VALORACIONES DE PRECIPITACIÓN ESTANDARIZACIÓN DE AgNO3 Y DETERMINACIÓN

VOLUMÉTRICA DE CLORUROS (MÉTODOS DE MORH, FAJANS Y VOLHARD)

GRUPO 4

Carolina Vesga Hernández

Luis Felipe Pedroza García

Jhair León Jaramillo

Informe De Laboratorio De Química Analítica II Presentado Al Profesor Hanael Ojeda

UNIVERSIDAD DEL ATLÁNTICO

Facultad De Ciencias Básicas

Programa De Química

Barranquilla

Octubre De 2012

CONTENIDO

RESUMEN 3

INTRODUCCIÓN 3

OBJETIVOS 4

Objetivo general 4

Objetivos específicos 4

METODOLOGÍA 4

Plan de muestreo 4

Procedimiento para la recolección de

muestras

4

Materiales y reactivos 4

Método Analítico 5

RESULTADOS Y DISCUSIÓN 7

CONCLUSIONES 9

PREGUNTAS 10

BIBLIOGRAFIA 12

2

RESUMEN

Existe en el análisis volumétrico un grupo de reacciones de sustitución en las que uno de los productos es insoluble, y por esto, a los métodos que tienen como base la formación de un precipitado, se les denomina volumetría por precipitación. Al realizar diferentes estudios analíticos es de vital importancia aprovechar las propiedades químicas del analito. En esta experiencia se toma ventaja de la insolubilidad de las sales de plata producidas durante la valoración, para identificar la presencia de cloruros en diferentes muestras. Se realizan diferentes métodos Argentométricos para las estandarizaciones y la determinación de los cloruros.

INTRODUCCIÓN

En las reacciones más importantes intervienen los iones plata, por lo que también se le designa bajo el nombre de argentometría, aun cuando en algunos casos se hace uso de otras reacciones de precipitación en las que no interviene aquel elemento.El principio de la determinación argentométrica está basado en la formación de las sales poco solubles en el punto de equivalencia, o sea, la formación de los precipitados poco solubles. Sobre la formación de tales precipitados, nos informa el producto de la solubilidad Kps. El fin de la precipitación es detectado con los indicadores adecuados. Los indicadores, generalmente, actúan de tal manera que en el punto de equivalencia cambian de color.

En argentometría, se aprovecha la serie de reacciones químicas que conducen a la formación de precipitados poco solubles. A este grupo de determinaciones volumétricas pertenecen los métodos para la determinación de cloruros, yoduros, bromuros, cianuros, la determinación de los precipitados pocos solubles obtenidos en la titulación de las sales de zinc con ferrocianuros potásico, los precipitados de fosfatos en el análisis de fertilizantes, los precipitados formados en los análisis de orina, etc.

Los métodos empleados en este tipo de análisis son:

a) Método de Volhard.Es una valoración de Ag+ con solución patrón de KSCN, el cual genera la formación de un precipitado blanco y cuando la reacción es completa la primera porción de tiocianato añadida forma un color rojo con el indicador de alumbre férrico.

b) Método de MohrEs una valoración del ión Cl- con nitrato de plata estándar y como indicador una sal soluble de cromato, cuando la precipitación del cloruro termina, el primer exceso de plata reacciona con el cromato para formar un precipitado rojo de cromato de plata.

c) Método de FajansEs la valoración de cloruros con solución patrón de nitrato de plata utilizando fluoresceína como indicador, cuando se añade una pequeña cantidad de nitrato de plata a una disolución de cloruro, éste se absorbe fuertemente sobre las partículas de cloruro de plata coloidal formada, alcanzado el punto estequiométrico el primer exceso de Ag+ atrae al anión de la fluoresceína dando un color rosado.

3

d) Método de Volhard indirectoEs un método indirecto cuyo fundamento es la adición de un exceso medido exactamente de nitrato de plata, el exceso de ión plata se valora por retroceso con solución patrón de sulfocianuro de potasio y alumbre férrico como indicador.

OBJETIVOS

Objetivo general Determinación de cloruros en diferentes muestras.

