ESTANDARIZACION DE DISOLUCIONNES VAORABLES

4.1 INTRODUCCIÓN Si la solución valorable no se ha preparado e partir de un patrón primario, su concentración no será exactamente conocida y por lo tanto, habrá que estandarizarla frente a un patrón primario.

En este tema se indicaran los pasos a seguir en la estandarización de cinco soluciones valorables (hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, tiosulfato, permanganato de potasio y AEDT) muy usada en las titulaciones.

4.2 Estandarización de una solución de NaOH4.2.1 Objetivos

Valoración de una base fuerte (NaOH) con un patrón primario.4.2.2 Tiempo

Tipo de practica Duración de practica Indicaciones de peligroGrupal 2 horas Ninguno

4.2.3 Responsables Jefe de practica Coordinador y verificar trabajo acordado con

procedimiento Alumno (cumplir: con el procedimiento y normas de la practica)

4.2.4 Equipo de protección personal Mameluco. Mascarilla con filtro para gases. Lentes de seguridad. Guantes de cuero. Guantes quirúrgicos. Zapatos de seguridad. Protector auditivo.

4.2.5 Materiales y reactivos Materiales

3 vasos de precipitados de 100ml 1 probeta de 50ml. 1 pipeta de 5ml. 1 matraz de Erlenmeyer 250ml. 1 probeta de 10ml. Un reloj de vidrio. 1 cuentagotas de plástico. Frasco lavador. Agitador magnético con imán. Balanza analítica

Reactivos

NaOH(aq)0,1M (aprox.) Fenolftaleína. Disolución tapón de pH 4 y 7

Disolución de NaOH. Pesar 4 g de NaOH, disolver en un vaso precipitado , y diluir con agua destilada de 1000ml e una matraz aforado.

Ftalato acido de potasio , tipo de patrón primario Disolución de fenolftaleína al 0.1 % en etanol.

4.2.6 De Estandarización de la disolución Para reparar una solución de una determinada concentración (por ejemplo 0,1 N) se parte de hidróxido de sódico comercial, se disuelve un peso conocido en agua destilada y se diluye a un volumen conocido –Al no ser hidróxido un patrón primario , esta disolución solo será aproximadamente 0,1N, por lo que es necesario estandarízala para conocer exactamente su concentración.

La estandarización puede realizarse con ftalato de ácido de potasio (C8H 5KO4 ) que sí es una sustancia patrón primario. Como indicador de la titulación se emplea fenolftaleína .el viraje de la fenolftaleína se produce cuando todo el NaOH ha reaccionado, formándose ftalato de sodio y potasio

NaOH (aq)+C6H 4C2HO4 K→C6H 4C2 KO 4KNa+H 20(l)

4.3 Procedimientos (1) Pesar exactamente (en la balanza analítica) 0.20g de ftalato ácido de potasio

sobre un vaso precipitado de 50 ml. Previamente, es conveniente secar el ftalato de potasio durante 30 minutos a 110 nC y dejar enfriar en un desecador.

(2) Pasar la cantidad pesada e un Erlenmeyer de 250 ml y disolver con unos 25 ml de agua destilada.

(3) Lavar con agua destilada en vaso de precipitado y añadir al Erlenmeyer .

(4) Añadir 2 ò 3 gotas de solución de fenolftaleína.

(5) Valorar la disolución de NaOH 0,1 N , lentamente y con agitación , hasta que la solución adquiera una tonalidad rosa persistente.

(6) Anota el volumen V(ml) y calcular el factor F de la disolución de la siguiente manera.

F=N exact

N aprox

=

aEq0,1xV1000

=1000

0,1xVxEq

Donde:a= g de pesados de ftalato de potasio.Eq=peso equivalente de ftalato de potasio=204.22V=volumen (ml) de NaOH 0,1 N gastado en la valoración

(7) Calcular la incertidumbre del factor de la disolución IF , mediante la siguiente expresión

IF=50Vx √I b2+ I v2 x ( ab )2

Siendo:

Ib= incertidumbre de la balanza analítica (suponer 0,0003 g).

