Guión de Complexometrías - analytica-2

VOLUMETRIAS COMPLEXOMETRICAS
NORMALIZACION DE UNA DISOLUCION 0,1 M DE AEDT
Fundamento
Las volumetrías complexométricas se basan en la reacción de complejación
(formación de complejos) de un ión metálico Men+ con ligandos llamados
complexonas. La complexona más utilizada es la sal disódica del ácido
etilenodiaminotetraacético, (Na2H2Y) llamado coloquialmente AEDT. El ligando
complejante es en realidad el anión Y4-.
El punto final de la valoración se detecta mediante un indicador
metalocrómico, que cambia de color en función de la |Men+| en disolución (de forma
análoga a como un indicador ácido-base cambia de color en función de la |H3O+|).
El indicador depende del ión metálico, y en esta práctica en que valoraremos Ca 2+ y
Mg2+ utilizaremos Negro de Eriocromo T (NET) que vira en función de |Mg2+| y
Murexida a pH 12.
Si la disolución contiene Ca2+ puede emplearse murexida (Mur) como
indicador (pH = 12). Las reacciones volumétrica e indicadora son respectivamente:
R.V.: Ca2+ + Y4-  CaY2R.I.: CaMur + Y4-  Mur + CaY2Rosa
Malva
También puede utilizarse NET (pH =10), pero este indicador es sensible
sobre todo al Mg2+ por lo que a la disolución problema se le añaden unas gotas de
complexonato de magnesio MgY2-. Las reacciones son ahora:
Ca2+ + MgY2-CaY2-+Mg2+
Mg2++NETMgNET
R.V.: Ca2++Y4- CaY2R.V.: Mg2++Y4- MgY2R.I.: MgNET+Y4- MgY2-+ NET
Rojo
Azul
Obsérvese que el MgY2- termina en la misma forma en que se añadió, por lo
que su adición no provoca la aparición de ningún error. Si la disolución problema
contiene inicialmente Mg2+, no es preciso añadir MgY2-, pero el Y4- valora ahora al
Ca2+ y también al Mg2+.
Tanto los iones Men+ como la Y4- (y los Indicadores) tienen reacciones
laterales competitivas con OH- y H3O+, por lo que todas las reacciones anteriores
deben estudiarse en función de magnitudes condicionales. Esa es también la causa
de que cada Indicador deba ser utilizado al pH marcado, por lo que se suele
trabajar en medio tamponado.
Procedimiento
Preparación de una disolución de CaCO3
Aunque el AEDT puede conseguirse en calidad tipo primario, cuando ese no
es el caso, sus disoluciones deben prepararse de forma aproximada y normalizarsen
frente a una sustancia tipo primario. En este caso, normalizaremos el AEDT (ya
preparado) frente a CaCO3. Para ello se prepara una disolución disolviendo la
cantidad adecuada del mismo (previamente desecado en estufa a 110ºC) y pesada
exactamente (en la balanza analítica) en un matraz aforado. Deben añadirse unas
gotas de ácido ya que el CaCO3 no es soluble en agua. La cantidad a pesar depende
del volumen del matraz y de lo que se desee gastar de AEDT en la normalización.
La molaridad de la disolución de CaCO3 se calcula numéricamente y se conoce con
exactitud.
Normalización de la disolución de AEDT 0,1 M
Se transfieren 10,00 mL de disolución de CaCO 3 a un erlenmeyer, se añaden
5 mL de tampón NH4+/NH3 (con lo que el pH de la disolución estará próximo a 10),
una o dos gotas de MgY2- y de NET (a veces el MgY2- está ya mezclado en el frasco
de NET) con lo que la disolución tomará color rojo. Se valora lentamente con el
AEDT de la bureta hasta que el color de la disolución vire a azul. Como el viraje no
es fácil de distinguir al principio, se recomienda dejar al lado una disolución virada
a azul.
El procedimiento debe repetirse con al menos tres alícuotas diferentes de
10,00 mL de disolución de CaCO3, lo cual permite obtener el V AEDT .
