ANÁLISIS DE CLORUROS

JENNY FUENTES GRIJALBA cód.0841980

OLGA MARÍA MARTÍNEZ cód.0841021

CRISTHIAN MUÑOZ cód.0733436

Facultad de Ciencias Naturales y Exactas

Fecha de entrega: Septiembre 16 de 2009

RESUMEN

En la práctica se realizó el análisis de cloruros por medio de tres métodos con sus respectivos indicadores y con el uso de titulación por precipitación con ayuda del reactivo precipitante AgNO3 .

Los métodos utilizados fueron el método de Fajans que arrojo un porcentaje peso a peso de 51.10 % a partir de 0.0324 g NaCl y un porcentaje de error de 2.2 %. El método de Mohr en el cual se utilizó el indicador K2CrO4 y la preparación de un blanco, se obtuvo un porcentaje peso a peso de 52.30% a partir de 0.0330 g de NaCl con un error relativo del 4.6%. Por lo tanto en Mohr se realizó una titulación directa es decir que se añade titulante hasta que la reacción se completa [2].

Finalmente con el método de Volhard se realizó una titulación por retroceso en donde la muestra se trata con un exceso de solución de concentración conocida y luego con otra

solución patrón se determina el exceso[2], por lo tanto se obtuvo 1.539×10−3mol A g+¿ totales ¿

y 9.113×10− 4mol A g+¿quereaccionan conSC N−¿¿ ¿ lo que posteriormente permitió determinar que

6.277×10−4 mol de Ag+ reaccionan con Cl- y luego se determinó que el porcentaje peso

a peso de NaCl fue de 59.48 % con un porcentaje de error de 18.96 %.

DATOS, CÁLCULOS Y RESULTADOS

Tabla 1. Datos obtenidos en la práctica de laboratorio.

MÉTODO PESO DE LA MUESTRA (g)(KNORR)

VOLUMEN DE AGNO3 GASTADO (mL)

Fajans 0.0634 5.4Mohr 0.0631 5.6

Volhard 0.0617 15

Estandarización:

Molaridad(M )= molesde solutoLitros de disolucion

[ec.1]

1- Molaridad AgNO3

0.03 g NaCl×1mol NaCl58.5 g NaCl

×1mol AgNO3

1mol NaCL×

15.00mLAgN O3

=1.026×10−4molmL

AgNO3

1.026×10−4 molmL

AgN O3×1000mL1 L

=¿0.1026mol/L=0.1026MAgNO3

0.03 g NaCl×1mol NaCl58.5 g NaCl

×1mol Cl−¿

1mol NaCl×35.4 gC

l−¿

1molC l−¿×103mgCl−¿

1gC l−¿×1

5mL AgN O3

=3.6308mgCl−¿

mL Ag NO3

¿¿¿¿

¿¿

NaCl + AgNO3 AgCl + NaNO3

2- molaridad KSCN

0.01 L AgN O3×0.1026mol AgN O3

1L AgN O3

×1mol KSCN1mol AgN O3

×1

0.0125 L KSCN=0.0821M KSCN

AgNO3+NaCl→AgCl+NaN O3

AgNO3+KSCN→ AgSCN+KN O3

3-FAJANS

Error relativo= ¿ valor observado−valor real∨ ¿valor real

¿x 100% [ec.2 ]

Volumen AgNO3empleado 5.4 mL

5.4×10−3L AgNO3×0.1026mol AgNO 3

1 L AgN O3

×1mol NaCl1molAgN O3

×58.5 gNaCl1mol NaCl

=0.0324 g NaCl

%pp= 0.0324 g NaCl0.0634 gmuestra(Knorr )

×100=51.10%

%error=|51.10−50.00|

50.00×100=2.2%

NaCl+AgNO3↔AgC l(s)+NaNO3

4-MOHR

Volumen de AgNO3utilizado para titular el blanco 2 gotas = 0.1 mL AgNO3 0.1026 M

Volumen de AgNO3utilizado para titular la solución de la muestra problema (Knorr): 5.6

mL AgNO3 0.1026 M.

