U.N.S.C.H. CURSO: N DE PRCTICA DE LABORATORIO: TITULO: ALUMNOS: GRUPO: MESA: PROFESORA: ANLISIS INSTRUMENTAL 06 VALORACIONES POTENCIOMTRICAS. CADENAS LOZANO, Orlando. MAGUIA AVALOS, Juan Carlos. Mircoles 7 a 10am N 04 ALCARRAZ ALFARO, Tarcila.

F.I.Q.M.

VALORACIN POTENCIOMETRICA

I. II.

OBJETIVOS: Observar la naturaleza de una curva de titulacin de una base diprtica con cido fuerte. Determinar la pureza de una muestra de carbonato sdico y la concentracin del cido clorhdrico frente a un patrn primario, mediante titulacin potenciomtrica. Determinar la cantidad del principio activo de una tableta farmacutica. FUNDAMENTO TEORICO:

INTRODUCCIN Los mtodos potenciomtricos estn basados en la medida de la diferencia de potencial entre dos electrodos introducidos en una disolucin. Los electrodos y la disolucin constituyen lo que se conoce con el nombre de celda electroqumica. El potencial entre ambos electrodos es normalmente medido con la ayuda de un equipo

conocido como potencimetro. Uno de los electrodos involucrado en el proceso se denomina indicador, el cual tiene una respuesta respecto de una especie particular presente en el seno de la disolucin y cuya actividad se mide durante el experimento y el otro recibe el nombre de referencia, cuya caracterstica ms importante es que el potencial de semicelda de este electrodo permanece siempre constante. El potencial de una celda electroqumica, viene dado por:

Ecel potencial de la celda electroqumica Eind potencial de semicelda del electrodo indicador (funcin de la actividad de la especie) Eref potencial de semicelda del electrodo de referencia (constante y conocido) Eu.l. potencial de unin lquida. TIPOS DE MEDIDAS POTENCIOMTRICAS: Podemos dividir en dos grandes grupos los tipos de medidas potenciomtricas; por un lado las valoraciones potenciomtricas (prctica 4) y por otro las potenciometras directas (prctica 5). En breves palabras podemos decir que: Potenciometra directa es aquella en que los dos electrodos, indicador y referencia, estn introducidos en una disolucin a analizar y cuya actividad es calculada por una lectura de potencial de la misma. La calibracin del electrodo indicador es totalmente necesaria y suele realizarse con disoluciones de concentracin conocida. En las valoraciones potenciomtricas se valora una muestra con una disolucin de concentracin conocida de agente valorante y se realiza un seguimiento del potencial entre el electrodo indicador y el electrodo de referencia. El punto final de la valoracin se observa cuando se produce un cambio brusco en el valor de ese potencial. VALORACIONES POTENCIOMTRICAS: Dentro de los mtodos potenciomtricos de anlisis nos encontramos con las valoraciones potenciomtricas, entendiendo por valoracin potenciomtrica, una valoracin basada en medidas de potenciales de un electrodo indicador adecuado en funcin del volumen de agente valorante adicionado. Una valoracin potenciomtrica implica dos tipos de reacciones:

Una reaccin qumica clsica, base de la valoracin y que tiene lugar al reaccionar el reactivo valorante aadido a la disolucin, o generado culombimtricamente, con la sustancia a valorar. Una o varias reacciones electroqumicas indicadoras de la actividad, concentracin, de la sustancia a valorar, del reactivo o de los productos de reaccin.

De esta forma, el valor del potencial medido por el electrodo indicador vara a lo largo de la valoracin, traducindose el punto de equivalencia por la aparicin de un punto singular en la curva: potencial vs. cantidad de reactivo aadido. La deteccin de este punto, punto final, puede establecerse de distintas formas. La ms sencilla es el

registro directo del potencial en funcin del volumen de reactivo aadido, donde ste punto se establece por un cambio brusco en el potencial (fig.a).