Resultados
A partir de los valores experimentales: molaridad y volumen tomado de
CaCO3 y volumen medio gastado de AEDT 0,1 M: se calcula la molaridad de este
último a partir de la reacción volumétrica indicada más arriba:
mmoles CaCO3 = mmoles AEDT
VCaCO3 MCaCO3 = V AEDT MAEDT
DETERMINACION COMPLEXOMETRICA DE LA DUREZA DEL AGUA DEL GRIFO
Fundamento
Históricamente, la “dureza” del agua se definió en términos de la capacidad
de los cationes del agua para sustituir a los iones sodio y potasio en los jabones y
formar productos poco solubles. La mayoría de los cationes con cargas múltiples
tienen esta propiedad indeseable. Sin embargo, en aguas naturales la
concentración de iones calcio y magnesio, es mucho mayor que la de otros iones
metálicos. Por consiguiente, se entiende por dureza de las aguas el contenido total
de las mismas en sales cálcicas y magnésicas. Por ello, la determinación de la
dureza consistirá en la valoración conjunta de calcio y magnesio, lo que es factible
complexométricamente. El resultado se suele expresar, de forma arbitraria, como
CaCO3, que se considera equivalente a la suma de las concentraciones de todos los
cationes polivalentes de la muestra.
La determinación de la dureza es un ensayo analítico útil, que da una
medida de la calidad del agua para fines domésticos e industriales. El ensayo es
importante en la industria porque el agua dura, cuando se calienta, precipita CaCO 3
poco soluble, que luego obstruye los calentadores y cañerías.
En esta práctica determinamos la “dureza total”, del agua del grifo y la
contribución del calcio a la misma “dureza cálcica”. Para ello llevaremos a cabo dos
valoraciones de dos disoluciones idénticas. La primera a pH 10 con NET, con lo que
determinaremos el contenido en calcio y en magnesio (y en los otros iones
polivalentes), es decir la dureza total. La otra muestra se determina a pH 12 y con
Murexida como indicador, y en esas condiciones sólo se valora el calcio.
En ocasiones se asume que la dureza total es sólo calcio y magnesio, por lo
que se habla de dureza magnésica que se determina por diferencia. También se
habla de "dureza permanente" determinada después de calentar a ebullición la
muestra y filtrar el precipitado de CaCO3 que aparece debido a la transformación:
2 HCO3- + Ca2+  CaCO3 +  CO2 + H2O
La "dureza temporal" es la diferencia entre la total y la permanente.
Procedimiento
Se pipetean en un erlenmeyer 25,00 ml de agua de la red de consumo, a los
que se añaden 10 mL de tampón NH4+/NH3 y unas gotas de NET, valorando como
se indicó previamente, hasta cambio de rojo a azul. Se anota el volumen como V1.
A otra alícuota de 25,00 mL, se le añade la cantidad necesaria de NaOH 4M
(5 mL serán suficientes) para conseguir un pH 12 y unas gotas de Murexida,
tomando la disolución color rosáceo. Se valora inmediatamente con AEDT hasta
viraje a malva (violeta azulado), anotando el volumen como V2. Es conveniente
hacer un ensayo en el que estemos seguros de haber alcanzado el color final, la
cual servirá de comparación. Se anota el volumen como V2
Ambas valoraciones se repiten por triplicado con alícuotas de 25,00 mL de
agua del grifo, lo cual permite encontrar V1 y V 2 .
Resultados
Según los procedimientos anteriores:
mmoles "dureza total" = V1 MAEDT
mmoles "dureza cálcica" = V 2 MAEDT
mmoles "dureza magnésica" = (V1  V 2 ) MAEDT
El resultado final se expresa como mg CaCO3/L o coloquialmente ppm
CaCO3. Dicho valor coincide con la definición de los grados USA de dureza. Se
utilizan también los grados franceses (1 grado francés equivale a 10 mg/L de
CaCO3) o los grados alemanes (1 grado alemán equivale a 10 mg/L CaO).
Clasificación de las aguas según su dureza
Categoría
Muy blanda
Blanda
Semidura
Bastante dura
Dura
Muy dura
º
Alemanes
0-4
4-8
8-12
12-18
18-30
> 30
º
Franceses
0-7
7-14
14-21
21-32
32-54
> 54
º U.S.A.
0-70
70-140
140-210
210-320
320-540
> 540