(5.6 mL – 0.1 mL)AgNO3 = 5.5 mLAgNO3

5.5×10−3L AgN O3×0.1026mol AgNO3

1 L AgNO3

×1mol NaCl1mol AgNO3

×58.5 g NaCl1molNaCl

=0.0330 g NaCl

%ppNaCl= 0.0330g NaCl

0.0631gmuestra(knorr)×100=52.30%

%error=|52.30−50.00|

50.00×100=4.6%

5-VOLHARD

Método de Volhard: 11.1 mL gastado de KSCN.

NaCl+AgNO3→AgC l(s)+NaNO3

A g+¿+SC N−¿→AgSC N(s )¿ ¿

Fe+3+SC N−¿↔Fe (SCN )+2 (rojo )−→Rxndel indicador ¿

0.015 L AgN O3×0.1026mol AgN O3

1L AgNO3

×1mol Ag+¿

1mol AgN O3

=1.539×10−3mol A g+¿ totales¿¿

0.0111 LKSCN×0.0821mol KSCN

1L KSCN×1mol A

g+¿

1mol KSCN=9.113×10−4mol A g+¿RxnSC N−¿¿ ¿¿

mol A g+¿=mol A g+¿Rxn conC l−¿+mol A g+¿ Rxncon SCN−¿¿¿¿¿ ¿

mol A g+¿ rxnconCl−¿=mol A g+¿ totales−mol A g+ ¿rxn con SCN ¿ ¿¿¿

¿1.539×10−3mol A g+¿ totales−9.113×10−4mol A g+¿rxnconSCN=6.277 ×10−4mol A g+¿ rxn conC l−¿=6.277× 10−4mol NaCl¿ ¿¿ ¿

6.277×10−4mol NaCl×58.5g NaCl1mol NaCl

=0.0367g NaCl

%pp= 0.0367 g NaCl0.0617 gmuestra

×100=59.48%

% error=|59.48−50.00|

50.00×100=18.96%

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

En la práctica se estudió la determinación y posteriormente el análisis de cloruros por lo cual es indispensable conocer los diversos métodos durante la titulación por precipitación, esta técnica permitió generar un compuesto poco soluble.

En los métodos de la práctica se utilizó AgNO3como reactivo titulante el cual permitió la

formación de precipitado teniendo en cuenta que es el más importante y utilizado no solo en la determinación de cloruros sino de otros halógenos.[4]

En el método de Fajans se analizó que el precipitado tiende a adsorber sus iones, es decir que los iones son retenidos en la superficie del precipitado, en este método se utilizó diclorofluoresceina que es un indicador de absorción para la detención del punto final. Se preparo una solución de 50 mL disolviendo 0.0634 g de caldo Knorr con 5 gotas de diclorofluoresceina y se obtuvo una solución de color amarillento ocasionado por el

indicador diclorofluoresceina, se tituló con AgNO3 el cual se agrego gota a gota con

agitación constante donde a los 1.10 seg se torno de color blanco debido al precipitado de AgCl que se formo; a medida que se continuo agregando el nitrato de plata la solución se torno de color rosado a los 13.54 seg el cual se conoce como punto final de la reacción. Esto es ocasionado porque al adicionar el nitrato de plata antes del punto de equivalencia hay exceso de iones cloro los cuales son adsorbidos selectivamente por el precipitado confirandole una carga negativa a la cual repele a la diclorofluoresceina conocida como un indicador orgánico anionico, después del punto de equivalencia hay exceso de iones plata(Ag+) los cuales son adsorbidos confinándole al precipitado una carga positiva la cual atrae a los iones de diclorofluoresceina que son adsorbidos sobre la superficie cargada positivamente la cual modificó el color del indicador que determinó el punto final de la

valoración[4], al final el volumen que se empleó de AgNO3 para la titulación fue de 5.4 mL.

El siguiente método conocido como el método de Mohr se basó en la formación de una precipitado de color rojo ladrillo que indicó el punto final de la titulación, en este método se disolvió 0.0631 g de la muestra (Knorr) en 30 mL de agua destilada donde se tituló con nitrato de plata y agitación constante, se observó la formación del precipitado blanco característico del AgCl, posteriormente la solución empezó a tomar una coloración rojiza. Después de la precipitación el AgCl empezó a formar un exceso de iones plata los cuales reaccionaron con el indicador K2CrO4. Puesto que en este método se requiere un exceso

de Ag+ para la primera aparición del color rojizo del Ag2CrO4 y la detención del punto final, esto no se percibe sino hasta que ha pasado el punto de equivalencia que ocasionó un error de titulación, para corregir este error se preparó una solución blanco de indicador el

cual se tituló con 0.1 mL de AgNO3, el cual es el volumen requerido para producir el color

visible, el cual se restó del volumen del AgNO3 que se utilizó en la titulación[4].

