METODOS VOLUMÉTRICOS DE ANÁLISIS

• Se requiere que una solución reactivo de concentración conocida sea usada.

Solución estándar

Cl- (aq) + Ag+ (aq) AgCl (s)

titulación

Analito de concentración desconocida

Titulante

-Solución estándar

-Concentración conocida

• Sabiendo la cantidad exacta que se adiciona de titulante, se puede determinar la cantidad de analito presente en la muestra.

• Una bureta se utiliza para controlar y medir la cantidad de titulante que se adiciona.

Titulación Volumétrica

• Es el punto en el cual la cantidad de titulante adicionado es estequiométricamente equivalente a la cantidad de analito presente en la muestra.

• Ejemplo: Determinación de cloruros.

50,0 mL de AgNO3 0,1 M son requeridos para reaccionar completamente con 0,005 moles de cloruros.

Punto Equivalente

• Es el volumen de titulante requerido para detectar el punto equivalente.

• Idealmente, el punto equivalente debe ser igual al punto final.

• Esto rara vez ocurre debido a los métodos usados para observar el punto final.

• El resultado de esta diferencia se le denomina :Error de titulación

Punto Final

• Indicadores• Compuestos orgánicos que se utilizan para

observar el punto final.• Generalmente el titulante reacciona con el

indicador después de haber reaccionado totalmente con el analito.

• El indicador sufre un cambio en las cercanías del punto equivalente que puede ser detectado (generalmente es un cambio de color)

Punto Final

•El punto final es entonces el punto donde el indicador ha sufrido algún cambio.

Analito + Titulante Punto Equivalente

Luego:

Indicador + Titulante Indicador reaccionado

En esta etapa no se requiere que todo el indicador reaccione, solo se necesita un pequeño % para que el cambio sea visible

Punto Final

adición

estequiométrica

Color 1 Color 2

Estándares Primarios

• Las soluciones titulantes deben ser de concentración conocida.

• Idealmente se puede empezar con una sustancia patrón primaria.

Estándar Primario

Reactivo que se utiliza para preparar soluciones estándar o para estandarizar la solución titulante.

Estándares PrimariosPropiedades deseables en un estándar primario:

• Alta pureza• Estable en el aire y en solución• No higroscópico• Barato• Alto Peso Molecular• Soluble en nuestro solvente• Reaccione rápidamente y estequiométricamente con el

analito

Soluciones Estándares Primarios• No siempre es posible encontrar estándares

primarios adecuados para una titulación.• A menudo se requiere un segundo reactivo

para nuestro titulante.• Estos reactivos siempre deben ser

estandarizados usando un patrón primario.• Este segundo reactivo se conoce como:

Estándar Secundario.

ConcentracionesMolaridad: M

El número de moles de un material por litro de solución o el número de milimoles de un material por mL de solución.

M = moles A = mmoles A

L solución mL solución

= g A = mg A

PMA x Lsol PM A x mLsol

Calculando con MolaridadMol A = g analito PM ( g/mol)

MA = moles A = g analito

L solución PM x L SoluciónSi A= analito, tenemos:

g A = MA x PM A x L soluciónLa meta es determinar cuánto hay de nuestro analito presente basado en el volumen de titulante necesario para lograr el punto final

Calculando con MolaridadAsumamos que A es nuestro analito y B es nuestro titulante para el siguiente equilibrio:

aA + bB Productos

La titulación se llevará a cabo agregando una cantidad conocida de B ( cuya concentración la sabemos) a la muestra.

En el punto final, nosotros conoceremos además de MB, el volumen de B requerido ( en mL)

Calculando con MolaridadMoles A = LA x MA

Comúnmente en el laboratorio se usan pequeños volumenes, por lo tanto:

Mmoles A = mLA x MA

Basados en la ecuación balanceada, nosotros podemos determinar los moles de A en la muestra:

Moles de A = a = RMoles de B b

Mmoles A = Mmoles B x R = mL B x MB x R

Calculando con MolaridadComúnmente lo que nos interesa es el % de un analito en la muestra, es decir:

mg A = mLB x MB x PMA

% A = 100 x mg A

mg Muestra

% A = mL B x MB x R x PMA x 100

mg Muestra

Calculando con MolaridadEjemplo:

Determine el % Na2CO3 basado en la siguiente información:Peso Muestra: 0,500 gMétodo: Titulación de la muestra con HCl 0,120 M en presencia de anaranjado de metilo como indicador, gastándose 22,12 mL.

