VOLUMETRAS Introduccin a los mtodos volumtricos de anlisis

Introduccin a los mtodos volumtricos de anlisis

VOLUMETRA:Mtodo de anlisis que consiste en la medida precisa del volumen de un reactivo en disolucin de concentracin perfectamente conocida preciso para reaccionar estequio-mtricamente con el analito contenido en la muestra.

Nomenclatura*Agente valorante: Sustancia en disolucin de concentracin conocida (estndar).*Punto Final (P.F.) : momento en el que se visualiza o detecta elpunto de equivalencia (p.e.) de la reaccin volumtrica.*Indicador : sustancia o tcnica que visualiza o detecta elpunto de equivalencia.*Error volumtrico : p.F # p.e.

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Fundamento:La reaccin volumtrica ha de ser completa y estequio-mtrica.El volumen de la disolucin de analito (sustancia a valorar)debe de ser fcilmente manejable (0.1mL)El valorante se adiciona progresivamente de forma quesu consumo se monitoriza fcilmente.( Vc Nc=VcNx)!No es posible valorar cantidades pequeas, trazas de analitoTcnicas volumtricasEl agente valorante se dispone en una buretaEl analito se dispone junto con el indicador en el matrazvolumtrico ( Erlenmeyer).Volumetra directa: se usa el procedimiento convencionalVolumetra inversa (por retroceso): se aade excesoconocido de valorante y se valora el exceso por retroceso.

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INSTRUMENTACINMaterial volumtrico:PipetasBuretaMatracesAgitadores

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buretasoporte buretaagitador magnticomatraz ErlenmeyerInstrumentacin volumtrica

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Material Volumtrico

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probetamatrazErlenmeyer vaso deprecipitadospipeta graduadaMATERIAL VOLUMETRICO GRADUADO

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MATERIAL VOLUMETRICO AFORADOmatraz aforadoburetapipeta aforadapipeta automtica

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Definiciones importantesPunto de equivalencia: punto en el que la cantidad de agente valorante y de sustancia valorada, coinciden estequiomtricamentePunto final: punto experimental en el que se detecta el punto de equivalencia.Indicador: sustancia o tcnica que permite visualizar o detectar el punto finalSi ambos puntos no coinciden tiene lugar el error volumtrico

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Caractersticas de la reaccin volumtricaR + X

RXSelectivaEstequiomtricaRpidaCuantitativa ( se complete en un 99.9%)Punto final detectableEstos requisitos son comunes a cualquier mtodo qumico!

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Clasificacin de las volumetrasVolumetras cido-base (protolticas)Volumetras de precipitacinVolumetras REDOXVolumetras de complejacin (complexometras,quelatometras)Requisitos de la reaccin volumtrica:1. Constantes elevadas2. Cinticas favorables3. Indicadores adecuadosSIEMPRE SE REQUIEREN ESTNDARES!

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UNOS EJEMPLOSHAc + OH- Ac- + H2O

Mg2+ + Y4- MgY2-

Fe2+ + Ce4+ Fe3+ + Ce3+

Ag+ + Cl- AgCl(s)

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Caractersticas comunes de las volumetras1 Es preciso disponer de estndares del agente valorante.

2 Es preciso disponer de un sistema indicador del punto final (qumico o instrumental).

3 Se hace necesario conocer la curva de valoracin: representacin grfica de la variacin de concentracin de la sustancia valorada (analito) con las cantidades crecientes (volumen) de agente valorante c = f(v) o % (valoracin) = f(v) Debe presentar saltos ntidos en las proximidades del P.E.* A veces se representa la funcin pC = -logC frente a volumen aadido

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CURVAS DE VALORACINSe representa la propiedad medida: S en funcin del volumen de valorante, se obtienen:Curvas sigmoideas.Curvas en V.S = k C**S=f(c)*Tcnicas Indicadoras Instrumentales

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volumenCurva sigmoidal

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SP.F.

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S

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S

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INDICADORES*Son sustancias qumicas que ponen de manifiesto mediante algn tipo de cambio visible (color) el punto final de la valoracin en las proximidades del P.E. (INDICADORES QUMICOS).

*Tcnicas instrumentales que permiten seguir el cambio de un reactivo en el transcurso de la valoracin (ESPECTROFOTOMETRA, POTEN- CIOMETRA, AMPEROMETRA. etc)FUNDAMENTO:*Reaccionan con el agente valorante, produciendo el cambio sensible.

* Algn reactivo posee una propiedad caracterstica ( elctrica: E, ptica- espectroscpica: Absorbancia) que experimenta un cambio brusco en el ( entorno del P.E).Analito + valorante P.E.

Indicador(I) + valorante Producto de IColor A color B

(1)(2): reaccin completa: reaccin incompleta

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incoloro

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Estndares o patronesEl agente valorante siempre ha de ser de concentracin conocida y constante!Esto requiere el uso necesario de estndares o patronesEstndares primarios:Son sustancias de elevadapureza cuyas disoluciones deconcentracin conocida y Cte..se consigue por pesada decantidad conocida llevada avolumen fijo.Con estos patrones se preparan las disoluciones de valorante o se utilizan para estandarizar el agente valorante que se precisa utilizar!

