CAP. VI

ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
CAPITULO VI
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
6.1 Análisis Volumétrico
6.2 Métodos Volumétricos
6.3 Soluciones Estandarizadas
6.4 Indicadores
6.5 Equivalente Químico
6.1.
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
Se basa en la determinación en forma indirecta de la
que se busca,
mediante un proceso de valoración ó titulación. La sustancia de concentración desconocida
se titula con una disolución estándar de concentración conocida, determinándose a partir
del volumen gastado de la sustancia titulante. (11)
aA
+
tT
à
productos
Requisitos: Para que el proceso sea susceptible a ser aplicado se debe cumplir:
•
Qué la reacción entre el constituyente buscado y el reactivo debe ser sencilla, rápida,
completa y estequiométrica.
•
Con disponer de una solución patrón como reactivo valorante.
•
Con un indicador que señale el punto final de la valoración.
•
Con utilizarse equipos y aparatos de medida exacta.
Punto de Equivalencia
: Momento en el cual la cantidad de solución valorada es
equivalente a la de la sustancia examinada.
Análisis Químico Un Enfoque Ecológico
103
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
Por lo tanto:
E1 = E2
Por consiguiente, si la concentración de los reactantes es considerada en términos de
normalidad, podemos escribir:
N1V1 = N2 V2
Se debe cumplir que un equivalente gramo de una sustancia reacciona exactamente
con un equivalente gramo del agente titulante.
Tener en cuenta que para análisis volumétrico se pueden aplicar solamente las
reacciones de velocidad suficientemente alta; en reacciones lentas es casi imposible
establecer exactamente el punto de equivalencia por lo que la solución será sobretitulada
(13)
Procedimiento de titulación:
•
Preparación de la Solución valorada.
•
Preparación o Tratamiento previo de la muestra.
•
Selección adecuada del tampón (si es necesario), y del
•
Equipo y material necesario para el desarrollo de la prueba.
•
Desarrollo de la prueba: anotar gasto.
•
Cálculos.
6.2.
según sea el caso.
MÉTODOS VOLUMÉTRICOS.
De acuerdo a las reacciones que se realizan, pueden clasificarse en cuatro grupo
principales:
•
Neutralización
•
Precipitación
•
Formación de complejos
•
Óxido – Reducción
Análisis Químico Un Enfoque Ecológico
104
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
6.2.1.
VOLUMÉTRIA DE NEUTRALIZACIÓN.
Muchos compuestos orgánicos e inorgánicos pueden determinarse mediante
titulación basándose en sus propiedades ácidas o básicas.
•
Involucra ácidos y bases, o más generalizado iones H+ y OH-;
•
Incluye titulaciones para ácidos, bases y utiliza
indicadores colorimétricos para la
detección del Punto Final o Viraje.
•
Ejemplo: Determinación de acidez, alcalinidad, CO2, bicarbonatos, etc.
Reacción ácido - base:
Los ácidos se determinan titulándolos con una solución estándar de alguna base fuerte.
OH-
+
HA
à
A-
+
H2O
Las bases se titulan con una solución estándar de ácido fuerte
H+
+
B-
à BH+
El punto final de la titulación se detecta añadiendo una pequeña cantidad de un
indicador orgánico; que vira repentinamente de color cuando se neutraliza la última porción
de ácido o base que se está titulando (el indicador es sensible al cambio de pH). También se
puede controlar la [H+] en el curso de la titulación empleando un potenciómetro.
6.2.2.
VOLUMETRIA DE PRECIPITACIÓN O FORMACIÓN DE COMPLEJOS
Las reacciones llegan a ser completas debido a que los iones son eliminados de la
disolución, el punto final de la valorización se determina por el cambio debido a la
propiedad de la mezcla reaccionante, indicadores ó propiedades físicas del sistema:
Reacciones de precipitación:
•
Son las reacciones resultantes en un compuesto INSOLUBLE.
•
Se basa en el empleo en la Titulación de reacciones que van acompañadas de la
formación de algunos compuestos difícilmente solubles. Ejemplo: determinación de
Cloruros, Bromuros, etc.
Análisis Químico Un Enfoque Ecológico
105
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
Determinación de Cloruros. (Cambio de color del ppdo)
•
Cl-
•
CrO4= +
+
Ag+
à AgCl ppdo blanco
Ag+
à Ag2CrO4 rojo ladrillo
Reacciones Complexométricas
•
Reacciones que envuelven la formación de complejos; ejemplo: Detección de Calcio
usando el quelante EDTA (ácido tetrabásico): determinación de Dureza, Calcio,
magnesio, cobre, etc.
•
Se emplea indicadores de metales, que permiten visualmente el punto final de la
titulación. Estos indicadores son colorantes orgánicos, que forman con los iones de
metal compuestos coloreados complejos.
Determinación del CNAg+ + 2CN- à Ag (CN)2 - (ión complejo)
Determinación de Ag+ (productos solubles de color diferente)
CNS-
+ Ag +
SCN- + Fe +++
---------> Ag SCN ppdo blanco
à
Indicador
Fe (SCN)++
Complejo color rojo
Determinación del Cu:
2Cu(NH3 )4++ + 4 CN- à 2Cu(CN)4= + CNO- + 6NH3 + 2NH4=
azúl
titulante
6.2.3.
incoloro
VOLUMÉTRIA DE OXIDO-REDUCCIÓN.
