Lab 3 Ana. Quím. Cuant.

UNIVERVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

UNIVERSIDAD NACIONALDE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

ÁREA ACADÉMICA DE INGENIERÍA QUÍMICA

LABORATORIO DE ANALISIS QUÍMICO CUANTITATIVO

LABORATORIO ANÁLISIS QUÍMICO CUANTITATIVO 1


LABORATORIO N° 3

DETERMINACIÓN DE LA GLICERINA

ALUMNOS:

Blas López, Hernán Arturo

Campos Gavino, Jairo Manuel

Sánchez Moreno, Edith Clara

CURSO:

QU-527/A

PROFESOR:

Ing. Karin

LIMA – PERÚ

2014

INDICE

PÁG.

- OBJETIVOS ………………………………. …………………………....................3

- FUNDAMENTO TEÓRICO ……………………………………….........……....3

- DATOS EXPERIMENTALES Y TRATAMIENTO DE DATOS…….…………..4-7

- GRAFICOS DE LAS CURVAS DE VALORACIÓN ..........................7-9



- DISCUSION DE RESULTADOS Y COMENTARIOS.….....………......10-11

- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES ………......………………..….12-13

- BIBLIOGRAFÍA…………………………………………………………………….13

DETERMINACION DE LA GLICERINA ( METODO DEL DICROMATO )

I. OBJETIVOS.

Mostrar la manera en que se desarrolla una titulación potenciométrica, los cuidados a tenerse en una valoración, así como el empleo del dicromato en la determinación de la glicerina.

II. FUNDAMENTO TEORICO.

Cálculos en los procesos Redox:

Puesto que la concentración de las soluciones en las titulaciones Redox, así como en las de acidimetría y alcalimetría, se basan en el equivalente hidrógeno, los métodos generales para los cálculos son idénticos. Así, un litro de solución normal de un agente oxidante oxidará exactamente un litro de solución normal de un agente reductor o dos litros de una solución medio normal.

Al titular un agente reductor con una solución de un agente oxidante o un agente oxidante con una solución de agente reductor, un razonamiento analítico conducirá a:

(mlsoluc). (Nsoluc) P.Eqx = gramos x

La glicerina en solución ácida,es oxidada totalmente a anhidrido carbónico y agua por acción del dicromato según la reacción:



3C3H8O3 + 7Cr2O72- + 56H+ 9CO2 + 14Cr+3 + 40H2O

Sin embargo ésta reacción es lenta y para que pueda ser cuantitativa debe realizarse con exceso del oxidante y a una temperatura cercana a los 100º C por un espacio de dos horas.

Concluida la reacción anterior el exceso de dicromato es reducido por el sulfato de hierro y amonio, sal de Mohr, el cual debe encontrarse en un pequeño exceso, por último, éste exceso de Fe2+ es determinado mediante una valoración potenciométrica con una solución de dicromato de potasio de concentración conocida,la reacción que se produce en el punto de equivalencia es:

6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ +2Cr3+ +7H2O

Este método es aplicable a glicerinas puras. En caso de tratarse de una glicerina bruta se añade carbonato de plata, recientemente preparada, se deja reposar unos 10 minutos y a continuación se le adiciona acetato básico de plomo y se procede como se indicó.

III. DATOS EXPERIMENTALES Y TRATAMIENTO DE DATOS.

I. Estandarización.

DATOS:

= =0,745g

= 1.85 g

= 19.75 mL

= 392.14 g/mol

= 294.19 g/mol

= 92.09 g/mol

ESTANDARIZACIÓN:

=



=

=

0.0962N

En la ecuación anterior el valor de SAL que debemos considerar es 1, ésto se ve mejor en la reacción global producida en el punto de equivalencia:

6Fe2+ + Cr2O2-7 + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

Aquí podemos notar que #e-s transferidos es 1 (para la sal).Así mismo el Peso molecular de la sal es 392.14 g/mol.

