Volumetria

TÉCNICAS DE MUESTREO,
ANÁLISIS E
INTERPRETACIÓN
Ingeniería Ambiental
Problema
Elección del
método analítico
Toma de
muestra
Tratamiento
de la muestra
Proceso
de medida
Tratamiento
de los datos
Valoración de
los resultados
Informe y
conclusiones
UNIDAD Nº3
VOLUMETRÍAS
TEORÍA ÁCIDO-BASE DE LEWIS
ÁCIDOS:
“Sustancias que contienen al menos un átomo capaz de
aceptar un par de electrones y formar un enlace covalente
coordinado”.
BASES:
“Sustancia que contiene al menos un átomo capaz de
aportar un par de electrones para formar un enlace
covalente coordinado”.
TEORÍA DE LEWIS
𝐻𝐶𝑙(𝑔) + 𝐻2 𝑂(𝑙) ⇄ 𝐶𝑙 − (𝑎𝑞) + 𝐻3 𝑂+ (𝑎𝑞)
En este caso el HCl es un ácido de Lewis porque al
disociarse, el átomo de H queda como H+ y puede aceptar
un par de electrones (del oxígeno) del H2O formando un
enlace covalente coordinado y dando lugar a la formación
de ion hidronio (H3O+).
𝑁𝐻3(𝑔) + 𝐻2 𝑂(𝑙) ⇄ 𝑁𝐻4 + (𝑎𝑞) + 𝑂𝐻 − (𝑎𝑞)
En este caso el NH3 se comporta como una base de Lewis
porque contiene un átomo (de N) capaz de aportar un par
de electrones en la formación del enlace covalente
coordinado formando NH4+.
TEORÍA ÁCIDO-BASE DE LEWIS
De esta manera, sustancias
que no tienen átomos de
hidrógeno, como el BF3
pueden actuar como ácidos:
𝐵𝐹3 + ∶ 𝑁𝐻3
⇄
𝐹3𝐵 ← 𝑁𝐻3
COMPLEJO
Un complejo es una entidad molecular o iónica formada por
asociación entre dos o más entidades químicas ya sean
iónicas o no cargadas. La unión entre los componentes es
normalmente más débil que en un enlace covalente.
Metal
Etilendiamina
tetra acetato
Número de Coordinación: número de enlaces que el
átomo o ión central forma con los ligandos.
QUELATO
Un quelato es un complejo que se forma por coordinación de
un solo tipo de ligando al átomo o ion central.
Catión + EDTA → Complejo
1
1
1
𝐴𝑙𝑌 −
𝐾𝑓 =
𝐴𝑙+3 𝑌 −4
o Valoración Directa: aprox 40 cationes con indicadores
especificos.
o Valoración Por Retroceso: para otros cationes sin indicador
especifico o de velocidad de reacción lenta o aniones. Se
agrega exceso de EDTA, se deja reaccionar y se valora el
exceso con Zn+2 o Mg+2.
o Valoración Por Desplazamiento: Si el complejo Me-EDTA es
más estable que el Zn-EDTA o Mg-EDTA, se hace reaccionar un
exceso del complejo (Zn-EDTA o Mg-EDTA) y se valora el catión
(Zn+2 o Mg+2) con EDTA. Ej: Hg+2.