Un segundo sistema es el clculo del cambio de potencial por unidad de volumen de agente valorante o clculo de la primera derivada E/ V. Donde el punto final queda supeditado al mximo de la curva (fig. b). Un tercer mtodo es la representacin de la segunda derivada 2E/ V2, donde el punto final vendr dado por el valor donde la curva se hace cero (fig. c).

En funcin del tipo de reaccin qumica que tiene lugar durante la valoracin potenciomtrica, podemos dividir a estas de una forma sencilla en valoraciones potenciomtricas de:

Precipitacin Formacin de complejos cido-base

Nos centraremos en las valoraciones potenciomtricas de precipitacin y ms concretamente en las que utilizan un electrodo de Ag0 para la determinacin de haluros utilizando como agente valorante disoluciones de ion Ag+.

En general podemos decir que un metal, M, introducido en una disolucin que contiene iones del mismo metal Mn+, puede ser utilizado como un electrodo indicador para hacer un seguimiento de la concentracin de Mn+ en la disolucin. El potencial de dicho electrodo responder de forma Nernstiana para la reaccin electrdica siguiente:

Y por tanto la ecuacin de Nernst, ser:

Este electrodo por tanto ser capaz de seguir una valoracin de precipitacin de un anin X- que reaccione qumicamente con el metal Mn+, segn la reaccin:

Figura 1: Esquema del sistema implementado.

Determinacin grfica del punto equivalente: Para el anlisis de los datos obtenidos en una valoracin potenciomtrica, existen diferentes mtodos. El primero, y ms sencillo de ellos consiste en realizar una grfica de pH (o Emedido) en funcin del volumen de valorante agregado (figura 1). Se toma como punto final de la valoracin el punto medio en la porcin ascendente de la curva. Un segundo procedimiento consiste en representar la derivada primera de la grfica anterior en funcin del volumen medio agregado, lo cual permite obtener un punto final ms definido En algunos casos, se obtiene una definicin mayor calculando la derivada segunda del pH con respecto al volumen agregado, graficando dicha derivada en funcin del volumen agregado promedio.

Dos procedimientos alternativos y ms precisos son los conocidos como "mtodos de Gran", que permiten linealizar los datos obtenidos. Presentan la ventaja de requerir menos puntos experimentales que un grfico convencional, y proporcionan puntos finales ms precisos en aquellos casos que la variacin del potencial medido sea pequea en la regin del punto equivalente. El mtodo Gran I consiste en representar (V/pH) en funcin de V, donde V es el volumen de valorante agregado y pH se corresponde a la medida realizada luego de cada agregado. La representacin que se obtiene consiste en un conjunto de puntos que se alinean formando dos rectas, cuya interseccin sobre el eje V nos da el volumen equivalente.

III. o o o o o o o o o o o o o o

EQUIPOS Y MATERIALES: Agitador. Soporte universal. Phmtro. Equipo potenciomtrico. Vaso precipitado de 250m L. Mortero. Probeta 50m L. Erlenmeyer. Fiola 50m L. Balanza elctrica. Luna de reloj. Varilla de vidrio. Bureta 25m L. Esptula.

IV. o o o o o

REACTIVOS: Carbonato de sodio...Na2CO3. Hidrxido de Sodio...NaOH(0.2N) Hidrxido de Sodio...NaOH(0.1N) cido Clorhdrico..HCl(0,2M) Fenobarbital.