A continuación mostraremos los datos del grupo, tanto para las estandarizaciones como para sus muestras:

Volumen Titulante (mL) ΔE (mV)


0 340 21 6221 382 22 6622 392 23 6973 405 24 7124 412 25 7255 420 26 7416 426 27 7527 429 28 7598 435 29 7659 442 30 772

10 447 31 78411 452 32 78912 461 33 79213 467 34 79614 470 35 799



15 475 36 80316 480 37 80617 486 38 81018 500 39 81819 544 40 82120 583



0 346 16 4991 378 17 5122 395 18 5373 406 19 6884 414 20 7125 422 21 7346 429 22 7487 435 23 7548 442 24 7639 449 25 768

10 455 26 772



11 460 27 77812 465 28 78113 472 29 78414 480 30 78715 488

De ambos gráficos se obtiene que:Veq1 = 21 mLVeq2 = 18,5 mL

Veq = 19,75 mL

II. Muestra.

Inicialmente pipeteamos 20.0ml de muestra, añadimos una masa de K2Cr2O7,50 ml de H2SO4 (1:1) para acidificar el medio, calentamos en una plancha durante una horas, agregamos 4 gotas de sal de mohr, y luego de sumergir los electrodos procedimos a titular.Las reacciones son:

3C3H8O3 + 7Cr2O2-7 + 56H+ 9CO2 + 14Cr3+ + 40H2O



Concluida ésta reacción, el exceso de dicromato es reducido por el sulfato de hierro y amonio,sal de Mohr,el cual debe encontrarse en un pequeño exceso, por último, éste exceso de Fe2+ es determinado mediante una valoración potenciométrica con una solución de dicromato de potasio de concentración conocida, la reacción que se produce en el punto de equivalencia es:

6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ +2Cr3+ +7H2O

El ion Cr2O72- da un color anaranjado a la solución, mientras que el ión Cr3+ tiene un color

azul, pero el exceso de Cr2O72- aclara el color azul y lo vuelve verdoso como se nota en la

parte final de la titulación. En este caso,en el punto de equivalencia de la titulación con dicromato tenemos:

#Eq K2Cr2O7 = #Eq C3H8O3+ #Eq Sal MohrEs decir: # Eq Oxid = #Eq Red.

Otra forma de expresar la relación anterior es:

WDICROMATO + ( N.V )DICROMATO TITULANTE = WGLICERINA + WSAL DE MOHR

P.EqDICROMATO P.EqGLICERINA P.EqSAL DE MOHR

Donde: P.EqDICROMATO = MDICROMATO / DICROMATO

y además, de la semireacción del dicromato: DICROMATO = 6Esta semireacción para el dicromato es:

Cr2O2-7 + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O

P.EqGLICERINA =MGLICERINA / GLICERINA

y de la siguiente semireacción de la glicerina tenemos: 3C3H8O3 + 9H2O 9CO2 + 42H+ + 42e-

Simplificando nos queda: C3H8O3 + 3H2O 3CO2 + 14H+ + 14e- y de aquí vemos que: GLICERINA = 14

P.EqSAL DE MOHR =MSAL DE MOHR / SAL DE MOHR

también analizamos la semireacción para la sal de mohr,que en realidad es la semireacción del ion Fe2+ :Fe2- Fe3+ + 1e-

entonces SAL DE MOHR = 1Otra forma de ver ésta reacción es:6Fe2+ + Cr2O2-

7 + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2OLa cual constituye la reacción en el punto de equivalencia entre la sal de mohr y el dicromato, sin embargo la relación #Equivsal mohr = #Equivdicromato ya no se cumple con exactitud ya que existe dicromato en exceso.Es por ello que se emplea necesariamente la relación descrita líneas arriba.Los datos obtenidos son:

MUESTRA:



+ =

+ = +

0.248 g

IV. Hallando el volumen en el punto equivalente

LABORATORIO ANÁLISIS QUÍMICO CUANTITATIVO

V(ml) V(mv) V(mL) V(mV)0 529 13 8751 532 14 8832 538 15 9023 545 16 9074 557 17 9125 575 18 9166 664 19 9187 737 20 9218 788 21 9259 808 22 928

10 827 23 93011 843 24 93512 863 25 937

9

(6.151,666.1543)


V. DISCUSION DE RESULTADOS Y COMENTARIOS.

El dicromato de potasio puede emplearse en muchas titulaciones que habitualmente emplean permanganato como titulante, a pesar de que el dicromato posee un potencial de reducción significativamente menor. Las soluciones de dicromato de potasio son en extremo estables, pueden emplearse medios de ácido sulfúrico clorhídrico o perclórico diluidos en las titulaciones con dicromato, aun en soluciones caliente, no produce reacción con el cloruro a las concentraciones de 1 ó 2 M de ácido clorhídrico.El indicador que suele emplearse en las titulaciones con dicromato es el difenilbencidin sulfonato de sodio. Los iones dicromato ser reducen normalmente a iones crómicos:

