UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DE LA PROVINCIA DE BUENOS AIRES Facultad de Ciencias Veterinarias Carrera: Licenciatura en Tecnología de los Alimentos Asignatura: Análisis Instrumental SEMINARIO 2 ANÁLISIS VOLUMÉTRICO 1) a) ¿Qué tipo de valoraciones volumétricas conoce? b) Las siguientes ecuaciones corresponden a diferentes aplicaciones de valoraciones volumétricas. Balancee cada una de ellas, diga a qué tipo de volumetría corresponde, identifique analito y valorante y cite el indicador que podría utilizarse en cada caso: i. Na+HCO3- + HCl CO2 + H2O + Na+Cl- ii. CH3COOH (ácido acético) + NaOH CH3COO-Na+ + iii. (K+)Br- + Ag+(Cl-) AgBr + H2O K+Cl- iv. Cu(NH3)42+ + EDTA4- + H2O Cu(EDTA)2- + NH4OH v. Fe2+(SO42-) + Ce4+(SO42-)2 Fe3+2(SO42-)3 + Ce3+2(SO42-)3 vi. HOOC-CH(OH)-CH2-COOH (ácido málico) + NaOH Na+-OOC-CH(OH)-CH2-COO-Na++ H2O vii. H3AsO3 + MnO4- + H+ H3AsO4 + Mn2+ + H2O viii. Mg2+ + EDTA4- ix. NH4+H2BO3- + H2SO4 MgEDTA2- H3BO3 + (NH4+)2SO42- (titulación directa método de Kjeldahl) x. Fe2+ + Cr2O72- + H+ Fe3+ + Cr3+ + H2O xi. 2) Se pesan 0,3367 g de biftalato de potasio y se disuelven en 40 mL de agua. Se adicionan gotas de una solución alcohólica de fenoftaleína y desde una bureta se va agregando una solución de NaOH hasta que a los 18,5 mL se observa un leve tono rosado. a) ¿Qué procedimiento analítico está realizando con la solución de NaOH? b) ¿Qué rol cumple en el procedimiento el biftalato de K? Explique c) ¿Qué rol cumple en el procedimiento la solución alcohólica de fenoftaleína? Explique d) ¿Qué nombre recibe el punto en el cuál se produce la aparición de la coloración levemente rosada? e) Escriba la reacción que ocurre entre el biftalato de potasio y el NaOH. ¿Qué tipo de reacción es? f) Calcule la concentración molar de la solución de NaOH. Rta. 0,0892 M g) ¿Qué efecto en el resultado final tendría usar 50 mL de agua en lugar de 40 mL para disolver el biftalato? Explique. Análisis Instrumental 2014. Seminario 2 - Pág 1 3) En un erlenmeyer se colocan 25 mL exactamente medidos de una solución de HCl de concentración desconocida. Se adicionan gotas de una solución alcohólica de fenoftaleína y desde una bureta se va agregando la solución de NaOH del problema 1 hasta que a los 23,7 mL se observa un leve tono rosado. a) ¿Qué procedimiento analítico está realizando con la solución de HCl? b) ¿Qué rol cumple en el procedimiento la solución de NaOH? Explique c) ¿Qué rol cumple en el procedimiento la solución alcohólica de fenoftaleína? Explique d) ¿Qué nombre recibe el punto en el cuál se produce la aparición de la coloración levemente rosada? e) Escriba la reacción que ocurre entre el HCl y el NaOH. ¿Qué tipo de reacción es? f) Calcule la concentración molar de la solución de HCl. Rta. 0,0846 M g) ¿Qué efecto en el resultado final tendría usar 50 mL de solución de HCl en lugar de 25 mL? Explique. 4) 40,0 mL de HCl 0,0900 M se diluyen con agua a 100 mL y se titulan con NaOH 0,100 M. Calcule el pH después de la adición de los siguientes volúmenes de titulante: a) 0 b) 10 mL c) 18 mL d) 30 mL e) 35,95 mL f) 36 mL g) 36,05 mL h) 40 mL. Grafique la curva de titulación. ¿Qué indicadores podría utilizar? 5) Idem problema anterior pero utilizando 40,0 mL de ácido benzoico (Ka = 6,6 x 10-5). 6) La acidez de una muestra de un jugo de limón se determina mediante una valoración ácido base. Para ello, 20,0 mL del jugo de limón se llevan a 200 mL en un matraz aforado. De allí, se toma una alícuota de 25 mL y se valora frente a NaOH 0,1057 M, consumiéndose 15,3 mL de la base en el punto final. Exprese la acidez el jugo de limón en equivalentes de ácido cítrico anhidro (C6H8O7, es un ácido tricarboxílico) como % m/v. Rta. 4,14 % 7) Se pesan 5,6789 g de una sopa deshidratada y se suspenden en un volumen conveniente de agua. La suspensión se centrifuga, recuperándose un sobrenadante que se diluye con agua a 100 mL finales en un matraz aforado. De este extracto, se mide una alícuota de 20,0 mL y se valora la acidez frente a una solución patrón de NaOH 0,0223 M, consumiéndose en el punto final, 7,8 mL de la base. a) Calcule el número de moles de base que se consumen en la valoración. Rta. 0,1739 mmoles b) Asumiendo que el ácido