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Estndares o patronesPropiedades ideales de un estndar primarioSon materiales de elevadsima purezaSon estables al aire y en disolucinNo son higroscpicosRelativamente baratosPesos moleculares elevadosSolubles en el medio de la valoracinReaccionan rpida, selectiva y estequiomtrica- mente con el analito o agente valorantePocas sustancias renen todos esos requisitos!

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Estndares secundariosCuando no se encuentra un material de referenciade suficiente pureza para valorar el analito, es precisoutilizar como agente valorante un segundo material dereferencia. (estndar secundario)Este segundo material, cuya disolucin no presentauna concentracin fija y constante, precisa de unavaloracin con un patrn primario (estandarizacin)Conclusin:En todo mtodo volumtrico es posibleencontrar el agente valorante ms adecuadode uno u otro tipo.

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DISOLUCIN PATRN PRIMARIODISOLUCIN PATRN SECUNDARIOTomar una masa exactamente conocida del soluto (slido patrn primario) y disolverlo en un volumen determinado conocido con exactitud (en un matraz aforado)Pesar una masa aproximada del soluto, disolverlo en un volumen tambin aproximado y determinar la concentracin de la disolucin resultante por valoracin utilizando un patrn primario.Preparacin de disoluciones

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Clculos volumtricosSon siempre sencillos y requieren:

El buen uso y manejo de concentraciones anliticasEl conocimiento de la estequiometra de la reaccin volumtrica en la que se sustenta el mtodo.*Establecer adecuados balances de masasFormas habituales de expresar la concentracinMolaridadgr/Lppm (mg/L)Normalidadgr/mLppb (g/L)Con uno u otro tipo de concentraciones los clculosprecisos, son simples y al final persiguen determinarla cantidad de analito en funcin del volumen de valoranteconsumido en la reaccin volumtrica.

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Factor de valoracin (f)*En anlisis rutinarios volumtricos dicho factor es importante por que permite simplificar mucho los clculos finales y facilita un procedimiento rpido para calcularla cantidad de analito en la muestra.*El factor de valoracin establece la equivalencia entre el volumen de valorante y la cantidad de sustancia que se est valorando.La expresin mas frecuente de f es:f = mg analito/mL valorante consumido

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EXPRESIN DE LA CONCENTRACIN (I)MOLARIDAD (M): nmero de moles de soluto disueltos en un litro de disolucin.MASA/VOLUMEN (g/L, kg/L): masa de soluto disuelta en un volumen de disolucin.NORMALIDAD (N): nmero de equivalentes de soluto disueltos en un litro de disolucin.

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PORCENTAJE MASA EN MASA (% m/m): masa de soluto expresada en gramos, disuelta en 100 g de disolucin.PORCENTAJE MASA EN VOLUMEN (% m/v): masa de soluto expresada en gramos, disuelta en 100 mL de disolucin.EXPRESIN DE LA CONCENTRACIN (II)PARTES POR MILLN (ppm): masa de soluto expresada en mg, disuelta en 1 kg de disolucin (1 000 000 de mg).PARTES POR BILLN (ppb): masa de soluto expresada en g, disuelta en 1 kg de solucin (1 000 000 000 de g).

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Procedimiento generalDatos necesarios:* peso o volumen de muestra disuelta* concentracin del valorante* volumen consumido hasta el P.F.Pasos necesarios:*pesar una cantidad de muestra (si es slida) y disolver en volumen conocido*valorar una alcuota de la disolucin (Va) del analito con el patrn de referencia ms adecuado.

Si se usan normalidades la ecuacin: VaNx =Vc Cc y el factor f son muy tilesen el clculo final.Nota

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Caractersticas analticas de los mtodos volumtricosSelectividad: est vinculada a las caractersticas de la reaccin volumtrica y al tipo de indicador.Sensibilidad: son mtodos que se usan para componentes slo mayoritarios (10-2M).Exactitud: est vinculada a las medidas de peso y volumen y al buen uso de clculos ( son bastante exactos).Precisin: es buena ( 2%)*Estos mtodos se requieren con frecuencia en la estandarizacin de patrones y el calibrado de instrumentos analticos.*Algunos de ellos ( mtodo de Kjeldhal..etc) forman parte del arsenal analtico de mtodos propuestos por el protocolo internacional de normas de anlisis qumico.

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Los mtodos volumtricos son mtodos sencillos que confrecuencia se utilizan en anlisis rutinarios de componentesmayoritarios de muestras en las que el analito posee:Propiedades cido-basePropiedades REDOXo bien se puede incorporar a la estructura de un COMPLEJOcon elevado grado de selectividad.Finalmente son mtodos relativamente rpidos, fcilmenteautomatizables, cuya precisin viene dada por la del materialvolumtrico utilizado.La muestra ha de estar disuelta!!

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