Cr2O2-7 + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O

El cambio en número de oxidación de cada átomo de cromo es de +6 a +3 ó el cambio en el ión dicromato es 6 (puesto que contiene 2 átomos de cromo). Entonces, las siguientes relaciones son válidas:

M K2Cr2O7 = 294.18 g/molPeq = 294.18 g/mol = 49.03 Eq-g/mol

6El dicromato de potasio se usa ocasionalmente como un estándar oxidimétrico. Las sustancias oxidantes puede determinarse por el proceso del dicromato, como en el proceso del permanganato, por la adición de un exceso médico de una sal ferrosa y la titulación del exceso con una solución estándar. Las titulaciones con dicromato o potasio tienen mayor aplicación en las titulaciones potenciométricas, en donde los indicadores químicos no son necesarios. La solución normal de dicromato de potasio contiene un sexto del peso molecular gramo de K2Cr2O7 de litro. El ion dicromato es un agente oxidante que reacción de acuerdo con la siguiente ecuación:

Cr2O72- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O E°=+1.3

El dicromato tiene ventajas como agente oxidimétrico. El dicromato de potasio se obtiene en alto estado de pureza y puede usarse como patrón primario para la preparación de una solución titulante de dicromato. Dicha solución es indefinidamente estable y puede hervirse sin que se descompone el poder oxidante del ión dicromato, aunque alto, es insuficiente para oxidar los cloruros a cloro, por ejemplo, por consiguiente no se presentan dificultades cuando se utiliza ácido clorhídrico para disolver una muestra.

En la Estandarización :Usamos como reactivo titulante el K2Cr2O7 y la sustancia patrón será la sal Mohr:[(NH4)2 Fe(SO4)2]6H2O que al disolverse en agua libera Fe2+, el mismo que reacciona con un exceso de iones H+ y Cr2O2-

7 para producir especies Fe3+ y Cr3+.Las reacciones son:



Fe2- Fe3+ + 1e- ........(1) E° = -0.771V

Como K2Cr2O7 2K+ + Cr2O72- se tienen la semi reacción:

Cr2O2-7 – 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O……Ered = 1.330 v

Sumando las 2 semi reacciones se tiene: 6Fe2+ + Cr2O2-

7 + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O ........ (I)En donde en el punto equivalente se tiene:

#Eq Sal Mohr = #Eq K2Cr2O7

Empleando dicha relación es que se obtienen los valores para la normalidad del dicromato, donde el volumen en el punto de equivalencia se obtuvo de graficas que son de la siguiente forma:

E(mV)

P.E

VK2Cr2O7(ml) VEquivalente

Así mismo, en el momento de aplicar la relación ya mencionada ern el punto de equivalencia se deben considerar los electrones transferidos en la semireacción de la sal de mohr.

En la Muestra :En éste caso se procede a trabajar con la glicerina C3H8O3, se recogen 20 ml de ésta y buscamos determinar el valor de su concentración real.Para esto no sólo titulamos la glicerina sino también algo de Fe2+ que resulta de agregar algo de Sal de Mohr en la solución ya que se presenta exceso de ion dicromato y es necesario equilibrar el sistema de esta manera. Las reacciones son:

(*) 3C3H8O3 + 7Cr2O2-7 + 56H+ 9CO2 + 14Cr3+ + 40H2O

6Fe2+ + Cr2O2-7 + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

(*) Proviene de las semireacciones. 6e- + Cr2O2-

7 + 14H+ 2Cr3+ + 7H2O ……..Ered = 1.33V3C3H8O3 + 9H2O 9CO2 + 42H+ + 42e-

El ion Cr2O2-7 da un color anaranjado a la solución, mientras que el ión Cr3+ tiene un color

azul, pero el exceso de Cr2O2-7 aclara el color azul y lo vuelve verdoso como se nota en la

parte final de la titulación. En este caso tenemos: #Eq K2Cr2O7 = #Eq C3H8O3+ #Eq Sal MohrEs decir: # Eq Oxid = #Eq Red.