Objetivos específicos

Estandarización de valorantes (AgNO3, KSCN). Aplicación de los métodos argentométricos en las valoraciones de precipitación. Identificación de las concentraciones de los cloruros en las muestras valoradas.

METODOLOGÍA

Plan de muestreo

Procedimiento para la recolección de datos

Materiales y Reactivos

Bureta 50ml AgNO3 ≈ 0.0500MErlenmeyer 250ml KSCN ≈ 0.0500MAgitador magnético Dextrina 2%Magneto Indicador de diclorofluoresceínaPesa sustancias NaCl (estándar primario)Balanza analítica K2CrO4 5% p/vVarilla de agitación CaCO3

Matraz aforado 100ml, 1000mL Agua destiladaKCl Sulfato férrico amónico

Toma de muestras

Lote

Sal de Cocina

Pequeña muestra de laboratorio

Agua en bolsa

Pequeña muestra de laboratorio

Agua de la llave

Pequeña muestra de laboratorio

Muestras de Laboratorio

Mezcla de halogenuros

Pequeña muestra de laboratorio

4

KBr Agua en Bolsa (Brisa)HNO3 Sal de cocinaMétodo AnalíticoSe lleva a cabo la argentometría, aplicando diferentes métodos, como el de Fajans, Morh y Volhard, con los cuales se determina la concentración de cloruro en diferentes muestras estudiadas. La fundamentación de cada uno se explica en la introducción del informe. A continuación se muestra el procedimiento seguido para llevar a cabo la experiencia:

Estandarizaciones:

AgNO3 ≈ 0.0050 M

Metodo Fajans

1. Preparación de la solucion de estandar primario: 0.121g de NaCl disolver y transferir a un matraz aforado de 100 mL.

2. Agregar a un Erlenmeyer una alicuota de 50 mL de sln. NaCl + 5.00 mL Dextrina 2% + 10 gotas de indicador de diclorofluresceína.

3. Valorar con AgNO3 0.0050 M agitando vigorosamente.

Metodo Morh

1. Se toma la segunda alicuota de 50 mL de la solucion de

NaCl.

2. Agregar a un Erlenmeyer la alicuota de sln. de NaCl + 2mL de K2CrO4 5% p/v

3. Valorar con AgNO3 0.0050 M agitando vigorosamente.

Ensayo en blanco

1. Agregar a un Erlenmeyer 50mL de Agua destilada +

300mg de CaCO3 + 2mL de K2CrO4 5% p/v

2. Valorar con AgNO3 0.0050 M gota a gota.

5

Determinación de cloruros:

KSCN ≈ 0.0500 M

1. Agregar una alicuota de 25mL de AgNO3 0.0500 M y transferir a un Erlenmeyer de 250mL.

2. Al Erlenmeyer agregar 2 mL de HNO3 concentrado y 2 mL de solución indicadora de sulfato férrico amónico.

3. Valorar con KSCN agitando vigorosamente.

En una muestra de agua por el metodo de Morh.

Las muestras de agua fueron: agua tratada (brisa) y agua del grifo (la cual se toma luego de dejar salir el agua por 5 minutos)

A un Erlenmeyer se agrega una alicuota de 100mL + 2mL K2CrO4 5% p/v

Valorar con AgNO3 ≈ 0.0500 M

En una muestra de Sal de cocina por el metodo de Fajans

Se pesa 1.202g de sal de cocina, se disuelve y se transfiere a un matraz aforado de 1000mL y se diluiye hasta el aforo.

En un Erlenmeyer agregar una alicuota de 50mL de la solucion preparada + 5mL sln. Dextrina 2% + 10 gotas indicador Diclorofluresceína.

Valorar con AgNO3 ≈ 0.0500 M

6

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Realizando las diferentes valoraciones se obtienen los siguientes resultados para cada prueba:

Tabla 1. Datos experimentales.