Iv= incertidumbre del valor gastado en la valoración (suponer 0,1 ml)

(8) Repetir la valoración y calcular de nuevo el factor, y su incertidumbre.(9) Calcular la normalidad de la disolución

Nexact.= 0.1xFSiendo F = valor medio de los factores calculados.

MEDIDA

Para redondear un nuero se deben seguir los siguientes pasos:

Si el último decimal es igual a 5, se quita y se aumente en una cifra al número a anterior.

Si el último decimal es mayor a 5, se aumenta una cifra al número anterior. Si el ultimo decimal es menor a 5, se deja igual la cifra del número anterior.

Ejemplo: 33, 95 es 34 90,432= 90,4 1,977= 1,78

Errores de medida

Un error de medida se define con la desviación entre el resultado de la medida y el valor real.

Existen tipos de errores.

a) Error aleatorio.- Es aquel que varía de manera imprevisible cuando una medición se repite, manteniendo constante las mismas condiciones.

Los errores aleatorios disminuyen repitiendo la medida n veces. De los resultados se extrae la medida aritmética y la desviación típica.

b) Error sistemático.-Es prácticamente constante o evoluciona lenta y regularmente en función de condiciones experimentales .Para reducir un error sistemático hay que aplicar una corrección al resultado de la medición.

Este tipo de errores pueden producir efecto a otras magnitudes de influencia, errores de ajuste de los instrumentos, la posición de un objeto medido, errores del método de medida, etc.

4.2.2 trazabilidad y calibración de equipos

4.2.2.1 trazabilidad

La trazabilidad de las determinaciones y la calibración de equipos y sistema de medido son elementos que determinan la fiabilidad de los resultados. Consiste en demostrar el resultado obtenido en laboratorio y el un patrón.

Es la propiedad del resultado de una medición tal que pueda relacionarse con referencias determinadas, generalmente a patrones nacionales e internacionales, por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo en cuenta todas las incertidumbres determinadas. Como se puede ver es un concepto relacionado con la calidad de medida y con la calidad de los resultados .Esta relacionados con conceptos como: exactitud, incertidumbre, estándares de medida y calibración. Se Atribuye a resultados para caracterizar estándares, equipos de medida, metodología y muestras.

4.2.2.2 Patrones

Los patrones son medidas materializadas, instrumento de medida, materiales de referencia o sistemas destinados a definir una unidad o un valor de una magnitud para servir de referencia.

Los materiales de referencias son materiales o substancias en los que uno o más valores de una propiedad son suficientemente homogéneos y bien definidos como para ser utilizados para calibrar instrumentos necesarios para la determinación exacta de uno o más valores de una magnitud.

Los métodos de referencia son métodos en los que se dan descripciones claras y exactas sobre las condiciones y procedimientos necesarios para la determinación exacta de una o más valores de una magnitud.

Tipos de patrones según origen

Medida materializada. 1Kg, 1m, 1s, 1 amp. Instrumento de medida: electrodo de hidrogeno. Material de referencia :SRM 909 a (NIST) Método de referencia: EM-DI.

Otros tipos de patrones

Según su localización :Nacionales/Internacionales

Según jerarquía metrológica: Primario y Secundario.

Los patrones secundarios son calibrados directa e indirectamente con los primarios. Tienen mucha importancia en la trazabilidad, calibración de equipos y realización de ensayos.

a) Patrón primarioEs aquel que se conoce como poseedor de las más altas calidades metrológicas y cuyo valor se acepta si referirse a otros patrones de la misma magnitud .Son substancias estables y homogéneas.

Sustancias puras: Se llaman también “substancias Patrón”; se caracteriza por su alta pureza y el conocimiento exacto de su composición.

