Análisis de una mezcla de Dicromato-Permanganato

ANÁLISIS DE UNA MEZCLA DE DICROMATO-PERMANGANATO
1.
Fundamento.
Esta práctica se basa en las ecuaciones vistas para el análisis de mezclas y permite
determinar conjuntamente manganeso y cromo oxidados al estado de máximas valencias
(5 y 6 respectivamente).
Vimos que por espectrofotometría se pueden analizar mezclas de sustancias siempre que
ambas especies absorban y que sus longitudes de onda de máxima absorbancia difieran
suficientemente.
Se procederá a determinar las longitudes de onda (λ) de máxima absorbancia de cada
una de las especies por separado, efectuando un barrido.
Una vez determinadas, se determinarán las absortividades molares (es la pendiente de la
recta de calibrado) de cada sustancia a las dos longitudes de onda, mediante patrones
preparados al efecto. Para ello, efectuaremos una recta de calibrado de disoluciones
patrón de cada sustancia a ambas longitudes de onda.
Una vez determinadas las absortividades molares, se medirá la absorbancia (A), de la
mezcla a ambas longitudes de onda, obteniéndose un sistema de dos ecuaciones con dos
incógnitas, que serán las concentraciones de las dos especies.
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2.
Procedimiento.
2.1. Preparación de las disoluciones patrón de KMnO4.
I. Preparar una disolución 0.01N de permangato potásico.
II. Preparar disoluciones diluidas tomando de la disolución anterior
respectivamente 2, 5, 10 y 20 ml y aforando a 100 ml, añadiendo antes del
aforado 10ml de H2SO4 1:1.
2.2. Determinación de la λ máxima.
Con la disolución patrón de mayor concentración efectuar un barrido y anotar la
longitud de onda a la que se produce el máximo de absorbancia (545nm).
2.3. Preparación de las disoluciones patrón de K2Cr2O7.
I. Preparar una disolución de dicromato potásico 0.1N.
II. Preparar disoluciones diluidas tomando de la disolución anterior
respectivamente 2, 5 y 10ml y aforando a 100ml, añadiendo antes del aforado
10ml de H2SO4 1:1.
2.4. Determinación de la λ máxima.
Con la disolución patrón de mayor concentración efectuar un barrido y anotar la
longitud de onda a la que se produce el máximo de absorbancia (440nm).
2.5. Determinación de las absortividades molares.
I. A λ= 440 nm medir y anotar las absorbancias de los patrones de permanganato
y dicromato, utilizando como blanco una disolución preparada con 10ml de
ácido sulfúrico 1:1 aforando a 100ml.
II. Representar gráficamente las absorbancias frente a las concentraciones de los
patrones respectivos, obteniendo la absortividad molar del permanganato a
440nm y del dicromato a la misma longitud de onda.
III. Se procederá análogamente, pero utilizando ahora la longitud de onda de
545nm.
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3. Material.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Matraces aforados.
Pipetas.
Vasos de precipitados.
Cubetas para espectrofotómetro.
4. Reactivos.
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
Ácido sulfúrico 1:1.
Permanganato potásico 0.01N.
Dicromato potásico 0.1N.
Agua destilada.
5. Equipos.
ƒ Espectrofotómetro de radiación ultravioleta / visible.
ƒ Campana extractora de gases.
6. Datos experimentales.
ƒ Preparación de los reactivos.
-
KMnO4 de 99% de pureza y peso molecular =188.04 gramos/mol.
K2Cr2O7 de 99% de pureza y peso molecular =294.19gramos/mol.
H2SO4 de 98% de pureza.
ƒ Mediciones con el espectrofotómetro.
