. El equivalente
gramo de un acido bibsico (por ejemplo, sulfrico u oxlico), o el de
un acido tribsico (por ejemplo, fosfrico) es un medio o un tercio
de su peso molecular, respectivamente.
Sustancias Patrones PrimariosUna sustancia patrn primario debe
satisfacer las siguientes exigencias:
1. Se la debe obtener, purificar y secar fcilmente (de
preferencia a 110C-120C) y adems, tiene que conservar su estado de
pureza durante largo tiempo. (Esta exigencia generalmente no la
cumplen las sustancias hidratadas, pues es difcil eliminar la
humedad totalmente sin ocasionar una descomposicin parcial).
2. La sustancia no debe alterarse al aire, mientras se la pesa;
esta condicin supone que no sea higroscpica, que no se oxide al
aire, ni se combine con el dixido de carbono atmosfrico. La
sustancia patrn no debe variar de composicin, aun despus de largo
tiempo.3. Deben poderse investigar las impurezas mediante
reacciones cualitativas, u otros mtodos de elevada sensibilidad.
(El contenido total de impurezas, en general, no debe exceder de
0.01 0.02 por ciento.)
4. Debe poseer un equivalente gramo elevado, de manera que los
errores de pesada disminuyan. (El error de pesada, empleando una
balanza analtica corriente, es de 0.1-0.2 mg, de manera que para
tener un error relativo, en la pesada del 1 por 1000, es necesario
pesar por lo menos 0.2g de reactivo.)
5. La sustancia debe ser fcil de disolver, en las condiciones en
que se la emplea.
6. La sustancia patrn se debe emplear de preferencia en
reacciones estequiomtrica, prcticamente instantneas. El error de
titulacin debe ser desestimable o fcil de determinar
experimentalmente.
Indicadores de NeutralizacinEl objeto de la titulacin de una
solucin alcalina, con una solucin valorada de un acido, es
determinar la cantidad de acido que es qumicamente equivalente a la
base presente. Cuando el acido que se agrega equivale a la base
presente, se ha llegado al punto de equivalencia, punto
estequiomtrico o punto final terico y se tiene una solucin acuosa
de los productos de reaccin del acido y la base, si ambos son
electrolitos fuertes, la solucin resultante ser neutra y tendr
pH=7. Pero si el acido o la base es un electrolito dbil, la sal
estar parcialmente hidrolizada y, la solucin, en el punto de
equivalencia ser ligeramente alcalina o ligeramente acida. El pH de
la solucin en el punto de equivalencia, puede calcularse conociendo
la constante de ionizacin del acido dbil o de la base dbil y la
concentracin de la solucin. Para una titulacin en particular, el
punto de equivalencia esta caracterizado por una concentracin
definida de ion hidrogeno, (H+), cuyo valor depende de la
naturaleza del acido, de la base y de la concentracin de la solucin
en el punto final.Existe un gran numero de sustancias, denominadas
indicadores de neutralizacin o de acido-base, que tienen en
solucin, diferentes colores, segn la concentracin de ion hidrogeno
de la misma. La caracterstica principal de estos indicadores es que
la variacin del color que corresponde a un medio francamente acido
al color que corresponde al alcalino, no es ntido ni brusco; sino
que ocurre en un cierto intervalo de pH (corrientemente de unas dos
unidades) denominado intervalo de pH, de cambio de color o zona de
viraje del indicador. El intervalo de cambio de color del indicador
puede corresponder a pH muy diferentes, segn sea el indicador. Para
una titulacin acido-base, se debe elegir el indicador de modo que
el pH del punto de equivalencia se encuentre en el intervalo del
cambio de color.CUESTIONARIO1. Explique brevemente y con toda
claridad porque la reaccin entre las disoluciones de HCl(ac) y
Brax, es una reaccin de neutralizacin?
