Transcript análisis volumétrico

REQUISITOS PARA LAS REACCIONES
UILIZADAS EN ANÁLISIS
VOLOMÉTRICO.
1. La reacción debe ocurrir de acuerdo a una ecuación
química definida. No deben existir reacciones colaterales.
2. La reacción debe terminar por completo en el punto de
equivalencia, es decir, la constante de equilibrio de la
reacción debe ser muy grande.
3. Debe contarse con un método para determinar cuando se
alcanza el punto de equivalencia, debe estar disponible un
indicador o algún método instrumental que permita al
analista saber cuando detener la adición de un titulante.
4. Es conveniente que la reacción sea rápida para que la
titulación pueda realizarse en unas cuantos minutos.
VOLUMETRÍA
Es una rama de la química analítica cuantitativa
que
tiene como
fin o principio
medir
exactamentee el volumen de una solución patrón
que reacciona estequiométricamente
con una
porción medida de la muestra.
REACCIONES QUE SE UTILIZAN EN
LAS TITULACIONES.
1. Reacciones ácido –base.
 2. Oxido-Reducción.
 3. Reacciones de precipitación.
 4. Reacciones de formación de complejos.

VOLUMETRÍA ÁCIDO - BASE
A. Titulaciones Ácido - Base en sistemas acuosos




Curvas.
Detección del punto final.
Indicadores.
Electrodo para medir pH.
A.1. ÁCIDO FUERTE - BASE


FUERTE.
Se encuentran totalmente disociados, por lo tanto el pH a
lo largo de la titulación se puede calcular directamente
de las cantidades estequiométricas de ácido y de base que
van reaccionando. En el punto de equivalencia el pH está
determinado por el grado de disociación del agua; a 25ºC
el pH del agua pura es de 7.00.
Los iones hidronio en una solución acuosa de un ácido
fuerte provienen de 2 fuentes:
1.
2.
De la reacción del ácido con el agua y
Dela disociación del agua, sin embargo, en casi todas las
soluciones diluidas la contribución del ácido fuerte excede
con mucho a la contribución del disolvente
Así para una solución de ácido fuerte como HCl con una
concentración mayor a 10-6, se puede escribir:
[H3O+] = [HCl] + [OH-] se aproxima a [HCl]
En donde [OH-] representa la concentración de los iones hidronio
provenientes de la disociación del agua.
Para una solución de una base fuerte, como el NaOH, se le
aplica una relación semejante. Es decir:
[OH-] = [NaOH] + [H3O+] ] se aproxima a [NaOH]
Kw = [H3O+] [OH-]
-log [H3O+] [OH-] = -log [H3O+] - log [OH-]
pKw = pH – pOH
-log 1 X 10 -14
Ejemplo: Realiza los cálculos necesarios para hacer una curva
de titulación teórica para la titulación de 50 mL de HCl = 0.5 M
con NaOH 0.1M.
Antes de agregar la base, la solución es 0.05 M en H3O+ y
pH = -log [H3O+]
pH = -log 0.05
pH = 1.30
Luego de adicionarle 10 mL de NaOH la [H3O+] disminuye
[HCl]= No. de mmol de HCl que permanecen despues de añadir NaOH
Volumen total de solución
[HCl]= No. de mmol iniciales de HCl – No. De mmol de NaOH añadidas
Volumen total de solución
= (50 mL X 0.05 M) –(10 mL X 0.1 M)
50 mL +10 mL
= (2.5 mmol -1 mmol)/ 60 mL =2.5 X10 -2 M
[H3O+] = 2.5 X10 -2
pH = -log [H3O+] = -log (2.5 X10 -2 ) = 1.602
CAMBIOS DEL PH DURANTE LA TITULACIÓN
DE UN ÁCIDO FUERTE CON UNA BASE FUERTE.
Volumen
NaOH, mL.
0
10
20
24
24.90
25
25.10
26
30
de
50
mL
HCl0.05M
NaOH 0.1M.
1.30
1.60
2.15
2.87
3.87
7.00
10
12
11
pH
de 500 mL de HCl
con 0.0005M
con
NaOH .001 M.
3.30
3.60
4.15
4.87
5.87
7.00
8.12
9.12
9.80
A.2. ÁCIDO DÉBIL - BASE FUERTE
Curva de valoración. NaOH 0.1M sobre 25 mL CH3COOH 0.1M
El punto de equivalencia se encontrará a un pH básico El punto de
Equivalencia
se
HOAc + Na+ + OH-  H2O + Na+ OAc
encontrará a pH
básico.
A.3. BASE DÉBIL - ÁCIDO FUERTE
Curva de valoración. HCl 0.1M sobre 25 mL NH3 0.1M
NH3 + H+ +Cl-  NH4+ + Cl-
El punto de
Equivalencia se
encontrará a pH
ácido.
A.4. SISTEMAS POLIPRÓTICOS.
Los ácidos capaces de donar más de un protón en reacciones ácido-base se
denominan dipróticos, tripróticos etcétera. Dichos ácidos presentan
tantas etapas de disociación como protones pueden donar. Presentan la
peculiaridad de que las especies intermedias de la ionización so siempre
sustancias anfipróticas.
Los ácidos polipróticos presentan tantos
puntos de equivalencia como protones
pueden ser valorados con base fuerte.
En el caso del H3PO4, dado los valores de las sucesivas constantes
de acidez, sólo es posible la valoración hasta al anión HPO4.
Así, para valorar 10.0 mL de H3PO4 0.10 M con NaOH 0.1 M se
requiere un volumen de 10.0 mL de NaOH para alcanzar el primer
punto de equivalencia (naranja de metilo).
Lógicamente, para alcanzar el segundo punto de equivalencia se
necesita un volumen adicional de 10.0 mL de NaOH (fenolfaleina).
VOLUMETRÍA
EN REACCIONES DE
FORMACIÓN DE COMPLEJOS.
Los cationes pueden ejercer intensas acciones atractivas sobre los grupos
negativos o sobre los extremos negativos de moléculas neutras polares,
dando lugar a la formación de combinaciones de orden superior MLn que se
denominan complejos. Al ión metálico se le denomina ión central del
complejo y los grupos L, denominados ligandos, se unen al ión central
mediante un enlace covalente coordiando (coordiando dativo).
la formación de complejos se puede explicar por al teoría
ácido-base de Lewis. Así, el ión central es un aceptor de pares
de electrones o ácido de Lewis y cada ligando un dador de
pares de electrones o base de Lewis.
Muchas sustancias biológicas importantes son compuestos de
coordinación. La hemoglobina y la clorofila son ejemplos. La
hemoglobina es una proteína que transporta oxígeno en la
sangre. Contiene iones Fe2+ enlazados a grandes anillos
porfirina.
El análisis volumétrico por formación de complejos utiliza con
frecuencia los ácidos aminopolicarboxílicos como
agentes complejantes de un gran número de elementos
metálicos.