Finalmente se realizó el método de Volhard para la determinación indirecta de halogenuros, en este caso los cloruros, y formación de un complejo colorido como indicador. A la solución de 30 mL de muestra problema la cual contenía NaCl se le agrego un volumen con exceso conocido de nitrato de plata (15 mL), que formó un precipitado de plata AgCl debido a la interacción de Ag+ y el cloruro de la muestra problema:

Ag+ + Cl- AgCl(s)

Después se agregó HNO3 al precipitado, y se dejó en reposo durante 10 minutos para filtrarlo y se tituló el exceso de iones plata del filtrado con KSCN. Se realizó después del filtrado ya que se comete un error porque no se detecta el punto final ya que el color se desvanece debido a que el AgCl es más soluble que el AgSCN por lo que todo el SCN-

reacciona con la plata y no hay excesos de SCN- para que reaccionen con el indicador.

El exceso de iones plata del filtrado que quedó luego de la precipitación se determino por retrotitulación con la solución valorada de KSCN lo cual formó un precipitado:

Ag+ (exceso) + SCN- AgSCN

Después de consumido todos los iones Ag+, este reaccionó con el Fe +3 proveniente del sulfato férrico amónico NH4Fe (SO4)2 .12H2O que actuó como indicador, el cual indicó el punto final. [4]

Fe+¿+SC N−¿↔Fe (SCN )+2( rojo) −→Rxn delindicador¿ ¿

Por último se puede denotar que el método más efectivo es el método de Fajans ya que fue el más próximo al valor real de 50 % de NaCl en la muestra de Knorr ya que este llego a un porcentaje peso a peso del 51.10% en comparación con los otros dos métodos que hace pensar que el menos efectivo para la determinación de un analito es el de Volhard que arrojo según los cálculos realizados un porcentaje del 69.48% pero se debe tener presente que por la complejidad de este método y al ser un método en el que se titula por retroceso es más fácil cometer errores durante el procedimiento, errores que surgen de la interacción entre el aparato de medida, el observador y el sistema bajo estudio.

CONCLUSIONES

Se concluyó que el punto de equivalencia se conoce mediante un indicador adecuado el cual cambia de color al pasar el liquido de tener un ligerísimo exceso de sustancia problema a tener un ligerísimo exceso de reactivo, lo que se puede conseguir con unas gotas del indicador; en el punto de equivalencia el numero de equivalente de las dos

sustancias reaccionantes es necesariamente el mismo. En las precipitaciones realizadas en la práctica en lugar de formarse un compuesto poco ionizado con el agua se forma un compuesto insoluble el cual permite también muy pocos iones en disolución; teniendo presente que en la práctica se le dio uso a indicadores de retroceso (NH4Fe(SO4)2.12H2O), directo (K2CrO4) y de aquellos indicadores cuya actividad reside en el ion que es el acido o la base conjugado de la molécula colorante, es decir indicador de adsorción (diclorofluoresceina).

Se observó la importancia de tener presente las propiedades físicas y químicas del solido precipitado que debe adsorber sus propios iones y del indicador que ha de quedar fuertemente adherido en la capa contra ion por el ion primariamente adsorbido, para tener un resultado satisfactorio en el método de Fajans.

En conclusión se observo que en el método de Fajans se obtienen mejores resultados, debido al pequeño porcentaje de error, ya que este método tiene ciertas ventajas sobre los otros, como el hecho de ser más rápido, sencillo, exacto y confiable; y no requiere titulaciones en gran exceso.

Por el método de Mohr se obtuvo un porcentaje mayor al de Fajans ya que el error de titulación se debe al exceso de Ag+ requerido para formar una cantidad detectable de precipitado rojo. Mientras que el método de Volhard de obtuvo un porcentaje de error más alto que los dos métodos anteriores ya que es un proceso más complejo que puede dar paso a errores originados en un defecto de los instrumentos, en una particularidad del operador o del proceso de medición, etc.