2 H+ + CO32- CO2 (g) + H2O

Calculando con MolaridadmL A = 22,12

M A = 0,120 M

R = 0,5 ( CO32- / 2 H+ )

PM Na2CO3 = 105,99Peso Muestra= 0,500 g

%Na2CO3=(22,12mL)x(0,120)x(0,5)x(105,99g/mol)x100 500 mg Muestra

%Na2CO3 = 28,13 %

Calculando con MolaridadOtro ejemplo:Determine el % F en 92,5 mg muestra si se requieren 19,8 mL de CaClO4 0,0500 M para su titulación.

Ca2+ + 2 F- CaF2 (s)

%F=(19,8 mL)x(0,0500 M)x(2)x(19,00g/mol)(100) 92,5 mg muestra = 40,7 %

Resumen

• El peso de muestra, la concentración del titulante (MB) y el volumen de titulante (mLB) deben ser conocidos.

• La relación estequiométrica entre el titulante y el titulado puede ser conocida o determinada.

• % de analito puede ser determinado usando la relación molar simple.

Calculando con NormalidadNormalidad (N)N = nº eq = nº meq L mLEquivalenteUn equivalente de una sustancia reaccionará con un equivalente de otra sustancia.Peso EquivalenteP.E. = PM #equivalente /molDeterminar el nºequivalente de un mol requiere que Ud. conozca el tipo de reacción y como las especies involucradas reaccionan entre sí. Es decir conocer R

Calculos con NormalidadAcido – BaseP.E. = PM # H+ producidos o consumidosFormación de PrecipitadosP.E. = PM carga ionOxidación- ReducciónP.E. = PM #e- ganados o cedidos

Calculando con NormalidadSi la normalidad de nuestro titulante y el peso equivalente del analito se conoce, los cálculos son fáciles:

N A x VA = N B x V B = equivalente A

% A = N B x mL B x P.E. A x 100 mg Muestra

Otras Unidades de ConcentraciónSiempre se debe expresar los resultados de la manera más significativa.

¿Qué significa esto?

Un lago está contaminado con 5 ppm Pb 0 2,4 x 10

–5 M .

Esta barra de cobre contiene 25 % de Cu o 8,5 g Cu / barra

Otras Unidades de ConcentraciónFunción p

•p es usado para representar – log [ ].

•Ejemplo: pH = - log [ H+]

p Cl = - log [ Cl-]

Esta unidad se usa en las curvas de titulación y en medidas potenciométricas.

Otras Unidades de Concentraciónppm o ppb

Unidades utilizadas en soluciones muy diluidas.

ppm = g soluto x 106

g solución

ppb = g soluto x 109

g solución

Otras Unidades de Concentraciónppm

Soluciones acuosas = mg/ L = µg / mL

Para gases = mg/ m3

ppb

Soluciones acuosas= µg / L

Soluciones gaseosas = µg / m3

Otras Unidades de ConcentraciónTituloEstablecer la relación entre volumen de titulante y la cantidad de analito presente.Comúnmente el titulo se expresa en: mg analito/ ml titulante Esta unidad es muy utilizada en análisis de rutina.

TituloEjemplo:

Determinar el % Na2CO3 en una muestra.

Método:

Titular con HCl 0,120 M en presencia de anaranjado de metilo.

2 H+ + CO32- CO2 (g) + H2O

TituloNosotros podemos determinar el nº de mg Na2CO3 / mL HCl

mg Na2CO3= (1,00 mLHCl)x(0,120M)x(0,5)x(105,99)

6,36 mg

El titulo es: 6,36 mg Na2CO3 / mL HCl

TituloEl cálculo del % Na2CO3 se reduce ahora:

% Na2CO3 = mL HCl x titulo x 100

mg Muestra

TituloEjemplo:

1,6732 g de muestra es disuelta y titulada con HCl ( 5 mg Na2CO3 /mL).

34,6 mL HCl es requerido para reaccionar con anaranjado de metilo en el punto final.

% Na2CO3= 34,5 mL HCl x ( 5 mg Na2CO3 /mL) x 100

1673,2 mg Muestra% Na2CO3 = 10,31