TITULACIONES COULOMBIMÉTRICAS

Aguilar M, María Fernanda; 062344Benítez R, Paola Andrea; 0625713

Laboratorio de InstrumentalDepartamento de Química, Facultad de Ciencias Naturales y Exactas, Universidad Del Valle, Cali, Colombia.

RESUMEN.

En esta práctica de laboratorio llamada “titulaciones coulumbimétricas” tiene como objetivo la determinación de la concentraciones de una base fuerte como el NaOH con ácido electrodegenerado, HCl con una base electrodegenarada por medio de medidad de amperaje y tiempo. Las concentraciones obtenidas para el NaOH y HCl fueron de 0.0159 y 0.0140 M respectivamente. Posteriormente se determino los mg de la vitamina C en una pastilla obteniéndose un valor de 474.6 mg y con un porcentaje de error experimental del 5.08%. Para esta práctica se obtuvo una eficiencia de corriente del 100%.

DATOS.

Para esta práctica de laboratorio se obtuvieron los siguientes datos:

Nota: En las tablas para abreviar ciertos términos se usaron las siguientes denotaciones:

V = volumen, I = Corriente, t= tiempo, Q = Carga, concentración = [M], moles = .

-Valoración de una base con ácido electrodegenerado.

Tabla 1. Medición de corriente y tiempo para la valoración de NaOH con ácido electrogenerado.

# I (A) t (s)

1 0,0099 273,0

2 0,0100 325,8

3 0,0100 327,6PROMEDI

O 0,0100 308,8

-Valoración de un ácido con base electrodegenerada.

Tabla 2. Medición de corriente y tiempo para la valoración de HCl con base electrogenerada.

# I (A) t (s)

1 0,010 270,6

2 0,010 273,6

PROMEDIO 0,010 272,1

-Determinación de vitamina C en un comprimido mediante yodo electrodegenerado.

Tabla 3. Medición corriente y tiempo para la valoración de la solución patrón de Ac. Ascórbico

V (mL) I (A) t (s)

1 0,0099 123,0

2 0,0099 250,23 0,0100 362,44 0,0101 482,4

5 0,0101 566,4

Tabla 4. Medición Corriente y tiempo para la valoración de la solución problema de Vitamina C.

V (mL) I (A) t (s)

3 0,010 313,2

3 0,010 310,8

PROMEDIO 0,010 312,0

CÁLCULOS Y RESULTADOS.

Con respecto a los datos obtenidos y haciendo uso de la siguiente ecuación se puede obtener la carga “Q”generada en las diferentes determinaciones que se hicieron en la práctica:

Esta ecuación es fácil de aplicar debido en que en todo el proceso la corriente se no variaba de manera significativa, se puede observando los valores de las tablas 1, 2, 3 y 4 la corriente se mantuvo casi que constante.

Para la determinación de las moles se hizo uso de la ley de Faraday, la cual es definida por la siguiente ecuación:

-Determinación de la concentración real de NaOH.

En la titulación de NaOH se vieron involucradas las siguientes semi-reacciones electrolíticas, en el respectivo electrodo:

Platino (+)

Grafito (-)

Teniendo en cuenta estas reacciones, se determino la carga y posteriormente la concentración de NaOH, de la siguiente manera:

-Determinación de la concentración real de HCl.

En la valoración de HCl se ven involucradas las siguientes reacciones en los dos electrodos:

Platino (-)

Grafito (+)

Teniendo en cuenta estas reacciones, se prosigue a determinar la carga y la concentración para el HCl.

Tabla 5. Resultados para la determinación dela concentración real de NaOH y HCl.

Reactivo Q (C) V (L) [M]NaOH 3,0777 0,002 0,0159

HCl 2,7074 0,002 0,014

-Determinación de Vitamina C mediante yodo electrodegenerado.

Las reacciones que participan en la determinación de acido ascórbico son las siguientes:

Platino (+)

Grafito (-)

Ac. A = Acido Ascórbico.

Para hallar la carga, los números de moles y con esto los respectivos mg de las solución de Ac. A, se tiene que para el primer mL de la solución patrón, lo siguiente:

Los valores para los diferentes volúmenes usados de la solución patrón de Ac. A con sus respectivos valores de carga, moles y miligramos, se pueden observar en la tabla 6.

Tabla 6. Resultados para la solución patrón de Ac. Ascórbico.

V Ac. A (mL)

Q Ac. A (C)

Ac. A(mol)

mg Ac. A

1 1,2177 6,3103E-06 1,1113

2 2,4770 1,2836E-05 2,26043 3,6240 1,8780E-05 3,30724 4,8722 2,5249E-05 4,4463

5 5,7206 2,9645E-05 5,2205

Después de obtener los resultados de la tabla 6. Con esto se prosigue a graficar “coulombios vs mg de Ac. A”, como se muestra en la grafica siguiente:

0.0000 2.0000 4.0000 6.00000.00001.00002.00003.00004.00005.00006.00007.0000

f(x) = 1.09579280068143 xR² = 1

mg Ac Ascorbico

Coul

ombi

os (

C )

Gráfica 1. Curva de coulombios vs mg de patrón de Ac. Ascórbico.