A parte de titular con K2Cr2O7(ac) 0.1065N también se añade parte de éste en estado sólido, igualmente se recoge parte en sólido de la Sal Mohr.Por lo tanto la expresión correcta en el punto de equivalencia es:



WDICROMATO + ( N.V )DICROMATO TITULANTE = WGLICERINA + WSAL DE MOHR

P.EqDICROMATO P.EqGLICERINA P.EqSAL DE MOHR

La cual ya fue detallada en la sección anterior.

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

El dicromato de potasio es un valorante oxidante, y se usa comúnmente en ácido bastante fuerte ( [H+]=3M es típica ), donde es un agente oxidante fuerte. La reducción de Cr2O7

2- a Cr3+ impone la pérdida de 7 átomos de oxígeno y requiere 14 iones hidrógeno, así:

14H+(ac) + Cr2O7

2- + 6e- 2Cr3+(ac) + 7H2O

En la semireacción indicada, la reducción en el contenido de oxígeno del reactivo conduce a la formación de moléculas de agua. La estequiometría requiere pues, que 2 iones hidrógeno reaccionen por cata átomo de oxígeno eliminado, resultado una casi inimaginable alta sensibilidad hacia el pH de este modo, la semireacción indica que el efecto de acción de masas de Cr2O7

2- variará en la decimocuarta potencia de la concentración de ion hidrógeno.

“ No cabe duda que la mezcla sulfocrómica (una disolución de dicromato de potasio en ácido sulfúrico concentrado) sea tan efectiva para eliminar la grasa y suciedad oxidable de la superficie del dicromato es un poderoso agente oxidante en alta acidez del ácido sulfúrico concentrado. El color verde de la solución indica la presencia de ion crómico. ” Aunque un dicromato de potasio grado analítico por lo general es satisfactorio, su capacidad oxidante puede variar con respecto a la teórica, hasta en 0.5%.

Indicación del punto final en dicromatometría.

Las soluciones de dicromato de potasio son rojo – anaranjados, mientras que las de cromo (III) son verdes, sin embargo, estos colores no son suficientemente intensos para permitir una autoindicación. Es necesario emplear un indicador Redox, y el más común es el ácido N-fenil sulfanílico (esto es, el ácido difenilaminosulfónico); en forma de su sal de sodio o bario. Esta sustancia es incolora en su forma reducida y de un color rojo – violeta intenso al oxidarse. Debido a la formación del Cromo (III), el color de la solución es verde antes de llegar al punto final. Si no están presentes otros colorantes, el cambio de color en el punto final corresponde a un cambio del verde al gris.

Es necesario tener presente que el H2SO4 añadido sólo participa en las reacciones aportando sus iones H+ para poder darle un medio ácido adecuado a la solución.



Aplicaciones:

Como un comentario adicional cabe mencionar que la glicerina es empleada en la separación de los iones Cu2+ ,Pb2+ y Bi3+,la cual esta basada en el hecho de que la glicerina impide la precipitación del Cu2+ ,Pb2+ y Bi3+ por álcalis cáusticos a consecuencia de la formación de los correspondientes complejos de glicerina llamados gliceratos. Por ejemplo, si a la solución de una sal de Cu2+ se agrega glicerina y se agrega luego NaOH, no se formará el precipitado de Cu(OH)2 mientras que la solución adquiere una coloración azul oscura, característica del glicerato de cobre:

Cu Cu2+ + CH2OH-CHOH-CH2OH + 2OH- CH2OH-CHO CH2O Compuestos semejantes pero incoloros se forman también con el Pb2+ y el Bi3+;el Cd2+ no produce complejos con la glicerina y, por lo tanto precipita por formación de hidróxido en presencia de la glicerina; y de éste modo se le puede separar de los otros iones.

VII. BIBLIOGRAFIA

1.- J.Dick.Química Analítica. Editorial El Manual Moderno S.A.México Capítulo 9:Oxidoreducción.Págs:411-412

2.- Flaschka H.A. “Química Analítica Cuantitativa”Editorial Continental.Capítulo 17: titulaciones Potenciométricas .Págs: 219-227

3.- Hamilton-Simpsom-Elvis.Cálculos en Química Analítica Editorial McGraw Hill.México,1981. Págs: 194-195


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