Material de referencia: se utiliza para la calibración de instrumentos, asignar valores a materiales, y sistemas o evaluar métodos analíticos.

b) Patrón secundarioSe preparan y/o contrasta frente a patrones primarios, que son de mayor calidad metrológica .Las propiedades que posee un patrón son su invariabilidad , y su posibilidad de reproducción :

Patrones primarios Sustancias puras o sustancia patrón:

Plata, Ag. Ácido sulfanilico Cloruro sódico Bilirrubina Colesterol

Sustancias de referencia

Disolución de KCl Sacarosa Ftalato ácido de potasio Lámparas de descarga Disoluciones de K2Cr207

Patrones secundarios o de trabajo

Materiales contrastados

Disoluciones de H 2SO4 Disoluciones de NaOH Disoluciones de Na2S2O3 Disoluciones de KMnO4

Materiales de referencia certificados

Metales pesados en los suelos Composición nominal en alimentos y bebidas Elemento mayorinos en agua dulce Elementos metálicos en plantas

4.2.2.3 Calibraciones

La calibración el conjunto de operaciones que permite establecer en determinadas condiciones experimentales la relación que existe entre los valores determinados por el equipo , sistema de medida , los valores representados por un material de medición o un material de referencia y los correspondientes valores obtenidos con los patrones.

Es decir, se considera que un instrumento está bien calibrado cuando, en todos los puntos de su campo de medida, la diferencia entre el valor real de la variable y el valor indicado o registrado está comprendida entre los límites determinados por la precisión del instrumento.

La calibración compromete tanto a los instrumento o equipos analíticos (calibración instrumental, balanzas, termómetros, pipetas…) como a las reacciones químicas (calibración analítica). Esta calibración analítica consiste en la comparación de la señal de una muestra problema con la de un patrón de calibración.

La información resultante de una calibración tiene una validez limitada: todo equipo está sometido a valores de influencia de su entorno y de sus propias características .Estos efectos múltiples so poco conocidas y casi imposible precisar de antemano la evolución de un equipo. Es preciso calibrar cada cierto tiempo.

La calibración es la única garantía para controlar el funcionamiento de los equipos de trabajo, por lo general indica si su funcionamiento puede o no satisfacer las expectativas de las de precisión y rango en las que se van a utilizar. El calibrado es esencial para asegurar la trazabilidad de las medidas y, como etapa implicada en el proceso analítico, aporta una incertidumbre característica que se propaga finalmente al resultado final de los análisis.

Medir es siempre comparar, para lo cual hay que disponer de patrones adecuados que sirven de referencia y el calibrado es la materialización de dicha comparación. Alrededor del calibrado existen otras actividades relacionadas .

Mantenimiento. - Se realiza a todos los equipos o instrumentos y consisten en un conjunto de operaciones que, de una forma periódica, se realiza a los equipos analíticos encaminados a seguir una larga vida en perfecto estado de funcionamiento.

SUSTANCIAS PATRONES PARA ESTANDARIZACIÓN DE ÁCIDOS Y BASES

En química analítica un estándar es una preparación que contiene una concentración conocida de un elemento o sustancia especifica.

Patrón primario

Un patrón primario también llamado estándar primario es una sustancia usada en química como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización .Usualmente son sólidos que cumplen con los alicientes característicos:

(1) Tiene composición conocida. Es decir, se ha de conocer la estructura y elementos que la componen lo cual servirá para hacer cálculos estequiomètricos respectivos.

(2) Deben tener elevada pureza. Para una correcta estandarización se debe se debe utilizar un patrón que tenga la mínima cantidad de impurezas que puedan inferir con la titulación.

(3) Debe ser estable a temperatura ambiente. No se deben usar sustancias que cambien su composición o estructura por efecto de temperaturas que difieran ligeramente con la temperatura ambiente ya que su hecho aumentaría el error en las mediciones.

(4) Debe ser posible su secado en estufa. Además de los cambios a temperatura ambiente, también debe soportar a temperaturas mayores para facilitar su secado. Normalmente debe ser estable a temperaturas mayores que la del punto de ebullición del agua.

