Universidad Nacional Autónoma De MéxicoFacultad De Estudios Superiores CuautitlánCampo 1

Ingeniería QuímicaLaboratorio de Química Analítica II

Reporte“CUANTIFICACIÓN DE FeSO4 CON DICROMATO DE POTASIO EN PRESENCIA Y AUSENCIA DE ÁCIDO SULFÚRICO”Equipo 1

Introducción

Como ya vimos en experimentaciones pasadas, la aplicación del diagrama de Pourbaix es de vital importancia. Como ya sabemos el amortiguamiento en una reacción redox tiene una gran importancia, ya que de este modo podemos sabes cuales son las especies que se encuentran en la solución.

En esta experimentación se realizo una valoración redox con y sin amortiguamiento, la cual fue seguida potenciometricamente; esto con el propósito de saber como influyen las especies en la valoración. , además de conocer las reacciones que se llevan a cabo.

Objetivos

Comprender una valoración de oxido-reducción con y sin amortiguamiento. Identificar la reacción que se lleva a cabo durante la valoración. Comparar los potenciales obtenidos con potenciómetro y con multimetro. Cuantificar la cantidad de Fe2+ en una solución de FeSO4, por medio de una valoración.

Desarrollo experimental:

Reactivos Concentración necesitada

FeSO4 0.1NK2Cr2O7 0.1NH2SO4 Concentrado

Material Precisión1 MorteroBarra MagnéticaAgitador Magnético1 Pipeta Volumétrica 1, 2 y 5 mL1 Pipeta Graduada 5 mL2 Matraz Aforado 50 mLPro pipeta 1 Espátula2 vasos de pp 50 ml1 piseta

Electrodo combinado de vidrio/calomel saturadoSoporte universal con pinzas1 bureta 25 ml

Procedimiento experimental:

Titulación potenciométrica de Fe2+ con K2Cr2O7:

- 4 mL de sulfato ferroso 0.1 N con disuelto en H2SO4 concentrado mas 4 ml de agua se valoran potenciometricamente, con K2Cr2O7 utilizando un electrodo de platino combinado

- 4 mL de sulfato ferroso 0.1 N disuelto en H2SO4 concentrado más 5 gotas de NaOH y la diferencia de agua (3.7ml) potenciometricamente, con K2Cr2O7 utilizando un electrodo de platino combinado

- .

SISTEMA 1 SISTEMA 2

- Cada uno de los sistema se valorara con K2Cr2O7 0.1N.

Metodología

Material a utilizar reactivos 4 vasos tequileros sulfato ferroso

0.01N 1 soporte universal c/ pinzas ácido sulfúrico

concentrado 1 voltímetro y/o potenciómetro dicromato de

potasio 1 agitador magnético c/ barra magnética 1 bureta de 10 ml 1 pipeta volumétrica de 4 ml y de 1 ml

Procedimiento experimental

La experimentación se basara en lo que es la Titulación potenciométrica de Fe 2+ con K2Cr2O7

Se utilizaron dos equipos para medir los volts, un potenciómetro y un voltímetro, Esto fue para comparar el funcionamiento de uno con respecto al otro

Análisis de resultados

1 2 3 4 5 6 7 8

Valoración

Volumen Experimen

tal P.E

Normalidad

Experimental

N1V 1=N2V 2

Volumen

valorado

(mL)

mmoles Experimenta

les Obtenidas

(1x2)

mmoles

Teóricas

P.M g/mol

Mg esperados (4x5)

Mg obtenidos(3

x5)

Error Porcent

ual

Fe (II) 2.75 0.055 5 0.275 0.2555.8

413.96 15.356 10 %

valoracion potenciometrica

con la pipeta volumétrica de 4 ml, se tomo una

alícuota de de una solución de sulfato ferroso amoniacal 0.01 N

se tomo con la pipeta de 1 ml ácido sulfúrico concentrado para

adiocionarlo a la muestra inicial

se vertió el dicromato de potasio en la bureta de 10 ml para empezar a realizar

la valoración.

se valoro la alícuota con dicromato de potasio

utilizando un electrodo de platino combinado.(se

tomaron lecturas)

La valoración (amortiguada) se repitió 3

veces

posteriormente se realizo una 4ta valoración pero

esta ves sin amortiguar es decir solo con el sulfato

ferroso 0.01N

Resultados:

Con H2SO4

Sin H2SO4

V (ml) E (V) V (ml) E (V)0 0.31 0 0.315

0.5 0.4 0.5 0.361 0.42 1 0.37

1.5 0.44 1.5 0.392 0.45 2 0.41

2.5 0.465 2.5 0.423 0.48 3 0.43

3.5 0.495 3.5 0.4754 0.51 4 0.58

4.2 0.52 4.2 0.594.4 0.53 4.4 0.64.6 0.545 4.6 0.614.8 0.57 4.8 0.615

5 0.815 5 0.615.2 0.845 5.2 0.625.4 0.85 5.4 0.625.6 0.86 5.6 0.625.8 0.875 5.8 0.625