ANEXO

1. explicar, para los tres métodos de determinación de cloruros empleados durante la práctica, cómo actúa el indicador antes y después del punto de equivalencia.

Método de Mohr:Al realizar el respectivo análisis para el método de Mohr se observó que antes de punto de equivalencia el indicador K2CrO4 reaccionó con el nitrato de plata (AgNO3) produciéndose la siguiente reacción:K2CrO4 + 2AgNO3  Ag2CrO4 + 2KNO3

Posteriormente al punto de equivalencia el indicador actúa en la reacción dándole una tonalidad rojo ladrillo a la solución que se encontraba en el erlenmeyer teniendo en cuenta que la solución indicadora K2CrO4 fue trabajada a un 5%, concentración muy baja, ya que este a concentraciones altas produce una coloración amarilla intensa que opaca o cubre el color rojizo ya mencionado, haciendo difícil la detección del cambio en la coloración y por ende un error en la determinación del volumen utilizado, así mismo se debe tener en cuenta que para que no se presente este color amarillo se agrega un exceso de AgNO3

antes de comenzar la precipitación, y un exceso de reactivo para que se forme un precipitado de cromato de plata, suficiente para ser detectado.

Método de Fajans

Para este método se utilizó un indicador de adsorción (diclorofluoresceína) que es compuesto orgánico que tiende a adsorberse en la superficie del sólido que se forma en una titulación de precipitación.Acercándose ya al punto de equivalencia en condiciones ideales, la absorción ocurre; entonces éste indicador propaga o produce un color característico para anunciar dicho punto de equivalencia en la solución a titular; lo anterior argumentando que sucede antes del punto de equivalencia.

La diclorofluoresceína es un indicador, como ya se mencionó, de adsorción de mucha utilidad en la titulación de iones cloruro con nitrato de plata, teniendo en cuenta que para éste método se debe utilizar la diclorofluoresceína a una concentración no alta para precipitar como Fluoresceinato de Plata.Más allá del punto de equivalencia, las partículas de Cloruro de Plata tienden a absorber fuertemente los iones Plata y adquieren una carga positiva, por lo que entonces, los iones Fluoresceinato son atraídos hacia la capa del contraión que rodea a cada partícula de Cloruro de plata. El resultado neto es la aparición de color rojo del Fluoresceinato de Plata en la capa superficial de la solución que rodea al sólido. Además la diclorofluoresceina es un acido más fuerte que la fluoresceína, por lo cual puede ser usada para pH menores. Método de VolhardPara este método se utilizó como indicador el Sulfato Ferrico Amónico en donde los iones Hierro se titulan con una solución patrón de Tiocinato. Esta solución, al llegar al punto de equivalencia, toma una tonalidad rojiza, teniendo en cuenta que esto se obtiene gracias a un exceso de ion Tiocianato; al titular se debe tener presente que ésta debe realizarse en medio ácido para evitar que el Hierro III, precipite como óxido hidratado.

Éste método es utilizado, principalmente para la determinación de halogenuros.

A la muestra se le agrega un exceso conocido de solución patrón de Nitrato de Plata; el exceso de ion Plata se determina con una retrotitulación de Tiocinato. El medio fuertemente ácido que se requiere en este método representa una ventaja sobre los otros métodos y análisis de halogenuros, ya que en éste no interfieren como oxalato, carbonato, entre otros que forman sales de plata ligeramente solubles en medio neutro pero no en medio ácido. 

2. Indicar porqué durante la determinación de cloruros mediante el método de möhr se debe preparar y realizar la titulación de un blanco.

En el método de Mohr se utilizó la titulación del blanco para detectar impurezas que alteran el punto de equivalencia ocasionadas por el error de titulación con el AgNO3 [2]. Se realizó la titulación de un blanco exento de cloruros porque en el método de Mohr se necesito un exceso de Ag+ para que reaccione con el indicador y forme el Ag2CrO4 para la detección visual del punto final; el color no se percibe sino hasta después del punto de equivalencia. La diferencia entre el punto final medido y el punto de equilibrio teórico denominado erro de titulación puede estimarse titulando un blanco.