Las denominadas "complexonas" poseen un grupo
funcional característico: -N(CH2-COOH)2 , siendo la más simple
el ácido imino diacético: HN(CH2COOH)2 .

La estructura del EDTA es:
(HOOC-CH2)2N-CH2-CH2-N(CH2-COOH)2

DETERMINACIÓN DE Ca2+ y Mg2+
por titulación con EDTA
Me2+ + H2Y2-  MY2- + 2 H+
Me = Ca(II) y Mg(II)
Mg-NET + EDTA
Mg-EDTA + NET
VOLUMETRÍA EN REACCIONES DE
FORMACIÓN DE PRECIPITADOS.
Es similar a la Valoración ácido – base, los cálculos de equilibrio se basan en
el kps, como producto de la reacción se forma una sal poco soluble que
precipita cuando se llega al punto de equivalencia, donde la concentración de
la sustancia buscada en la solución es mínima; en ese momento el indicador
reacciona con el analito, detectándose de esta manera el punto final de la
valoración
X+
Ag+

XAg
Analito
agente ppte
precipitado
Los métodos analíticos utilizan tres
indicadores, para las valoraciones por precipitación,
que se han empleado con éxito,
•El método de Mohr utiliza ión cromato para
precipitar el cromato de plata de color rojo ladrillo.
•El método de Volhard utiliza ión Fe3+, para formar
un complejo colorido rojo con el ion tiocianato, SCN- y
•El método de Fajans emplea indicadores de
adsorción.
MÉTODO DE MOHR
El método se utiliza para determinar
iones cloruro y
bromuro de metales alcalinos, magnesio y
amonio.
La valoración se hace con solución patrón
de AgNO3. El indicador es el ion cromato
CrO4 =, que comunica a la solución en el
punto inicial una coloración amarilla y
forma en el punto final un precipitado rojo
ladrillo de cromato de plata,Ag2CrO4. Las
reacciones que ocurren en la
determinación de iones cloruro son:
Cl - + Ag+ ® AgCl ¯ (Precipitado blanco)
CrO4= + 2Ag+ ® Ag 2CrO4 ¯ (Precipitado
rojo ladrillo)
La solución debe tener un pH neutro o cercano a la
neutralidad. Un pH de 8.3 es adecuado para la
determinación.
La solución patrón de AgNO3 se puede preparar por
el método directo dado que el nitrato de plata es un
reactivo tipo primario; con el objeto de compensar los
errores en la precipitación del punto final se prefiere
el método indirecto y la solución se valora con NaCl
químicamente puro. Cuando la solución tipo se
prepara por el método indirecto no es necesario el
ensayo en blanco, porque el exceso empleado en la
valoración de la sustancia problema se compensa con
el empleado en la valoración del AgNO3.