métodos volumétricos

MétodosMétodos VolumétricosVolumétricos

UNEFMUNEFM . Química Analítica. Química Analítica

Ing. Kendy Bustamante SánchezIng. Kendy Bustamante Sánchezkendyyanethbs@gmail.comkendyyanethbs@gmail.com

UNEFM. Química AnalíticaUNEFM. Química Analítica

• Sistematizar información sobre los métodos volumétricos.

• Identificar los tipos de métodos.

• Caracterizar las sustancias que intervienen en los métodos volumétricos y el desarrollo del proceso..

• Desarrollar Desarrollar loslos métodosmétodos volumétricosvolumétricos

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

OBJETIVO GENERAL:

MÉTODOS VOLUMÉTRICOSMÉTODOS VOLUMÉTRICOS

aA + tT Productos

Se basan en una reacción química como:

Tomado de: Underwood, A. y Day, R. (1989). Química analítica cuantitativa.

TÉRMINOS BÁSICOSTÉRMINOS BÁSICOS

Valoración

Normalización de

soluciones

Patrón

primarioSolución

Patrón

Métodos Volumétricos

Indicadores

Curvas de

titulación

Elaboración propia

UNIDADES DE CONCENTRACIÓNUNIDADES DE CONCENTRACIÓN

Molaridad:

M= n/v

Formalidad:

F= nf/v

Normalidad:

N= eq/v

Porcentaje en peso:

%p/p= w/(w+wo) x 100

ALGUNAS CONVERSIONESALGUNAS CONVERSIONES

Para una especie química A se escribe:

Cantidad de A (mol) = masa de A (g)

masa molar de A(g/mol)

De la definición de concentración molar se deriva otro par de ecuaciones:

Cantidad de A (mol) = volumen (L) x concentración de A (mol/L)

Tomado de: Skoog y otros (2001). Química Analítica

VOLUMETRÍAS DIRECTAS E VOLUMETRÍAS DIRECTAS E INDIRECTASINDIRECTAS

DIRECTA Pesar una cantidad exacta del patrón primario

Disolver en el solvente adecuado.

Llevar a un volumen final

INDIRECTAEl titulante utilizado se emplea para valorar:

Un peso conocido de un patrón primario

Un peso conocido de un patrón secundario

Volumen conocido de otra solución patrón

Tomado de: Skoog y otros (2001). Química Analítica

RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS

1. Preparar 5 L de Na2CO3 0,100 M (105,99g/mol) a partir del patrón primario sólidoSOLUCIÓN

Cantidad de Na2CO3= 5L x 0,100 mol/L x 105.99g/mol = 53,00g Na2CO3

2. Preparación de una alícuota de 50,0 ml de solución patrón que sea 0,00500M en Na+ utilizando la solución patrón 0,0100M Na+

SOLUCIÓN

Vconc x Cconc = Vdil x Cdil

Vconc = (Vdil x Cdil)/ Cconc = (50,0 ml x 0,00500M)/ 0,0100M = 25 ml

Tomado de: Skoog y otros (2001). Química Analítica

VOLUMETRÍAS DE NEUTRALIZACIÓNVOLUMETRÍAS DE NEUTRALIZACIÓN

REACCIÓN INVOLUCRADA

HA + BOH BA + H2O

Ácido Base Sal Agua

REACCIÓN EXOTÉRMICAREACCIÓN EXOTÉRMICA

Elaboración propia

TRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN ITRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN I

ÁCIDO FUERTE – BASE FUERTE:

Antes de comenzar a titular (punto inicial):

HA + H2O A- + H3O

2H2O H3O+ + OH-

Balance de cargas: [H3O+] =[OH-] + [A-]

La concentración [OH-] se desprecia.

[H3O+] = [A-] y se calcula pH según la formula:

pH = - log [H3O+]…/

TRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN IITRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN II

Antes del punto de equivalencia (cuando se comienza a titular):

La concentración de H3O+ disminuye

Balance de cargas: [H3O+] =[OH-] + [A-] – [B+]

La concentración [OH-] se desprecia.

Balance de Masa se expresa como:

BOHHA

BOHBOHHAHA

VV

CVCVOH

+−=+

][ 3

…/

TRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN IIITRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN III

En el punto de equivalencia:

No existe exceso de ácido ni de base.

[H3O+] =[OH-]

Kw = [H3O+][OH-]

Suponiendo [H3O+] = [OH-] entonces de Kw se

obtiene:

[H3O+]= √(Kw) = 1 x 10-7 obteniéndose una

solución neutra donde el pH = 7…/

TRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN IVTRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN IV

Después del punto de equivalencia:

La solución se vuelve básica.

Balance de cargas: [OH-] =[B+] – [A-]

Balance de masa:

Se calcula el pH de la solución a partir del pOH.