presente en la muestra es el tartárico (diprótico) ¿Cuántos moles del mismo están presentes en la alícuota valorada del extracto de la muestra? ¿A qué masa (en mg) de ácido corresponden esos moles? (PM = 150 g/mol). Rta. 0,08695 mmoles c) ¿Qué masa del ácido está presente en el volumen total del extracto obtenido de la muestra? Rta. 65,2125 mg d) Exprese la acidez de la sopa deshidratada en % p/p de ácido tartárico. Rta. 1,15 % e) Según las instrucciones de preparación del producto, se suspenden 9 g de la sopa deshidratada en 250 mL de agua. Estime la acidez de la sopa lista para consumir en % m/v de ácido tartárico. Rta. 0,04 % 8) La sémola de maíz debe tener una acidez máxima de 0,2 % en SO3 (Cap. IX, Art. 656, CAA). A partir de 50 mg de sémola se obtiene un extracto acuoso, cuyo volumen total se valora frente a una solución patrón de NaOH 1 mM ¿Qué volumen máximo (en mL) de la base debería consumirse en dicha valoración para que la sémola analizada cumpla con la reglamentación? Rta. 2,5 mL 9) Se desea conocer el contenido de cloruros de una muestra de lomos de atún al natural en conserva, sin agregado de sal. Para ello se toma el contenido total de una lata, se drena el líquido, se Análisis Instrumental 2014. Seminario 2 - Pág 2 homogeniza la carne en una procesadora y la pasta obtenida se somete a deshidratación. El contenido de humedad resultó del 75,5 %. A partir de muestra seca se obtienen las cenizas, resultando un contenido de 0,79 % en base fresca. Se pesaron 0,1637 g de las cenizas y se disolvieron en un volumen conveniente de HCl al 10% para luego llevar a volumen en un matraz aforado de 200 mL con agua destilada. De la solución resultante se tomaron 20,0 mL y se valoraron frente a solución de AgNO 3 0,0133 M, utilizando K2CrO4 como indicador, consumiéndose 9,5 mL de valorante hasta el punto final. Calcule el contenido de Cl- expresados en mg NaCl/100 g en base fresca y seca. Rtas. 356,4 mg NaCl/100 g peso fresco; 1454,7 mg NaCl/100 g materia seca. 10) Una alícuota de 50 mL de una solución que contiene 0,450 g de MgSO 4 en 500 mL requiere de 37,6 mL de una solución de EDTA para su titulación. ¿Cuántos mg de CaCO3 reaccionarán con 1 mL de esta solución de EDTA? Este resultado se denomina título de la solución de EDTA. Rta. 0,994 mg 11) Luego de remover la membrana interna de una cáscara de huevo, la cáscara es secada y molida. Se pesan 5,613 g de la muestra y se transfieren a un vaso de precipitados, donde se adiciona 25 mL de una solución de HCl 6 M. Luego de filtrar, la solución resultante se diluye a 250 mL en matraz aforado. Se toma una alícuota de 10,00 mL de esta dilución y se coloca en un erlenmeyer al que se le agrega un buffer de pH 10 y se titula frente a una solución estándar 0,04988 M de EDTA, consumiéndose en el punto final 44,11 mL del valorante. Determine la cantidad de Ca que contiene la cáscara de huevo, expresada como % m/m de CaCO3. Rta. 98 % 12) Cuando el etilénglicol (1,2-etanodiol) se oxida con KMnO4 en medio ácido, los productos de oxidación son CO2 y agua. Cuando se utiliza Ce(ClO4)4 el producto es ácido fórmico (ác. metanoico). Cuando se emplea ácido periódico, el glicol se oxida a formaldehído (metanal) y el ácido se reduce a IO 3−. a) Escriba las ecuaciones balanceadas completas para estos tres casos (plantee hemireacciones). b) Ordene los tres posibles agentes valorantes del etilénglicol de mayor a menor poder oxidante. c) Suponga que la valoración de 20 mL de una dilución 1:10 de una muestra dada de etilénglicol consumió en el punto final 15,5 mL de una solución estándar de HIO4 0,1 M. Calcule la concentración molar de la muestra de etilén glicol. Rta. 0,775 M d) Si 20 mL de una dilución 1:100 de la muestra de etilénglicol del inciso anterior se valora frente a una solución estándar de Ce(ClO4)4 0,1 M. ¿Qué volumen esperaría gastar en el punto final en este caso? Rta. 9,3 mL e) Si para valorar 20 mL de una dilución 1:20 de la de la muestra de etilénglicol ya mencionada se quisiera gastar en el punto final 3/5 partes del volumen de una bureta de 50,00 mL de una solución estándar de KMnO4 ¿Qué concentración aproximada debería tener este agente valorante? Rta. 0,0517 M 13) Defina titulación por retorno o retrotitulación. ¿En qué casos es conveniente realizarla? 