Escriba las ecuaciones qumicas que fundamentan su respuesta.Se
dice que es una reaccin de neutralizacin porque reacciona un cido
con una base. En la reaccin se forma una sal y se forma agua. El
nico caso en el cual no se forma agua es en la combinacin de un
xido de un no metal con un xido de un metal.NaOH ( Na+ + OH- (Base
fuerte)
H3 BO3 ( H2O + B4O72- (cido dbil)
Na2B4O710H2O + 2 HCl 4H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O2. a) Cuntos
miliequivalentes contena, la muestra de brax que recibi?
b) Cuntos miliequivalentes, contena la muestra de NaOH(ac) que
titulo?Se gasto 10.6ml de HCl
#eq-g (NaOH) = # eq-g (HCl)
#eq-g (NaOH)= NHCl x VHCl
#eq-g (NaOH)= (0.1N) x (10.6x10-3L)
#eq-g (NaOH) = 0.00106eq-gc) Cmo nos damos cuenta de haber
alcanzado, el punto final, en la titulacin anterior?Nos damos
cuenta porque hemos utilizado un indicador en este caso
fenolftalena cuyo punto inicial se coloro rojo grosella (medio
bsico) y luego de la titulacin, es decir, en el punto final se puso
incoloro.3. Indique con los clculos respectivos Cmo preparara
2.5lts. de las disoluciones 0.125N de HCl(ac) y de NaOH(ac), a
partir del acido clorhdrico (comercial) y del NaOH(s), hidrxido de
sodio en lentejuelas.
Sabemos que HCl comercial tiene densidad = 1,18 g/mL; pureza 36
% y anlogamente para el hidrxido se conoce su densidad y pureza.A
partir de estos datos se puede obtener su concentracin como:
Adems sabemos que
Por lo tanto se tiene que diluir esa solucin concentrada:
EMBED Equation.DSMT4 Se puede calcular NCONCENTRADO entonces
conoceramos cuanta cantidad necesitaremos de la solucin concentrada
(VCONCENTRADO).4. Con sus valores experimentales de la densidad
relativa o specific gravimetry para el H2SO4(ac) comercial y la
disolucin H2SO4(ac)=9N; de acuerdo a su grupo, calcule N, m, y
xSOLUTO para una de ellas.
N=Normalidad, m=molalidad, xSOLUTO=fraccin molar de soluto.( :
1,830 gr/ml valor medido
Interpolamos:
( %P = 92,39 (Para Normalidad N:
Para molalidad m:
Para xSOLUTO :
5. Para determinar el titulo de una disolucin de H2SO4(ac),
acido sulfrico, la muestra pesada de brax, Na2B4O7.10H2O(s) de 2.4g
se disolvi en una fiola o matraz aforado de 200ml. Para titular
20ml se han gastado 33.85ml. de solucin de Borax. Calcule la N del
H2SO4(ac) y el titulo, TH2SO4.
6. Dibujar en papel milimetrado, la curva de titulacin o de
neutralizacin de 20ml. de HCOOH(ac), acido metanoico o formico 0.2N
con KOH(ac) hidrxido de potasio de la misma concentracin,
calculando los ptos. De la misma, que corresponden a la adicin del
lcali, KOH(ac) en ml. de: 0, 2, 6, 10, 18, 19.8, 19.98, 20 y 20.02
ml. de KOH(ac).Indicar con toda claridad con toda claridad, los
clculos para los puntos 0; 6; 19.8; 20.02; ml de KOH
Para 0ml. no se ha adicionado KOH
Para cuando se ha adicionado 6ml. de KOH
Para cuando se ha adicionado 19.8ml. de KOH
Para cuando se ha adicionado 20.02ml. de KOH (exceso de
base)
7. Cuntos gramos de sosa comercial, que contiene 75% de Na2O,
oxido de sodio, son necesarios para preparar 600 g. de una
disolucin de NaOH(ac) al 15%.
BIBLIOGRAFIAV.N. Alexeiev.(1975). Semimicroanlisis Qumico
Cuantitativo. Espaa: Edit. Mir Mosc
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Cuantitativa. Ed.Kapelouz_1477768743.unknown
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