Medición de la absorbancia del KMnO4 0.01N a λ= 525nm
Patrón
Concentración molar
Absorbancia
0ml
0
0
2ml
0.00004
0.078
5ml
0.0001
0.197
10ml
0.0002
0.458
20ml
0.0004
0.932
Medición de la absorbancia del KMnO4 0.01N a λ= 440nm
Patrón
Concentración molar
Absorbancia
0ml
0
0
2ml
0.00004
0.0004
5ml
0.0001
0.0007
10ml
0.0002
0.0019
20ml
0.0004
0.0054
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Medición de la absorbancia del K2Cr2O7 0.1N a λ= 440nm
Patrón
Concentración molar
Absorbancia
0ml
0
0
2ml
0.0003
0.119
5ml
0.0008
0.282
10ml
0.0016
0.639
Medición de la absorbancia del K2Cr2O7 0.1N a λ= 525nm
Patrón
Concentración molar
Absorbancia
0ml
0
0
2ml
0.0003
0.011
5ml
0.0008
0.029
10ml
0.0016
0.064
Medición de las absorbancias de la solución problema a diferentes longitudes de onda
Longitud de onda (nm)
Absorbancia
440
0.272
525
0.341
Medición de las absorbancias de las disoluciones problema a la máxima longitud
de onda (λ) respectivamente.
Disolución
Longitud de onda (nm)
Absorbancia
KMnO4
525
0.508
K2Cr2O7
440
0.563
7. Cálculos y gráficas.
ƒ Preparación de las disoluciones.
¾ KMnO4 0.01N.
N= M*F
M =
n
V
moles =
M= 2*10-3 Molar
0.01N= M*5
1 *10 −3 =
masa
Pm
100g de disolución
x gramos de disolución
n
0.5Litros
moles = 1*10-3 moles de KMnO4.
masa del soluto = 0.188g
99g de soluto
0.188g de soluto
x = 0.189 gramos de KMnO4 del 99% de pureza tendremos que pesar
para preparar el medio litro de permanganato 0.01Normal.
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¾ K2Cr2O7 0.1N.
N= M*F
M =
0.1N= M*6
n
V
0.016 =
moles =
masa
Pm
M= 0.016 Molar
n
0.25Litros
moles = 4,16*10-3 moles deK2Cr2O7.
masa del soluto = 1.228g
100g de disolución
x gramos de disolución
99g de soluto
1.228g de soluto
x = 1.241 gramos de K2Cr2O7 del 99% de pureza tendremos que pesar para
preparar los 250ml de dicromato potásico 0.1N.
ƒ Preparación de los patrones.
¾ KMnO4.
•
Patrón de 2ml.
(M * V )1 = (M * V )2
M =
* 2ml 1 = (M *100ml )2
−3
* 5ml 1 = (M *100ml )2
−3
*10ml 1 = (M *100ml )2
Patrón de 5ml.
(M * V )1 = (M * V )2
(2 *10
)
2 *10 −3 * (5)
= 1 * 10 − 4 moles / Litro
100ml
•
Patrón de 10ml.
(M * V )1 = (M * V )2
M =
)
−3
2 *10 −3 * (2)
= 4 * 10 −5 moles / Litro
100ml
•
M =
(2 *10
(2 *10
2 *10 −3 * (10)
= 2 *10 − 4 moles / Litro
100ml
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)
•
Patrón de 20ml.
(2 *10
(M * V )1 = (M * V )2
M =
−3
)
* 20ml 1 = (M *100ml )2
2 *10 −3 * (20)
= 4 *10 − 4 moles / Litro
100ml
¾ K2Cr2O7.
•
Patrón de 2ml.
(M * V )1 = (M * V )2
M =
(0.016 * 2ml )1 = (M *100ml )2
0.016 * (2)
= 3.33 *10 − 4 moles / Litro
100ml
•
Patrón de 5ml.
(M * V )1 = (M * V )2
M =
0.016 * (5)
= 8.33 *10 − 4 moles / Litro
100ml
•
Patrón de 10ml.
(M * V )1 = (M * V )2
M =
(0.016 * 5ml )1 = (M *100ml )2
(0.016 *10ml )1 = (M *100ml )2
0.016 * (10)
= 1.6 *10 −3 moles / Litro
100ml
ƒ Gráficas.
Ver anexo 1, 2, 3 y 4.
ƒ Valor de las absortividades molares.
KMnO4
K2Cr2O7
λ= 440nm
13,546 cm-1* M-1
396.39 cm-1* M-1
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λ= 525nm
2358,9 cm-1* M-1
40 cm-1* M-1
ƒ Cálculo de la concentración de las especies presentes en la disolución
problema.
