Métodos Volumetricos de Análisis

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDAFRANCISCO DE MIRANDA

ÁREA DE TECNOLOGÍAÁREA DE TECNOLOGÍADEPARTAMENTO DE QUIMICADEPARTAMENTO DE QUIMICA

QUÍMICA GENERAL Y ANALÍTICA QUÍMICA GENERAL Y ANALÍTICA SANTA ANA DE CORO. ESTADO FALCÓNSANTA ANA DE CORO. ESTADO FALCÓN

TEMA 2TEMA 2

METODOS VOLUMÉTRICOS DE ANÁLISISMETODOS VOLUMÉTRICOS DE ANÁLISIS

ING. MARÍA GABRIELA MADRIDING. MARÍA GABRIELA MADRID

1.1. Definición de métodos volumétricos.Definición de métodos volumétricos.

2.2. Definición de términos básicos.Definición de términos básicos. ValoraciónValoración Solución patrónSolución patrón Patrón primarioPatrón primario Indicadores Indicadores Curva de titulaciónCurva de titulación

3.3. Unidades de concentración en volumetría.Unidades de concentración en volumetría.

4.4. Métodos volumétricos directos e indirectos.Métodos volumétricos directos e indirectos.

5.5. Volumetrías de neutralización.Volumetrías de neutralización.

6.6. Trazado de curvas de titulación de Trazado de curvas de titulación de neutralización.neutralización.

Métodos Volumétricos de AnálisisMétodos Volumétricos de Análisis

7.7. Titulación de:Titulación de: Ácido acéticoÁcido acético AmoníacoAmoníaco Cianuro sódicoCianuro sódico Ácido carbónicoÁcido carbónico Ácido maléicoÁcido maléico Ácido tartáricoÁcido tartárico Carbonato de sodioCarbonato de sodio Mezclas alcalinasMezclas alcalinas

8.8. Titulaciones de precipitación:Titulaciones de precipitación: Método de MohrMétodo de Mohr Método de VolhardMétodo de Volhard Método de Fajans.Método de Fajans.


9.9. Titulaciones complexométricas:Titulaciones complexométricas: Propiedades del EDTAPropiedades del EDTA Características de una titulación complexométricaCaracterísticas de una titulación complexométrica Determinación de la dureza del aguaDeterminación de la dureza del agua Importancia de la determinación de la dureza del aguaImportancia de la determinación de la dureza del agua


Los métodos volumétricos:Los métodos volumétricos:

Métodos cuantitativos de análisis que se basan en la Métodos cuantitativos de análisis que se basan en la determinación del volumen de una solución, cuya determinación del volumen de una solución, cuya concentración es conocida, necesaria para concentración es conocida, necesaria para reaccionar completamente con el analito.reaccionar completamente con el analito.

““VOLUMETRIA”VOLUMETRIA”

1. Definición del método volumétrico1. Definición del método volumétrico

Determinación de Determinación de volumenvolumen


2. Definición de términos básicos2. Definición de términos básicos

2.1. Valoración o titulación

Procedimiento que se utiliza para determinar la concentración de una solución (analito) a partir de la reacción, directa o indirecta, con un reactivo de concentración conocida (solución patrón).

2.2. Solución patrón

Solución de concentración conocida que se utiliza en un análisis por titulación.



2.3. Patrón primario

Compuesto de alta pureza que se utiliza para preparar o determinar la concentración de soluciones patrón utilizadas en volumetría.

2.4. Indicador

Compuesto que tiene la propiedad de cambiar de coloración según sea el pH del medio en el que se encuentra.

Se utiliza para visualizar el punto final de una titulación.



Solución Patrón

Solución problema (analito)

Indicador



2.5. Curvas de titulación

Representación grafica que muestra el progreso de una titulación

Curva sigmoidal Curva de segmento lineal


3. Unidades de concentración en volumetría3. Unidades de concentración en volumetría

3.1. Molaridad (C)

Moles de soluto contenidos en un litro de solución

Los moles de soluto se pueden obtener:


3. Unidades de concentración en volumetría3. Unidades de concentración en volumetría

3.2. Normalidad (CN)

Número de equivalentes de soluto contenidos en un litro de solución


4. Métodos volumétricos directos e indirectos4. Métodos volumétricos directos e indirectos

Volumetrías Volumetrías directasdirectas

Volumetrías Volumetrías indirectasindirectas

Utilidad:Utilidad: preparación preparación o determinación la o determinación la concentración de concentración de soluciones patrón en soluciones patrón en volumetríavolumetría