o Valoración Indirecta: Los aniones se hacen reaccionar con un
metal que forme precipitados, se filtra y se lava. Se desplaza
luego el anión con EDTA y se determina el excedente de EDTA
con Mg+2.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FORMA DE LAS CURVAS DE VALORACIÓN
Efecto del valor de Kf´ sobre la forma de las curvas de valoración
en volumetrías de complejación
Valoración de 25 mL de ión metálico 0,05 M
con EDTA 0,05 M a pH 10
Kf´= 1,8 x 1010
Punto de equivalencia
Ca2+
Kf´= 1,9 x 108
Punto de equivalencia
Sr2+
El salto de pM en el punto de equivalencia
es más marcado a mayor valor de Kf´
F1
10
Volumen EDTA, mL
EFECTO DEL PH SOBRE LA FORMA DE LAS CURVAS DE
VALORACIÓN EN VOLUMETRÍAS DE COMPLEJACIÓN
Valoración de 50 mL de Ca2+ 0,01 M
con EDTA 0,01 M
12
pH 10
10
pH 8
Kf´=2,7 • 108
pH 6
Kf´=1,1 • 106
6
4
2
0
0
20
40
Volumen EDTA, mL
60
80
A mayor pH, el salto en el punto
de equivalencia es más brusco;
sin embargo, podría precipitar
el hidróxido metálico
11
pCa
8
Kf´=1,8 • 1010
SISTEMAS REGULADORES (BUFFERS)
USADOS EN COMPLEJOMETRÍA
el pH de la solución es un factor
extremadamente importante en complejometría
Este valor de pH determina no sólo la extensión
de la región de equivalencia sino también el
intervalo de viraje del indicador
Algunos sistemas reguladores utilizados
frecuentemente en complejometría son los
siguientes:
•
•
•
•
•
pH = 12
pH = 46
pH = 46
pH = 810
pH = 12
HNO3 o HCl
CH3COO/CH3COOH
hexametilentetramina
NH4+/NH3
NaOH, KOH
0,10,01 M
0,05 M
0,05 M
0,10,05 M
0,01 M
INDICADORES COMUNES DE IONES METÁLICOS
Color del
indicador
libre
Calmagita
Rojo
HIn2-
Azul
In3-
Murexida
Naranja de
xilenol
Violeta de
pirocatecol
Naranja
H2In-
Rojo
HIn2-
Azul
In3-
Rojo vino
Naranja
H4In-
Rojo-violeta
H3In2-
Violeta
H2In3-
Azul
H5InH4In2H3In3H2In4HIn5In6-
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Violeta
Violeta
Violeta
H4In
Rojo vino
Amarillo (con
Co2+, Ni2+ y
Cu2+); rojo
con Ca2+
Estos indicadores
metalocrómicos
también son
indicadores
acido-base
Rojo
Rojo
H3In - Amarillo
H2In2- Violeta
Azul
HIn5- Rojo-púrpura
13
Negro de
eriocromo T
H2In-
Color del
complejo con
el metal
DUREZA TOTAL
Expresión de Ca+2 y Mg+2
como mg CaCO3/L
Tampón pH=10
NH4Cl/NH3
NEGRO DE ERIOCROMO T
DUREZA CÁLCICA Y MAGNÉSICA
Ajustar a pH > 12
Mg+2 → Mg(OH)2
Ca-Murexida + EDTA → Ca-EDTA + Murexida
Rosado
Violeta Azulado
Calcular la concentración de Magnesio por diferencia
DUREZA CÁLCICA Y MAGNÉSICA
Ajustar a pH = 10 (Buffer NH4Cl/NH3)
(NH4)2(COOCOO) + Ca2+
Ca(COOCOO) + NH4+
Mg-NET + EDTA → Mg-EDTA + NET
Rojo
Azul
Calcular la concentración de Calcio por diferencia
6. Se preparo una solución de EDTA disolviendo unas 4g de la sal
disódica en aproximadamente un litro de agua. Se gasto un
volumen promedio de 42,35 mL de esta solución para titular 50,00
mL de una solución patrón que contenía 0,7682g/L MgCO3. La
titulación de la muestra de 25,00 mL de agua mineral a pH=10
consumió 18,81 mL de la solución de EDTA. Otra alícuota de 50,00
mL del agua mineral se trató con un álcali fuerte para precipitar el
Mg como Mg(OH)2. La titulación con un indicador específico para
Ca+2 requirió de 31,54 mL de la solución de EDTA. Calcular:
a) La molaridad de la solución de EDTA.
b) Las ppm de CaCO3 en el agua mineral.
c) Las ppm de MgCO3 en el agua mineral.
d) La dureza total expresada en ppm de CaCO3