Aλ1 = (ε ∗ b ∗ c1 )λ1 + (ε ∗ b ∗ c 2 )λ1
A = A1 + A2
(
= (ε
Aλ 2 = (ε ∗ b ∗ c1 )λ 2 + (ε ∗ b ∗ c 2 )λ 2
Aλ = 440 = ε KMnO4 ∗ b ∗ c KMnO4
Aλ =525
KMnO4
∗ b ∗ c KMnO4
(
= (2358,9cm
(
+ (ε
)
)
+ ε K 2Cr2O7 ∗ b ∗ c K 2Cr2O7
λ = 440
λ =525
K 2Cr2O7
∗ b ∗ c K 2Cr2O7
0,272 λ = 440 = 13,546cm -1 * M -1 ∗ 1cm ∗ c KMnO4
0,341λ =525
(
= (2358,9cm
-1
* M ∗ 1cm ∗ c KMnO4
-1
0,272λ =440 = 13,546cm-1 * M -1 ∗ c KMnO4
0,341λ =525
-1
* M ∗ c KMnO4
-1
(
+ (40cm
λ = 440
λ =525
λ =525
(
+ (40cm
+ 396,39cm -1 * M -1 ∗ 1cm ∗ c K 2Cr2O7
-1
* M ∗ 1cm ∗ c K 2Cr2O7
+ 396,39cm-1 * M -1 ∗ c K2Cr2O7
λ = 440
-1
λ =525
* M ∗ c K2Cr2O7
-1
-1
)
→ c K2Cr2O7 =
γ =440
)
λ =525
)
⎛ 0,272 − 13,546 * c KMnO4
+ 40 * ⎜⎜
396,39
⎝
(
)
⎛ 0,272 13,546 * c KMnO4
+ 40 * ⎜⎜
−
396,39
⎝ 396,39
(
)
+ 40 * 6,86 * 10 − 4 − 0,034 * c KMnO4
0,341λ =525 = 2358,9 ∗ c KMnO4
0,341λ =525 = 2358,9 ∗ c KMnO4
λ =525
λ =525
λ =525
(
)
0,341 = 2358,9 ∗ c KMnO4 + 0,027 − 1,36 * c KMnO4
0,341 − 0,027 = 2358,9 * c KMnO4 − 1,36 * c KMnO4
0,314 = 2357,54 * c KMnO4
c KMnO4 =
λ = 440
(
0,341λ =525 = 2358,9 ∗ c KMnO4
(
)
)
)
)
)
)
0,314
= 1,33 * 10 − 4 Molar
2357,54
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⎞
⎟
⎟
⎠ λ =525
⎞
⎟
⎟
⎠ λ =525
)
λ =525
)
)
λ = 440
λ =525
0,272 −13,546∗ c KMnO4
396,39
c K 2Cr2O7 =
0,272 − 1,8 * 10 −3
=
396,39
c K 2Cr2O7 = 6,8 * 10 −4 Molar
ƒ Cálculo de las concentraciones molares de las disoluciones problema de
KMnO4 y K2Cr2O7 respectivamente mediante la ley de Lambert-Beer.
•
KMnO4.
λ =525
λ =525
AKMnO
= ε KMnO
* b * c KMnO4
4
4
λ = 525
=525
0.508 λKMnO
= 2358.9cm −1 * M −1 KMnO4 * 1cm * c KMnO4
4
c KMnO4 =
0.508
= 2.15 * 10 − 4 Molar
2358.9
•
K2Cr2O7.
AKλ 2=Cr4402O7 = ε Kλ 2=Cr4402O7 * b * c K 2Cr2O7
λ = 440
440
0.563 λK=2Cr
= 396.39cm −1 * M −1 K 2Cr2O7 * 1cm * c K 2Cr2O7
2 O7
c K 2Cr2O7 =
0.563
= 1.42 * 10 −3 Molar
396.39
8. Comentarios.
Las concentraciones del permanganato potásico y del dicromato potásico en la
disolución problema son 1,33*10-4 Molar y 6,8*10-4 Molar respectivamente. La
concentración de la disolución problema de KMnO4 es 2.15*10-4 Molar y la
concentración de la disolución problema de K2Cr2O7 es 1.42*10-3 Molar.
Hay una gráfica de KMnO4 que la R2 no es muy correcta. El desvío puede venir dado
por algún error experimental como pesada, aforado, disolución…
Los valores de concentración puede que no sean los correctos ya que no hemos tomado
el KMnO4 y K2Cr2O7 del desecador para hacer los patrones.
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