Para la gráfica 1 se obtiene la siguiente ecuación de la recta:

Donde:

Con la ecuación de la se pretende hallar la cantidad de mg de Vitamina C presentes en la solución problema.

Donde:

(V.C = Vitamina C )

Posteriormente se determina los mg contenidos de Vitamina C en la mitad de la pastilla (0.8184 g) lo cual se llevo a un volumen de dilución de 250 mL y para la determinación de esta se usaron un alícuota de 3 mL.

Finalmente se determino la cantidad de vitamina C en la pastilla total. El peso de la pastilla completa fue de 1.6368 g, obteniendo así lo siguiente:

Luego de esto de determino el porcentaje de error experimental.

-Determinación de la eficiencia de corriente para la determinación de Ac. Ascórbico.

Para determinar la cantidad de coulumbios que se gastan por mg de vitamina C, este valor experimental se puede extraer de la grafica 1, que equivale a la pendiente obtenida mediante la regresión lineal.

El valor teórico se obtiene de la siguiente manera:

Y por último mediante los siguientes cálculos se obtuvo la eficiencia (Efcia) de corriente para la determinación de acido ascórbico.

ANÁLISIS.

La intensidad de corriente en una valoración culombimétrica se mantiene cuidadosamente en un nivel constante y exactamente conocido mediante un amperostato; el producto de esta intensidad de corriente en amperios y del tiempo en segundos requerido para alcanzar el punto final, da el numero de culombios, que es proporcional a la cantidad de analito

implicado en la electrolisis. El hecho de mantener la intensidad de corriente constante en esta operación impide la oxidación o reducción cuantitativas de las especies desconocidas en el electrodo generador, y que es inevitable la polarización de concentración antes de que la electrolisis pueda completarse. El potencial del electrodo debe entonces aumentar si se va a mantener la corriente constante. A no ser que este aumento del potencial dé lugar a un reactivo que pueda reaccionar con el analito, la eficacia de la corriente será menor del 100 por 100. En una valoración culombimétrica, entonces, al menos parte y frecuentemente el total de la reacción en la que interviene el analito tiene lugar lejos de la superficie del electrodo de trabajo.

Figura. Celda para valoraciones culombimétricas.

SOLUCIÓN A LAS PREGUNTAS.

1. En que consiste la columbimetria a corriente constante y la columbimetría a potencial controlado.

2. Por que razón las eficiencias de corriente, en estas titulaciones, pueden no alcanzar el 100%?

3. Describa cómo funciona la titulación coulombimétrica Karl Fisher para la determinación de agua.

R/

La titulación Karl Fischer es un método analítico ampliamente utilizado para cuantificar el contenido de agua en una amplia variedad de productos. El principio fundamental se basa en la reacción de Bunsen entre el yodo y el dióxido de azufre (SO2) en un medio acuoso. Karl Fischer descubrió que esta reacción podría ser modificada para utilizarse en la determinación de agua en un sistema no acuoso conteniendo un exceso de dióxido de azufre. Las reacciones químicas involucradas en la titulación KF son las descritas a continuación:

(ROH = Alcohol)

(RN = Base)

Durante la medición se genera de forma electroquímica yodo (mediante la oxidación del ión yoduro en el electrodo de generación) que junto con el dióxido de azufre y en presencia de un alcohol (generalmente metanol, al 20 %) y una base reaccionan con el agua.

De acuerdo a la Ley de Faraday:

En donde:

n = es la cantidad de sustancia en moles del analito

I = la corriente de titulación en amperes (A)

t = el tiempo en segundos (s)

z =los electrones involucrados en la reacción (adimensional)

F = la constante de Faraday. (96 485,3383 C mol-1).

Un coulomb C, es la cantidad de carga que es transportada por una corriente de un ampere en un segundo 1C = A · 1 s.

Para producir un mol de una sustancia que requiere un electrón se necesita 96 485 C. En la reacción de Karl Fischer, 2 iones de yoduro con un total de dos electrones son convertidos a yodo, que reaccionan con el agua.

Por lo tanto, 2 x 96 485 C son necesarios para un mol de agua ó expresado de otra forma, 1 mg de agua corresponde a 10.72 C. En otras palabras, la cantidad de yodo producido y, por lo tanto la cantidad de agua que ha reaccionado con el yodo, puede calcularse midiendo la corriente (amperes) y el tiempo (segundos), asumiendo que la cantidad total de la corriente ha sido utilizada para la producción del yodo.

referencia

http://www.cenam.mx/memsimp06/Trabajos%20Aceptados%20para%20CD/Octubre%2025/Bloque%20A/A2-QUIMICA%20I-Materiales%20de%20Referencia/A2-3.pdf. [Revisado 13-09-2010]

CONCLUSIONES.

* Una valoración culombimetrica, al igual que un procedimiento volumétrico más convencional. Requiere algunos medios para detectar el punto de equivalencia químico. La mayoría de los puntos finales aplicables al análisis volumétrico son igualmente satisfactorios aquí; se han aplicado con éxito la observación visual de los cambios de color de los indicadores, así como medidas amperométricas.

REFERENCIAS.