Varios elementos que tienen más de una estado de oxidación pueden determinarse
mediante titulación con un agente estándar, oxidante o reductor:
MNO4- + 5Fe++ + 8H+ à
Análisis Químico Un Enfoque Ecológico
5Fe3 + + Mn3 + H2O
106
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
El punto final de este tipo de reacciones se puede determinar agregando indicadores
visuales (sustancias capaces de sufrir oxidación o reducción a potenciales característicos) o
mediante titulación potenciométrica
6.3.
SOLUCIONES ESTANDARIZADAS:
6.3.1.
ESTÁNDAR PRIMARIO.
La sustancia que se utiliza como estándar primario, debe reaccionar de manera
definitiva e instantánea
en las condiciones de valoración, fácil de secar y no
higroscópicos, deben ser fácilmente solubles en las condiciones en las cuales se utilicen, no
debe contener impurezas mayor del 0,01% - 0,02%, debe tener un peso equivalente
elevado. (9)
•
La sustancia deba ser químicamente pura.
•
Su composición debe corresponder rigurosamente a su fórmula.
•
La sustancia debe ser estable frente a los agentes atmosféricos.
•
Ausencia de agua de hidratación.
•
Un peso equivalente elevado, para disminuir los errores asociados a la pesada
•
Para cada determinación volumétrica se necesita disponer de un patrón primario
EJEMPLO:
Ftalato ácido de potasio: KHC 8H 4O4 (KHP)
Pureza 99,95%
Peso equivalente: 204,2 g/mol.
6.3.2.
ESTÁNDAR SECUNDARIO.
Se requiere de un patrón primario para conocer su concentración exacta, debe
poseer las siguientes características:
•
Debe ser estable mientras se efectué el período de análisis.
•
Debe reaccionar rápidamente con el análito.
•
La reacción entre el valorante y el patrón primario debe ser completa, así también la
reacción entre el valorante y el análito.
Análisis Químico Un Enfoque Ecológico
107
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
•
La reacción con el análito debe ser selectiva o debe existir un método para eliminar
otras sustancias de la muestra que también pudieran reaccionar con el valorante.
•
6.4.
Debe existir una ecuación balanceada que describa la reacción.
INDICADORES.
Compuestos coloreados
cuyo cambio de color señala el
to final de una
titulación, dependen del tipo de reacción que se realiza.
Indicadores Químicos:
•
Ácido –Base: Es un ácido o base débil que presenta diferente color
la forma
protonada y disociada, depende del pH en el punto de equivalencia.
•
Complexometría: Se acompleja con el ión que se está analizando y presenta un color
característico diferente a cuando el complejo se disocia.
•
Precipitación: Forma precipitados coloreados con el primer exceso de titulante.
•
Oxidación-Reducción: Ante el primer exceso de titulante se oxida, o reduce según el
caso, y presenta distinta coloración en ambos estados ebido a un diferencial de
potencial.
Indicadores Físicos: Diferencial de Potencial
6.5.
EQUIVALENTE QUÍMICO.
Para el análisis volumétrico es necesario el equivalente gramo que va a reaccionar
durante el proceso de la valoración.
Volumetría de neutralización.- el peso equivalente es el peso de una sustancia que puede
suministrar o reaccionar con un átomo gramo de H+ y está determinado por la reacción que
tenga lugar.
Análisis Químico Un Enfoque Ecológico
108
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
Peso eq CH3COOH = PM /1
Peso eq Na2CO3 + H+ -à HCO3-
=
Na2CO3/ 1
Na2CO3 + 2H+ à H2CO3
=
Na2CO3 /2
Volumetría de formación de precipitados y complejos.- Es el peso de una sustancia, que
reacciona de un catión monovalente ó ½ mol de catión divalente o 1/3 mol de catión
trivalente.
•
KCl:
Peq = PM KCl/ 1
•
BaCl2:
Peq = PM BaCl2 / 2
•
K2CrO4 à BaCrO4 :
Peq = PM K2CrO4/2
•
Ag+ + 2KCN à Ag (CN)2- + 2K+
Peq = 2PM KCN
Nota: El peso equivalente del KCN es el doble de su peso molecular puesto que 2 moles de
KCN reaccionan con un mol de Ag+.
Volumetría Redox.- Es el peso que recibe aporta o es químicamente equival
e a un mol
de electrones transferido en la reacción. Un equivalente de un agente oxidante reacciona
con un equivalente de cualquier agente reductor, sin embargo muchas sustancias pasan por
más de una reacción.
a) MnO4 - + 4H+ + 3e- ------->
MnO2 + H2O
b) MnO4 - + 8H+ + 5e- ------->
Mn+2 + 4H2O
c) Cr2O7 + 14H+ + 6e- ------->
2cr+++ + 7H2O
Análisis Químico Un Enfoque Ecológico
109