Preparación:Preparación:

1.1. Pesar una cantidad Pesar una cantidad exacta de patrón exacta de patrón primarioprimario

2.2. Disolver en un Disolver en un solvente adecuado solvente adecuado

3.3. Se lleva a un volumen Se lleva a un volumen final en un matraz final en un matraz volumétricovolumétrico

Utilidad:Utilidad: estandarización de estandarización de soluciones y la soluciones y la calibración de métodoscalibración de métodos

Implica la titulación de Implica la titulación de una solución patrón una solución patrón que se emplea para que se emplea para titular:titular:

1.1. Masa de patrón Masa de patrón primarioprimario

2.2. Masa de patrón Masa de patrón secundariosecundario

3.3. Volumen de solución Volumen de solución patrónpatrón


5. Volumetrías de neutralización5. Volumetrías de neutralización

Titulaciones donde la reacción entre el agente valorante y el analito es una reacción acido – base, donde normalmente se genera calor.

ACIDO + BASE SAL + AGUA ∆H > 0

Nota:

En procedimientos volumétricos el agente titulante debe ser un ácido fuerte o una base fuerte


6. Trazado de curvas de titulación de neutralización6. Trazado de curvas de titulación de neutralización

Cálculos de construcción de la curva:

pH antes del punto de equivalencia.

pH en el punto de equivalencia.

pH después del punto de equivalencia.

Vtitulante(mL)

pH



6.1. Acido Fuerte – Base fuerte: Antes de comenzar a titular (punto inicial):

HA + H2O A- + H3O+

2H2O H3O+ + OH-

Balance de cargas: [H3O+] =[OH-] + [A-]

[H3O+] = [A-]

y se calcula pH según la formula:

pH = - log [H3O+]

0



6.1. Acido Fuerte – Base fuerte:

Antes del punto de equivalencia (durante la titulación):

La concentración de H3O+ disminuye

Balance de cargas: [H3O+] =[OH-] + [A-] – [B+]

[H3O+] = [A-] – [B+]

Balance de Masa se expresa como:

0




En el punto de equivalencia:

No existe exceso de ácido ni de base.

[H3O+] =[OH-]

De la expresión de la constante del agua:

Kw = [H3O+][OH-] = [H3O+]2

Entonces:

[H3O+]= √(Kw) = 1 x 10-7

pH = - log (1 x 10-7) = 7

solución neutra




Después del punto de equivalencia:

La solución se vuelve básica por el exceso de titulante.

Balance de cargas: [OH-] =[B+] – [A-]

Balance de masa:

Se calcula el pH de la solución a partir del pOH.




HCl- NaOH

0

5

10

15

0 20 40 60 80

V titulante (mL)

pH



6.2. Base Fuerte – Acido fuerte:

NaOH-HCl

0

5

10

15

0 20 40 60 80

V titulante (mL)

pH



6.3. Acido débil – Base fuerte:

HOAc- NaOH

0

5

10

15

0 20 40 60 80 100

V titulante (mL)

pH




Antes de comenzar a titular:

El ácido se disocia parcialmente en A- y H3O+

entonces: [HA]=[HA]o – [H3O+]disociado≈[HA]o

Suponiendo que [H3O+]=[A-]

despejando [H3O+] de Ka se tiene:

[H3O+]=√(Ka*[HA])



6.3. Acido débil – Base fuerte: Durante la titulación:

Suponiendo que la reacción se completa se

produce A- ya que:

HA + BOH BA + H2O

[B+] = [A-]

de esta manera:


En el punto de equivalencia:

A- + H2O HA + OH-



Utilizando Ka y Kw, se obtiene [OH-] para determinar pH.

[HA]≈[OH-] ya que se tiene una solución

aparentemente básica.



6.3. Base débil – Acido fuerte:

Amoníaco-HCl

02468

1012

0 20 40 60 80 100

V titulante (mL)

pH



6.4. Ácidos polifuncionales: (H2A)

H2A + H2O HA- + H3O+

HA- + H2O A2- + H3O+

Ácidos débiles monofuncionales

Ka1 /Ka2 > 103

Ácidos polifuncionales



6.4. Ácidos polifuncionales: (H2A)

Vtitulante(mL)

pH



6.5. Bases polifuncionales:

Vtitulante(mL)

pH


7. Estudio de los casos7. Estudio de los casos

7.1. Ácido Acético: (HOAc)

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O+

La curva se realiza utilizando el procedimiento para ácidos monofuncionales débiles.