Prueba V gast. de titulante* W o V de muestra V prueba blancoEstandarización de AgNO3 (Fajans)

20mL

NaCl (s.p.) 0.121gEstandarización de AgNO3 (Morh)

24mL 0.2mL

NaCl (s.p.) 0.139gDeterminación de cloruros en una muestra de agua de grifo

0.8mL 100mL 0.2mL

Determinación de cloruros en una muestra de agua Brisa

100mL 2mL 0.2mL

Determinación de cloruros en sal de cocina

20.6mL 1.202g

Determinación de una mezcla de halogenuros

Alícuota de 25mL1.002g / alícuota de

50mL

V de KSCN en retroceso

3.4mL

* Si no se especifica el titulante, se hace referencia a el AgNO3

En una mezcla de halogenuros por metodo indirecto de Volhard.

Se pesan 0.502 y 0.500g de KBr y KCl, se disuelven hasta 50 mL en un Erlenmeyer

Se agrega 10mL de HNO3 5.00 M + 25mL de AgNO3 0.0500M + CH3Cl con agitación vigorosa. Adicionar 2mL de sulfato ferrico amonico

Valorar con KSCN ≈ 0.0500 M

7

Cálculos

Concentración de AgNO3 por método de Morh

0.0695 g

NaCl∗1mol NaCl58.4 g NaCl

∗1mol AgNO3

1mol NaCl∗1

0.0238 L AgNO3

=0.0500MAgNO3

El peso 0.0695g NaCl son los gramos de NaCl que hay en una alícuota de 50 mL de NaCl preparada con 0.139g hasta 100 mL.

CAgNO3 = 0.0500 (±7,1335*10-3)M Incertidumbre adquirida del grupo 5.

Concentración de AgNO3 por método de Fajans

0.0695 g

NaCl∗1mol NaCl58.4 g NaCl

∗1mol AgNO3

1mol NaCl∗1

0.0200 L AgNO3

=0.0595MAgNO3

Se promedian las concentraciones de AgNO3 calculada por los dos métodos enunciados y se trabaja con esa concentración promedio: 0.0547 (±3.5667*10-3) M

Concentración de KSCN

0.0547 (±3.5667∗10−3)mmol AgNO3

mL AgNO3

∗1mmolKSCN

1mmol AgNO3

∗25 (±0.022 )mLAgNO31

25.4 (±0.0123 )mLKSCN=¿

0.0538 (±3.6192∗10−3 )M KSCN

Determinación de cloruros en una muestra de agua de grifo

8

0.0547 (±3.5667∗10−3 )mmol AgNO3

mLAgNO3

∗0.6 (±2.0155∗10−3 )mLAgNO3∗mmolCl−¿

mmol AgNO3

∗0.0354mgCl−¿

mmol

Cl−¿∗1100mgmuestra

∗1mL

1mgmuestra∗106=11.6182(±1.2046) ppmCl−¿ ¿¿

¿¿

Determinación de cloruros en una muestra de agua tratada (Brisa)

0.0547 (±3.5667∗10−3 )mmol AgNO3

mLAgNO3

∗1.8 (±0.0176 )mL AgNO3∗mmolCl−¿

mmol AgNO3

∗0.0354mgCl−¿

mmol

Cl−¿∗1100mLmuestra

∗1mL

1mgmuestra∗106=34.8548(±2.2981) ppmCl−¿¿¿

¿¿

Determinación de cloruros en sal de cocina

Primeramente se calcula el peso de muestra en una alícuota de 50 mL tomada de una solución preparada con 1.202g de sal de cocina en 1000mL de agua. (** La muestra se toma de un matraz aforado de 1000mL, del cual se aprecia que la preparación de la solución de la sal no fue correcta pues se presenta un volumen muy por encima al que marca el aforo, por lo tanto el cálculo del peso en la muestra de la alícuota es aproximado)

50mLmuestra∗1.202 (±0.001 )g sal cocina

1000 (±0.60 )mLmuestra=0.0601 (±6.1646∗10−5 )g sal decocina

% Cl-:

0.0547 (±3.5667∗10−3 )mmol AgNO3

mLAgNO3

∗20.6 (±0.0256 )mLAgNO3∗mmolCl−¿

mmol AgNO3

∗0.0354mgCl−¿

mmolCl−¿∗1

0.0601 (±6.1646∗10−5 )g sal decocina∗100=66.3717(± 4.3290)%Cl−¿ ¿¿

¿¿

%NaCl

0.0547 (±3.5667∗10−3 )mmol AgNO3

mLAgNO3

∗20.6 (±0.0256 )mL

AgNO3∗mmol NaClmmol AgNO3

∗0.0584mgNaCl

mmol NaCl∗1

0.0601 (±6.1646∗10−5 )g sal decocina∗100=109.4946 (7.1416 )%NaCl∗¿

Determinación de una mezcla de halogenuros

De la solución preparada de la muestra de halogenuros se toma una alícuota de 25mL de la cual se calcula la masa de muestra en esta:

w muestra=1.02(±0.001)g

500mL∗50mL=0.102(±1∗10−4)g→102 (±0.1)mg

9

Eq AgNO3 = Eq Cl- + Eq KSCNmmol AgNO3 = mmol Cl- + mmol KSCN0.0547 (±3.5667*10-3)M * 25(±0.022)mL = mmol Cl- + 0.0538 (±3.6192*10-3)M * 3.4(±1.0165*10-3)mLmmolCl−¿=0.0547 (± 3.5667∗1 0−3 )M∗25mL (±0.022 )−0.0538(±3.6192∗10−3)M∗3.4 (±1.0165∗10−3)mL=1.1846 (± 0.0641)mmol Cl−¿¿¿ %Cl

−¿=PM∗mmol Cl−¿

wmuestra¿¿

%Cl−¿= 35.453mg

mmol∗1.1846(± 0.0641)mmol Cl−¿

102(± 0.1)mg∗100=41.1741 (± 2.2228 ) %Cl−¿ ¿¿ ¿

%Br- = 100% - 41.1741 (±2.2228 ) %Cl−¿¿= 58.8259 (±1.8945)% Br-

CONCLUSIONES

De acuerdo a las valoraciones realizadas se determinan las siguientes cantidades de cloro para cada una de las siguientes muestras, valorando con AgNO3 0.0547 (±3.5667*10-3) M y KSCN

0.0538 (±3.6192∗10−3 )M.

Cloruros en:Agua de Grifo: 11.6182 (±1.2046 ) ppmCl−¿¿

Agua Tratada Brisa: 34.8548(±2.2981) ppmCl−¿ ¿

Porcentaje de:Cl- sal de cocina: 66.3717(±4.3290)%NaCl Sal de cocina:109.4967(±7.1416)%Cl- Mezcla problema: 41.1741 (±2.2228 ) %Br- Mezcla problema: 58.8259 (±1.8945)%

PREGUNTAS

1. ¿Qué sucedería si la valoración de cloruros por el método de Morh se efectúa a un pH menor de 4,00 y a un pH mayor de 11,00? Anote las posibles ecuaciones.

La solución necesita ser neutral, o casi neutral, pH 7-10, debido a que el hidróxido de plata se forma a pH alto, mientras que el cromato forma Cr2O7

2- a pH bajo, reduciendo la concentración de iones cromato, y retardando la formación del precipitado que sirve como indicador durante la titulación.

Las posibles reacciones en cada uno de los casos de pH son:

Ag+ + HO- → AgOH↓

2CrO4 2- + 2H+ → Cr2O7 2- + H2O

10

2. Explicar por qué en el método Morh, se realiza un ensayo en blanco.

Mediante un ensayo en blanco se subsana el error de valoración. Se mide el volumen de disolución valorada de AgNO3 que es preciso gastar para dar una coloración perceptible a un volumen de agua destilada que contiene la misma cantidad de indicador que el que se utiliza en la valoración. El volumen así determinado se debe restar al volumen de disolución valorada gastado en la determinación.

3. ¿Por qué la valoración por el método de Volhard debe realizarse en un pH acido?

La titulación debe llevarse a cabo en medio ácido para evitar la precipitación del hierro (III) como óxido hidratado.

4. ¿Por qué una determinación del ion yoduro por el método de Volhard requiere menos pasos que una determinación por el mismo método de (a) ion carbonato, (b) ion cianuro?