3. Determinar en qué consiste el procedimiento de estandarización de las soluciones durante los procedimientos de análisis volumétricos o gravimétricos, y porqué se aplican.

El procedimiento de la estandarización de las soluciones durante los procedimientos de análisis consiste garantiza la calidad de cualquier titulación debido a que se determina la concentración del reactivo titulante. De manera alternativa, el titulante puede estandarizarse por titulación de una masa conocida del estándar primario (AgNO3). La estandarización se realizo por la necesidad de conocer la concentración del titulante ya que con base a la concentración y el volumen del titulante se obtienen los moles del AgNO3 los cuales reaccionan con el analito (NaCl) y por ende se obtiene concentración de NaCl, la cual se puede expresar en términos de masa. 

4. Suponer que usted es el analista encargado del control de calidad en una empresa en la cual se hacen análisis de rutina en muestras de caldo de gallina; pero lo hace mediante un método que genera Hg2+ como residuo, el cual es tóxico. Si le piden que reemplace este método por uno de los tres empleados en la práctica, que son más amigables con el medio ambiente, indicar cuál implementaría y las razones para ello; con base en los resultados obtenidos en la práctica y las ventajas y desventajas de cada uno.

 El método que se implementaría de la práctica que es más amigable con el medio ambiente es el de Fajans por ser el método más fácil, efectivo y rápido; además es el más general y se basa en la adsorción de un indicador cargado sobre la superficie con carga opuesta del precipitado después del punto de equivalencia. Según los cálculos realizados es el método de Fajans el más efectivo porque se acerca más al valor real. Los otros métodos no los practicaríamos ya que son métodos que se inclinan a cometer errores durante su práctica y posteriormente como desechos dejan mas precipitados que son sustancias toxicas, al ser el cloruro de sodio no toxico, hay que tener en cuenta que la toxicidad de una sustancia se encuentra estrechamente ligada con la vía de ingreso al organismo, la cantidad y el periodo de exposición [2]. Además, en la titulación de Vohard, utilizada para determinar el Ag+, se basa en la reacción de Fe+3 con SCN- después de que se complete la precipitación de AgSCN el cual también es toxico y adicionalmente hay precipitado de AgCl. Finalmente tampoco se utilizaría el método de Mohr ya que se utiliza la precipitación de Ag2CrO4 , coloreado, después de la titulación argentometica de Cl- o Br-

que también forma dos precipitados altamente toxico y según cálculos su porcentaje de error es mayor que el método de Fajans.

 5. Mencionar otras dos técnicas analíticas clásicas y/o instrumentales que se empleen para la determinación de cloruros.

Método potenciométrico: En este método se determina el cloruro por titulación potenciométrica con solución de nitrato de plata y un sistema de electrodos de vidrio y plata-cloruro de plata. Durante la valoración se utiliza un voltímetro electrónico para detectar el cambio de potencial entre los dos electrodos. El punto final de la valoración es la lectura del aparato a la que se produce el máximo cambio de voltaje para un incremento pequeño y constante de nitrato de plata añadido.

Método de nitrato de mercurio: el cloruro se valora con nitrato de plata Hg(NO3)2 por la formación de cloruro mercúrico soluble, ligeramente disociado. En la zona de pH de 2,3 a 2,8, la difenilcarbazona indica el punto final de la valoración por formación de un complejo purpura con los iones mercúricos en exceso. El xilenocianol FF sirve de indicador de pH y

potenciador de punto final aumentando la concentración de titulante y modificando las mezclas indicadoras, se amplía la gama de concentraciones mensurables. [3]

REFERENCIAS

1. Skoog,D.A.; West,D.M. Química Analítica, 4 ed. España: McGraw-Hill, 1990 164-169 pp

2. http://www.pucpr.edu/titulov/componente_quimica/quim_220/deftitulaciones.pdf (fecha de actualización: noviembre 2008)

3. http://books.google.com.co/books/metodo+potenciometrico+en+determinacion+de+clorurosr/esult&ct=result (fecha de actualización: 21:00; julio 16 de 2009)

4. Harris.D., Análisis Químico Cuantitativo, 3 ed. México: Editorial Iberoamericana S.A, 1992. 169-172 pp.

Fecha de consulta: septiembre 10, 11, 12 y 14