7.2. Amoníaco: (NH3)

NH3+ H2O NH4+ + OH-

La titulación se realiza para determinar la cantidad de nitrógeno en una muestra.



7.3. Cianuro sódico: (NaCN)

CN- + H2O HCN+ OH-

Con la adición de ácido se crea una solución amortiguadora formada por NaCN y HCN.

7.4. Acido carbónico: (H2CO3)

H2CO3 + H2O HCO3- + H3O+

HCO3- + H2O CO3

2- + H3O+



7.5. Acido maléico: (H2M)

Acido carboxílico diprotico

7.6. Acido tartárico: (H2T)

Ka1 /Ka2 = 2×104

Acido carboxílico diprotico Ka1 /Ka2 < 1×103



7.7. Carbónato sódico: (Na2CO3)

HCO3- + H2O H2CO3 + OH-

CO32- + H2O HCO3

- + OH-

7.8. Mezclas alcalinas:

Fenolftaleina Verde de bromocresol

Carbonato de sodio

Hidrógenocarbonato de sodio

Hidróxido de sodio


8. Volumetrías de precipitación8. Volumetrías de precipitación

ANALITO + TITULANTE SAL

Características:

Titulación de mezclas.

Titulación donde actúa la plata (Ag).

Curva de titulación es una grafica de pAg en función del volumen de titulante.



8.1. Método de Mohr: (precipitado colorido)

Reacción de valoración:

Ag+ + X- AgX (s) Prep. BLANCO

Reacción del indicador:

2Ag+ + CrO32- Ag2CrO3 (s) Prep. Café

Características:

Ag es el titulante

Determinación de cloruro, bromuro y yoduro.

pH del medio entre 7-10



8.2. Método de Volhard: (complejo colorido)

Reacción de valoración:

Reacción del indicador:

Características:

Titulación de Ag con KSCN

Determinación de plata, cloruro, bromuro y yoduro.

pH < 7

Ag+ + SCN- AgSCN (s)

Fe3+ + SCN- FeSCN2+ Solución coloreada



8.3. Método de Fajans: (indicadores de adsorción)

Titulaciones donde la participan las sales de plata y se visualiza el punto final con un indicador de adsorción.

¿Qué es un indicador de adsorción?

Compuesto orgánico colorido que se adsorbe en la superficie del precipitado cerca del punto de equivalencia.

Fluoresceina: pH entre 7-10

Fluoresceinas sustituidas: pH < 7


9. Volumetrías complexométricas9. Volumetrías complexométricas

ANALITO + TITULANTE COMPLEJO

Complejo: Ión o molécula formada por la interacción de un ión metálico (átomo central) que acepta electrones y un ligando (molécula con un par o más de electrones no compartidos) que actúa como donador de electrones para formar un enlace covalente



9.1. El EDTA:

Características:

Ligando hexadentado

Se abrevia H4Y, H3Y-, H2Y2-, HY3-, Y4-

Se combina en una proporción de 1:1.

Los quelatos que forma poseen gran estabilidad

N - CH2 - CH2 - N

CH2 COOH

CH2 COOH

HOOCCH2

HOOCCH2



9.2. Características de las titulaciones complexometricas:

Ligando

Indicador

Solución del ión metálico

Ca - EDTA

02468

1012

0 20 40 60 80

V EDTA (mL)

pC

a



9.3. Determinación de la dureza del agua:

Cantidad de iones metálicos capaces de formar complejos insolubles con el jabón.

La dureza del agua se define normalmente en términos de:

Dureza calcica.

Dureza magnésica.

Dureza total = Dureza calcica + Dureza magnésica



9.3. Determinación de la dureza del agua:

Ca2+ + MgY2- CaY2- + Mg2+

Mg2+ + HIn2- MgIn- + H+

Luego del exceso de titulante:

MgIn- + Y4- MgY2- + In3-

H+ + In3- HIn2-

Características:

Indicador: negro de eriocromo T.

pH = 10

(Azul) (Rojo)



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