6 0.88 6 0.6256.5 0.885 6.5 0.63

7 0.89 7 0.637.5 0.9 7.5 0.63

8 0.9 8 0.6358.5 0.905 8.5 0.635

9 0.91 9 0.649.5 0.91 9.5 0.6410 0.91 10 0.64

Gráfico E(v) vs V(ml)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Con H2SO4 Sin H2SO4

v (Ml)

e (v

)

Algo muy relevante que paso durante la experimentación, es que nuestra valoración a un volumen de 0 mL el potencial no es cero, teóricamente esto debería de suceder, porque no en el sistema no hay un par redox, pero si bien durante la experimentación a volumen cero, el potenciómetro y el multímetro marcaban un potencial (inestable) esto se debe a la presencia de un potencial mixto, al agregar una sola gota de la solución valorante, el potencial en automático se estabiliza, esto porque en el sistema ya un par redox, en este caso el de hierro.

Tomando en cuenta que los reactivos que tenemos son hierro (II) y dicromato, las semireacciones son:

Cr 2O7−2+14H+¿+6e−¿→ 2C r

3+ ¿+7 H2O ¿

¿¿

6∗¿

La reacción que se lleva a cabo es:

Cr 2O7−2+14H+¿+6 Fe2+¿→2C r 3+¿+6F e

3+ ¿+7 H2O ¿

¿ ¿¿

La constante de reacción de esta valoración toma en cuenta los potenciales de los 2 pares redox involucrados en la reacción, cuando se tiene un medio acido, los cuales son:

E°C r2O7−2/C r3+¿=1.33V ¿

E°F e3 +¿/ Fe2+¿=0.77V ¿ ¿

Por lo tanto la constante de la reacción es:

k eq=10n0.06

¿ ¿

k eq=1056

Al realizar el cálculo de la constante de reacción de la valoración sin amortiguar, obtenemos que los potenciales cambian. El pH se encuentra alrededor de 7 y por lo tanto los potenciales son:

E°C r2O7−2/C r3+¿=0.38V ¿

E°F e3 +¿/ Fe2+¿=0.3V ¿ ¿

k eq=10n0.06

¿ ¿

k eq=108

Como podemos observar en las constantes de reacción, la valoración con amortiguamiento nos da una mayor cuantitividad. La reacción se ve afectada por la formación de los complejos de Hierro (III), esto lo pudimos observar ya que hubo un precipitado en la valoración.

La constante calculada anteriormente, fue obtenida con base en los datos teóricos. En cambio si utilizamos los valores experimentales, que son:

E°C r2O7−2/C r3+¿exp=0.812V ¿

E°F e3 +¿/ Fe2+¿ exp=0.459V ¿ ¿

Obtenemos que la constante de equilibrio experimental es:

k eqexp=10n0.06

¿ ¿

k eqexp=1035.3

Como podemos observar ambas constantes son muy diferentes, al igual que los potenciales; esto puede deberse que la reacción que se lleva a cabo es de cinética lenta, por lo que requería de mas tiempo para poder estabilizarse y obtener una lectura de potencial mas acertada.

0 2 4 6 8 10 12 14 16

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

pH

E

Con base en el diagrama de Pourbaix anterior podemos ver que la valoración se llevo a acabo en medio acido, ya que en pH’s menores de 4 es donde la reacción se lleva a cabo con los reactivos

Cr 2O7−2

Cr 2O7−2

Cr3+¿¿

Fe3+¿¿

Cr3+¿¿

Fe2+¿ ¿

Fe (OH )2 (s)

FeOH+¿ ¿

Fe (OH )3 (s)

FeOH 2+¿¿

que tenemos al inicio. Además el dicromato requiere de 14 protones para reducirse de acuerdo a la semireaccion de dicromato.

Conclusiones

Se puede concluir que, en medio amortiguado la valoración es mas cuantificable esto se debe que desde al inicio hay un potencial mixto que se da por el efecto oxidante del agua, en este efecto no hay presencia del par electroquímico en estudio, lo que explica la aparición de un potencial y porque es diferente a las mediciones consecuentes, que quiere decir que la primera lectura del potencial es inestable.

Por otro lado esto provoca que la reacción entre hierro y dicromato sea mas espontanea en otras palabras mas cuantificable esto se ve gráficamente y se debe a que cuando empieza a haber un exceso de dicromato se da de manera mas significativa la reacción hierro dicromato.

Los potenciales estándar a diferencia de los punto de equivalencia se determinaron solamente de la 2da y 3ra valoración, esto se debe, a que en estas valoraciones el comportamiento fue casi idéntico, ya que siguieron la misma tendencia, los valores de la primeras valoración no fueron considerados, por como ya se menciono en el análisis, presento un rango muy diferente al de las demás, y al ser tan diferente no es posible tomar un valor para determinar el potencial estándar

El objetivo de la practica mencionaba lo anterior por ende podemos concluir que los objetivos fueron cumplidos ya que se logro el entendimiento del porque y para que el medio amortiguado en una reacción redox.

Bibliografía

Harris, Química Analítica Cuantitativa,(2004), 3ª edición, España Reverté José de Jesús Pérez Saavedra, 2013, (México), FES Cuautitlán c.1.