BOHHA

HAHABOHBOH

VV

CVCVOH

+−=−

][

TRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN VTRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN V

ÁCIDO DÉBIL – BASE FUERTE:

Antes de comenzar a titular:

El ácido se disocia parcialmente en A- de esta

forma: [HA]=[HA]o – [H3O+]disociado≈[HA]o

Suponiendo que [H3O+]=[A-] entonces

despejando de Ka se tiene:

[H3O+]=√(Ka[HA])

…/Tomado de: Skoog y otros (2001). Química Analítica

TRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN VITRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN VI

Durante la titulación:

Suponiendo que la reacción se completa se

produce A- ya que [B]= [A-] de esta manera:

BOHHA

BOHBOHHAHA

VV

CVCVHA

+−=

][

En el punto de equivalencia:

A- + H2O HA + OH-

][

][*][−

−

=A

OHHAKhb

…/

TRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN VIITRAZADO DE CURVAS DE VALORACIÓN VII

Utilizando Ka y Kw, se obtiene [OH-] para determinar pH.

[HA]≈[OH-] ya que se tiene una solución

aparentemente básica.

BOHHA

HAHA

VV

CVA

+=−][

Después del punto de equivalencia:

Se calcula a partir del exceso de base.

CASO: HOAC

Para la reacción:

HAC + NH4OH NH4++AC-+H2O

En el punto de equivalencia:

HA + BOH H2O + B++A-

El pH queda determinado por:

pH= ½ (pKH2O+pKa-pKb)

Sí Ka > Kb (ácida)

Sí Kb> Ka (alcalina)Tomado de: Ayres, G.(1989). Análisis químico cuantitativo.

CASO: H2A

Para un ácido poliprótico con una base fuerte:

H2A H+ + HA-

HA- H+ + A-2

Inicialmente el pH se calcula a partir de:

[H+]= √(K1[H2A])

En la primera etapa: H2A + OH- H2O + HA-

pH = ½ (pK1 + pK2)

En la segunda etapa: HA- + OH- H2O + A-2

pH= ½ (pKH2O+pK2+log [A-2])

K1= [H+][HA-]

[H2A]

K2= [H+][A-2]

[HA-]

Tomado de: Ayres, G.(1989). Análisis químico cuantitativo.

CASO: H2CO3

Las etapas y constantes de ionización son:

H2CO3 HCO3- + H+ pK1

HCO3- H+ + CO3

-2 Pk2

[H2CO3] ≥ 0,1M

ph= ½ (pk1 + pk2)

La determinación volumétrica de H2CO3 y HCO3-

se realiza con Ba(OH):

CO3-2 + Ba+2 BaCO3

HCO3- + Ba+2 + OH- BaCO3 + H2OTomado de: Ayres, G.(1989). Análisis químico cuantitativo.

Definición

Basadas en el empleo de soluciones donde ocurren reacciones de precipitación.

Tomado de: Underwood, A. y Day, R. (1989). Química analítica cuantitativa.

MÉTODO DE MOHR

Formación de un precipitado colorido.

Titulación del cloruro con ion plata utilizando como indicador el ion cromato.

Reacciones que se llevan a cabo:

Reacción de titulación:

Ag+ + Cl- AgCl (s) BLANCO

Reacción del indicador:

2Ag+ + CrO4-2 Ag2CrO4 (s) ROJO

Limitación: soluciones cuyo pH 7-10

Tomado de: Underwood, A. y Day, R. (1989). Química analítica cuantitativa.

MÉTODO DE VOLHARD

Formación de un complejo colorido.

Reacciones que se llevan a cabo:

Ag+ + SCN- AgSCN (s)

Fe+3 + SCN- FeSCN-2 ROJO

Medio ácido

Titulación directa de plata con solución estándar de tiocianato o titulación indirecta del ion cloruro.

Tomado de: Underwood, A. y Day, R. (1989). Química analítica cuantitativa.

DIRECTA AgSCN (s) adsorbe iones plata sobre su superficie.

El color que indica el punto final sucede con un exceso de AgSCN.

MÉTODO DE VOLHARD

Fuentes de error:

INDIRECTA Si la sal de plata es más soluble que el AgSCN.AgCl(s) + SCN- AgSCN(s) + Cl-

Se obtienen bajos resultados de cloruro.

Tomado de: Underwood, A. y Day, R. (1989). Química analítica cuantitativa.

MÉTODO DE FAJANS

Uso de indicadores de adsorción

Titulación donde intervienen sales de plata y se emplea un indicador de adsorción para detectar el punto final.

Tomado de: Underwood, A. y Day, R. (1989). Química analítica cuantitativa.

Definición

Determinación analítica directa o indirecta de compuestos por medición del complejo soluble formado.

Tomado de: Skoog y otros (2001). Química Analítica

Titulante complejométrico más versátil

Seis sitios potenciales ( 4 grupos

carboxilos y 2 grupos aminos)

Se combina con iones metálicos en

proporción 1:1

Forma quelatos con todos los cationes

Utilizado como conservador en alimentos y

muestras biológicas

Tomado de: Skoog y otros (2001). Química Analítica

pH = 10

De suma importancia para laindustria

Prueba analítica

Concentración de carbonato de calcio

APLICACIÓN. APLICACIÓN. DeterminaciónDeterminación de la de la durezadureza del del aguaagua

Elaboración propia

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA

EDTAValorante

NETIndicador

pH (4-12)

ROJO

pH < 10

ROSADO

pH = 10

AZUL

Elaboración propia

“ No es saber más, sino saber mejor”

Heidegger