(5) No debe absorber gases. Ya que este hecho generaría posibles errores por interferente así como degeneración del patrón.

(6) Debe reaccionar rápido y estequiomètricamente con el titulante. De esta manera se puede visualizar con mayor exactitud del punto final de las titulaciones por volumetría y entonces se puede realizar los cálculos respectivos también de maneras más exactas y con menor incertidumbre.

(7) Debe tener un peso equivalente grande. Ya que este hecho reduce considerablemente el error de la pesada del patrón.

Patrón secundario

El patrón secundario también es llamado estándar secundario y en el caso de una titulación suele ser titulante o valorante. Su nombre se debe a que en la mayoría de los casos se necesita del patrón primario para conocer su concentración exacta.

El patrón secundario debe tener las siguientes características.

(1) Debe ser estable mientras se efectúa el análisis.(2) debe reaccionar rápidamente con el analito.(3) La reacción entre el valorante y el patrón primario debe ser completa o cuantitativa,

y así también debe ser la reacción entre el valorante y el analito.(4) La reacción con el analito debe ser selectiva, o debe existir un método para eliminar

otras sustancias de la muestra que también pudieran reaccionar con el valorante.(5) Debe existir una ecuación balanceada que describa la reacción.

Ejemplos de patrón.

Para estandarizar bases Ftalato acido de potasio KHC8H 4O4 o KHP (MM=204.221 g/mol).El producto comercial se seca primero a 105 ºC.Ecuación estequiometria.

N a+¿OH−¿+KH C 4 H4 O4↔KNaC 8H 4O 4+H 2O ¿¿

En donde la reacción de titulación o valoración puede escribirse también, en forma más realista, sin los iones espectadores.

Reacción de valoración:

HC8H4O4−¿+0 H−¿⇌ C8H 4 O4

2−¿+ H20 ¿

¿¿

Otros patrones para estandarizar bases son:

Ácido benzoico,C6H 5COOH (MM=122.12g/mol) Ácido sulfanilico ,NH 2C6H 5 SO3H (MM=173.19g/mol) Ácido sulfamico ,NH 2SO3H (MM=173.19g/mol) Ácido oxálico ,C2O4H 2(MM=90.03g/mol)

Para estandarizar ácidos .

tris (hidroximetil)aminometano o TRIS (MM=121.135 g/mol)

Ecuación estequiometria:

H+¿Cl−¿+H 2NC ¿¿ ¿

O tambien amitiendo la escritura del ion cloruro , se describe mejor el proceso real desde el punto de vista termodinamico .

Reaccion de valoracion :

H 2NC ¿

Otros patrones para estandarizar àcidos y son :

Carbonato de sodio , N a2CO3(MM=105.99 g/mol)

[CO3 ]−¿+H +¿ ⇌HCO 3¿ ¿

Borax ,Na2B4O7 .10H 2O (MM= 381.37 g/mol)Escuacion estequiometrica

[B2O7 .10H 2O ]2−¿+2H +¿⇌ 4 B¿¿ ¿

El borax puede considerar como una mezcla de acido borico y borato de sodio .¿¿

Para cada mol de borax dos molares de borato reaccionan con el ion hidronioB ¿

Una mejor descripcion de lo que ocurre al borax en solucion acuosa, ant4s de iniciar la valoracion es :

Disosacion de la sal como elecrolito fuerte :

Na2B4O7 .10H 2O⇌2Na+¿+B4O7

2−¿+10H 2O ¿ ¿

Inicio C Despues de la -0 2C CDisociasiòn

Desagracian del ion teraborato en solución acuosa:

B4O72−¿+7H 2O⇌2B¿ ¿

DDisoc C

Después de la

Desagregación

DDesag 0 - 2C 2C

Por lo tanto, ahora es fácil proponer:

Reacción de valoración:

B ¿

DDesag 2C 2C