En el método indirecto podemos encontrar un error serio si la sal de plata del anión que se va a determinar es más soluble que el tiocianato de plata. Durante la determinación de ioduro mediante el método indirecto de Volhard, la reacción con el tiocianato no ocasiona ningún problema debido a que el ioduro de plata es mucho menos soluble que el tiocianato de plata. En los casos de iones como CN-, CO3

2-, que son más solubles que el tiocianato de plata, se debe hacer una filtración de la sal de plata formada antes de realizar la valoración por retroceso, debido a que se tiende a re-disolverse de acuerdo con la siguiente reacción:

AgCl (s) + SCN- ↔ AgSCN (s) + Cl-

5. ¿Por qué la carga en la superficie de las partículas de precipitado cambia de signo en el punto de equivalencia de una valoración?

Cuando se adiciona nitrato de plata a una solución de cloruro de sodio, las partículas de cloruro de plata finamente divididas tienden a retener en su superficie (adsorber) algunos iones cloruro de los que se encuentran en exceso en la solución. Se dice que estos iones cloruro forman la capa primaria adsorbida que ocasiona que las partículas coloidales de cloruro de plata estén cargadas negativamente. Después, estas partículas tienden a atraer iones positivos de la solución para formar una capa de adsorción secundaria retenida con menos fuerza:

(AgCl) · Cl- ░ M+ Capa ░ Capa Cloruro

Primaria ░ secundaria en exceso

Si continuamos adicionando nitrato de plata hasta que los iones plata estén en exceso, estos iones desplazarán a los iones cloruro de la capa primaria.

[NOTA: Un precipitado tiende a absorber con mayor rapidez aquellos iones que forman un compuesto insoluble con uno de los iones de la red. Así, los iones cloruro o los iones plata se absorberán más rápido en un precipitado de cloruro de plata que, digamos, los iones sodio o nitrato.]

11

Entonces, las partículas se cargan positivamente y los aniones de la solución son atraídos para formar la capa secundaria:

(AgCl) · Ag+ ░ X- Capa ░ Capa Plata

Primaria ░ secundaria en exceso La fluoresceína es un ácido orgánico débil que podemos representar como HFl. Cuando se adiciona fluoresceína al Erlenmeyer de la titulación, el anión, Fl-, no se adsorbe en la superficie del cloruro de plata coloidal siempre y cuando los iones cloruro estén presentes en exceso. Sin embargo, cuando los iones plata están en exceso, los iones Fl- pueden ser atraídos a la superficie de las partículas cargadas positivamente:

(AgCl) · Ag+ ░ Fl-

6. En uno de los métodos de Volhard modificados, un químico no recubrió completamente el precipitado de AgCl con un solvente orgánico. CCl4 o CHCl3. ¿su resultado fue alto, bajo, correcto? Razónese esa respuesta.

AgCl (s) + SCN- ↔ AgSCN (s) + Cl-

La constante de equilibrio de esta reacción está dada por la relación de la constante del producto de solubilidad del cloruro de plata a la del tiocianato de plata. Puesto que la constante del primero es mayor que la del segundo, la reacción anterior tiene una fuerte tendencia a ir de izquierda a derecha. De esta forma, el tiocianato se consume no sólo por el exceso de iones plata, sino también por el precipitado de cloruro de plata en sí. Si esto llega a suceder, en el análisis de cloruro de obtendrán resultados bajos.

7. ¿Para qué se utiliza la Dextrina o el polietilenglicol en la valoración por el método de Fajans?

Para que las partículas de cloruro de plata tengan dimensiones coloidales se añade dextrina que evita la coagulación.

8. ¿Qué sucede si la valoración por el método de Fajans se lleva a cabo bajo la luz directa del sol?

La valoración debe efectuarse con luz tenue debido a la fotosensibilidad del haluro de plata. La acción fotoquímica es especialmente intensa sobre las partículas muy pequeñas que son necesarias para que tenga acción el indicador de adsorción.

BIBLIOGRAFIA

V.N. ALEXÉIEV. Análisis Cuantitativo. Editorial MIR MOSCÚ. Edición 1 1976.

AYRES, GILBERT H. análisis químico cuantitativo. México D.F.: editorial Harla; 1970.

12

SKOOG, D.; WEST, D.; HOLLER, J.; CROUCH, S.; Fundamentos de química analítica. México D.F.: editorial Thomson; 2001.

13