V.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

VALORACIN pH-METRICA DE UNA MUESTRA DE CARBONATO SDICO Principio: La curva de titulacin potenciomtrica/phmetrica del carbonato sdico con el cido clorhdrico pone de manifiesto los volmenes de cido fuerte necesarios para cada neutralizacin, que deben ser exactamente iguales; de lo contrario se calculara la proporcin de impureza, la que puede ser Na2O2, Na2O o NaHCO3, repercutir en la precisin y exactitud de la determinacin. Procedimiento Preparamos 250mL de HCL 0.2M

Pesamos aproximadamente 200mg de Na2CO3 anhidro, previamente secado a 180-200 C por una hora y disolvimos en unos 50mL de agua destilada en un vaso ppdo. de 250mL. Calibramos el potencimetro con soluciones buffer de pH conocido (7 y 10) Armamos todo el equipo de titulacin: bureta enrazada con HCL 0.2M, el vaso de la muestra disuelta, agitador magntico y potencimetro. Anotamos el pH de la solucin inicial. Proceder con la valoracin agregando el cido con porciones de 1mL, anotando el pH despus de cada adicin hasta alrededor de pH 9.5 y luego despus de adiciones menores, cada 0.5mL: hasta obtener dos variaciones bruscas de pH y la solucin este francamente acida.

EVALUACIN1. Elaborar la curva de titulacin y determinar los volmenes de equivalencia de HCL, mediante los mtodos de la media altura y primera derivada. 2. Observar si el volumen de HCL necesario para alcanzar el 2do. Punto de equivalencia es o no exactamente el doble del 1er. volumen. Si no es, determinar el tipo de impureza. 3. Determinar el % de pureza del carbonato sdico y l % de impureza. 4. A partir de la curva de titulacin obtenida calcular la constante de ionizacin de HCO3. DETERMINACION DE FENOBARBITAL EN TABLETAS FARMACEUTICAS Principio: el fenobarbital es un estequiomtricamente con una base. Procedimiento: Pesamos con exactitud una tableta de fenobarbital y pulverizar en un mortero. Trasvasamos cuantitativamente a una vaso ppdo, con ayuda de 30mL e etanol, agitar hasta disolucin y luego agregamos 20mL de agua destilada. Si fuera necesario filtrar. Calibramos el potencimetro con soluciones buffer de pH conocido (7 y 4). Enrazamos la bureta con solucin estndar de NaOH al inicio cada 0.5mL hasta 2mL y luego cada mL, anotando el potencial despus de cada adicin. sedante soluble en alcohol y reacciona

EVALUACIN1. Elabora la curva de titulacin E VS Vt y determinar el punto de equivalencia por el mtodo de la 2da, derivada. 2. Escribir la estructura qumica del fenobarbital y la respectiva reaccin de titulacin. 3. Calcular la cantidad de fenobarbital en la tableta en mg y %(P). 4. Calcular la exactitud de la determinacin potencio mtrica.

VALORACIN pH-METRICA DE UNA MUESTRA DE CARBONATO SDICO

EVALUACIN1. Elaborar la curva de titulacin y determinar los volmenes de equivalencia de HCL, mediante los mtodos de la media altura y primera derivada. Datos tomados en laboratorio: V(Hcl) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 8,5 9 9,5 10 11 12 13 14 15 15,5 16 16,5 17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 22 22,5 23 23,5 24 25 pH 11,21 10,89 10,61 10,42 10,22 10,07 9,91 9,74 9,54 9,42 9,3 9,12 8,91 7,85 7,11 6,81 6,68 6,49 6,39 6,32 6,23 6,13 6,03 5,94 5,84 5,74 5,6 5,53 5,29 5,08 4,55 3,1 2,58 2,36 2,22 2,16 2

Curva de titulacin

pH vs Volmen12 11 10 9 8 7 pH 6 5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 VOLUMEN 20 25 30 pH

a) Determinado el volumen de equivalencia por el mtodo de la media altura:

pH vs Volumen12 11.5 11 10.5 10 9.5 9 8.5 8 7.5 7 6.5 6 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 VOLUMEN