14) El análisis cuantitativo de etanol, C2H6O, puede llevarse a cabo mediante una retrotitulación redox. En este caso, el etanol se oxida a ácido acético, C2H4O2, usando un exceso de Cr2O72–, el que se reduce a Cr3+. El dicromato en exceso se titula frente a Fe2+, dando Cr3+ y Fe3+ como productos. En un análisis de contenido de alcohol de una muestra de brandy, 5,00 mL de la muestra se diluyen a 500 mL en matraz aforado. Una alícuota de 10,00 mL de la dilución resultante se somente a destilación para remover el alcohol, el que se colecta en 50,00 mL de una solución acidificada de K2Cr2O7 0,0200 M. La retrotitulación del Cr2O72– que no reaccionó requirió 21,48 mL de una solución de Fe2+ 0,1014 M. a) Escriba todas las reacciones involucradas en el análisis. b) Calcule el % m/v de etanol en el brandy. Rta. 43,9 % Análisis Instrumental 2014. Seminario 2 - Pág 3 15) El método de Kjeldahl para la determinación de proteínas en alimentos, se basa en la degradación de la materia orgánica con ácido sulfúrico concentrado. En el proceso, el nitrógeno amínico, como el de las proteínas, forma sulfato de amonio, el cual en exceso de hidróxido de sodio libera amoníaco que se destila reteniéndolo en: i) ácido bórico, con el que se forma borato de amonio que se valora frente a ácido clorhídrico (valoración directa), o ii) un exceso medido de acido sulfúrico, en cuyo caso se forma sulfato de amonio y el ácido excedente es valorado frente a hidróxido de sodio en presencia de rojo de metilo (valoración indirecta). a) Escriba todas las reacciones involucradas para ambos casos. b) 279 mg de una muestra de un alimento se sometieron al método de Kjeldahl. Luego del proceso llamado de digestión, se realizó la neutralización y destilación por agregado de NaOH. El NH3 liberado a partir del NH4+ formado se retiene en una solución de H3BO3. Esta solución se valoró con HCl 0,0976 M, consumiéndose en el punto final 5,4 mL del mismo. Calcule el % N en la muestra del alimento. Rta. 2,64 % c) Sabiendo que, en promedio, 100 g de proteína del alimento contiene 16 g de N amínico ¿Qué % de proteína tiene la muestra analizada? Rta. 16,5 % d) Suponga que al realizar la neutralización/destilación del digerido, el NH3 se recoge sobre 25,0 mL de H2SO4 0.0245 M. ¿qué volumen de NaOH 0,1056 M se consumiría en la retrovaloración? Rta. 6,6 mL 16) El ión nitrito puede determinarse por oxidación con un exceso medido de una solución patrón de Ce4+, seguido de retrotitulación del exceso que no reaccionó. A partir de 26,7482 g de una muestra de un chacinado se realiza una extracción de los nitritos presentes en la misma, obteniéndose un volumen final de extracto de 1000,0 mL. Se toma una alícuota de 50,00 mL de este extracto y se le adicionan 25,00 mL de una solución de Ce4+ 0,0521 M en medio ácido fuerte. Luego de un tiempo, el exceso de Ce4+ se retrovalora, consumiéndose 22,5 mL de una solución estándar de sulfato de amonio ferroso 0,0429 M. Calcule el % m/m de NaNO2 que contiene la muestra. Rta. 0,87 % 17) 100 mg de una solución acuosa de glicerol se trató con 50,0 mL de una solución de Ce4+ 0,0837 M en medio ácido en condiciones tales que se produjo la oxidación del glicerol a ácido fórmico. El exceso de Ce4+ requirió de 12,11 mL de una solución de Fe2+ 0,0448 M hasta el punto final de la ferroína. Calcule el porcentaje p/p de glicerol en la solución. Rta. 41,9 % 18) La cantidad de ácido ascórbico (vitamina C), C6H8O6, presente en un jugo de naranja puede determinarse por oxidación del mismo a ácido dehidroascórbico, C6H6O6, usando una cantidad conocida de solución patrón de triyoduro I3-, y luego retrovalorando el exceso con solución estándar de Na2S2O3. Sabiendo que 5,00 mL de una muestra filtrada de jugo de naranja se trató con 50,00 mL de una solución patrón 0,01023 M de I3- y que luego de producirse la oxidación completa del analito, fueron necesarios 13,82 mL de una solución estandarizada 0,07203 M de Na2S2O3 para alcanzar el punto final, utilizando almidón como indicador. ¿Qué concentración de vitamina C tiene el jugo analizado, expresada en mg/100 mL? Rta. 48,6 mg Análisis Instrumental 2014. Seminario 2 - Pág 4