pH

pH vs V

Determinando el volumen de equivalencia: Para el pH1 el Ve1: Ve1= 11,8mL Para el pH2 el Ve2: Ve2=21,9mL b) Determinado el volumen de equivalencia por el mtodo de la primera derivada: VHCl(mL) pH pH V pH/V Vpr 0 11,21 >> >> >> >> 1 10,89 -0,32 1 -0,32 0,5 2 10,61 -0,28 1 -0,28 1,5 3 10,42 -0,19 1 -0,19 2,5 4 10,22 -0,2 1 -0,2 3,5 5 10,07 -0,15 1 -0,15 4,5 6 9,91 -0,16 1 -0,16 5,5 7 9,74 -0,17 1 -0,17 6,5 8 9,54 -0,2 1 -0,2 7,5 8,5 9,42 -0,12 0,5 -0,24 8,25 9 9,3 -0,12 0,5 -0,24 8,75 9,5 9,12 -0,18 0,5 -0,36 9,25 10 8,91 -0,21 0,5 -0,42 9,75 11 7,85 -1,06 1 -1,06 10,5 12 7,11 -0,74 1 -0,74 11,5 13 6,81 -0,3 1 -0,3 12,5 14 6,68 -0,13 1 -0,13 13,5 15 6,49 -0,19 1 -0,19 14,5 15,5 6,39 -0,1 0,5 -0,2 15,25 16 6,32 -0,07 0,5 -0,14 15,75 16,5 6,23 -0,09 0,5 -0,18 16,25 17 6,13 -0,1 0,5 -0,2 16,75 17,5 6,03 -0,1 0,5 -0,2 17,25 18 5,94 -0,09 0,5 -0,18 17,75 18,5 5,84 -0,1 0,5 -0,2 18,25 19 5,74 -0,1 0,5 -0,2 18,75 19,5 5,6 -0,14 0,5 -0,28 19,25 20 5,53 -0,07 0,5 -0,14 19,75 20,5 5,29 -0,24 0,5 -0,48 20,25 21 5,08 -0,21 0,5 -0,42 20,75 21,5 4,55 -0,53 0,5 -1,06 21,25 22 3,1 -1,45 0,5 -2,9 21,75 22,5 2,58 -0,52 0,5 -1,04 22,25 23 2,36 -0,22 0,5 -0,44 22,75 23,5 2,22 -0,14 0,5 -0,28 23,25 24 2,16 -0,06 0,5 -0,12 23,75 25 2 -0,16 1 -0,16 24,5

pH/V vs Vpr0 -1 -0.5 -1 pH/V -1.5 -2 -2.5 -3 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25

Vpr

2. Observar si el volumen de HCL necesario para alcanzar el 2do. Punto de equivalencia es o no exactamente el doble del 1er. volumen. Si no es, determinar el tipo de impureza. Por lo tanto de la grfica se lee los siguientes volmenes:

-10,5mL= 11,25mL Es casi el doble del primer volumen sin embargo se excede por una pequea cantidad 0,75mL. Al observar que el volumen 2 es mayor que el volumen 1 sabemos entonces que se trata de una mezcla de . 3. Determinar el % de pureza del carbonato sdico y l % de impureza.

Calculo del % de pureza y % de impureza:

Los volmenes segn la grfica: 1er punto de equivalencia:

2do punto de equivalencia: Para la segunda neutralizacin del

Y la reaccin del

de la muestra:

21,75-(10,5*2) X= 10,5 mL 2x+y=21,75 1,75 Y=21.75-(2*10.5) --- y= 0,75mL Calculando el %de pureza e impureza: ( [ ) ]

[

(

)

]

( [

)

]

[

(

)

]

4. A partir de la curva de titulacin obtenida calcular la constante de ionizacin de H2CO3

Con esto volumen se hace un trazo en la grfica para hallar el pH:

Sabemos:

(

)

Calculando la constante de ionizacin de

:

Con esto volumen se hace un trazo en la grafica para hallar el pH:

Sabemos:

(

)

DETERMINACION DE FENOBARBITAL EN TABLETAS FARMACEUTICAS

EVALUACIN1. Elabora la curva de titulacin E VS Vt y determinar el punto de equivalencia por el mtodo de la 2da, derivada. Valoramos el NaOH con biftalato de potasio y fenolftalena Masa de biftalato= 0,2014 g Volumen de la valoracin= 10,1 mL.

E vs Vt175 150 125 100 75 50 25 0 -25 0 -50 -75 -100 -125 -150 -175 -200 -225 -250 -275 -300 -325 -350

E (mV)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Vt (mL) E vs Vt

Elaboracin de la curva de titulacin a partir del mtodo de la segunda derivada V NaOH (mL) 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 4 5 6 7 8 9 E (mV) 132 -37 -44 -60 -72 -80 -95 -123 -242 -277 -287 -292 -298 E -169 -7 -16 -12 -8 -15 -28 -119 -35 -10 -5 -6 V 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 1 1 1 1 1 1 E/V -338 -14 -32 -24 -16 -30 -28 -119 -35 -10 -5 -6 Vpr 0,25 0,75 1,25 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 2E 162 -9 4 4 -7 -13 -91 84 25 5 -1 V2 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,75 1 1 1 1 1 E2/V2 324 -18 8 8 -14 -17,3333333 -91 84 25 5 -1

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

-300 -303 -307 -308 -308 -309 -309 -311 -311 -311 -311

-2 -3 -4 -1 0 -1 0 -2 0 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

-2 -3 -4 -1 0 -1 0 -2 0 0 0

9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 19,5

4 -1 -1 3 1 -1 1 -2 2 0 0

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

4 -1 -1 3 1 -1 1 -2 2 0 0

Grfica por el mtodo de la primera derivada:

E/V vs Vpr0 -25 0 -50 -75 -100 -125 -150 -175 -200 -225 -250 -275 -300 -325 -350 -375 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

E/V

Vpr E/V vs Vpr

Grfica por el mtodo de la segunda derivada:

2E/V2 vs Vpr350 325 300 275 250 225 200

175150 2E/V2 125 100 75 50 25 0 -25 0 -50 -75 -100 -125 Vpr 2E/V2 vs Vpr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

De la grfica se obtiene el volumen de equivalencia: Ve = 4.0 mL

2. Escribir la estructura qumica del fenobarbital y la respectiva reaccin de titulacin.

FENOBARBITAL

Frmula Peso mol.

C12H12N2O3 232,235 g/mol

VALORACIN DEL NaOH: m(C8H5KO4)= 0,2014 g V(NaOH)m L= 10,10 mL Mesa 4: ( ) ( )

(

)

( (

) )

(

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(

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(

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(

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3. Calcular la cantidad de fenobarbital en la tableta en mg y %(P).( ( ( ( ( ) ) ) ) ) ( ( ( ( ) ) ) ( ( )) ( ) ( ) )

(

)

(

)

(

)

(

)

mtab=0,1340 g

(

)

(

) ( )

4. Calcular la exactitud de la determinacin potencio mtrica.Se conoce por la tableta que: En una tableta hay100mg de fenobarbital.

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VI.

CONCLUSIONES:

Se logr observar la naturaleza de una curva de titulacin de una base diprtica con un acido fuerte. Se determino la pureza de una muestra de carbonato sdico y la concentracin del acido clorhdrico frente a una patrn primario, mediante titulacin potenciometrica. Se pudo determinar la cantidad del principio activo de una tableta farmacutica (90.66mg/tableta). VII. RECOMENDACIONES:

Tener un concepto previo de las graficas para poder identificar con que acido se est trabajando. Se tiene que tener precaucin con el electrodo que se trabaja; ya que este, es muy sensible a los protones y al pH. Para tener una buena grafica y poder ver los Ve exactos, se debe de agregar mL por mL cuidadosamente en la titulacin. VIII. BIBLIOGRAFA:

ANALISIS QUMICO INSTRUMENTAL Ing. Tarcila Alcarraz Alfaro www.google.com www.rincondelvago.com www.google/wikipedia.com