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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS FACULTAD DE CIENCIAS PURAS Y NATURALES CARRERA DE CIENCIAS QUÍMICAS

NOMBRE: SILVIA EUGENIA RAMOS PAREDES DOCENTE: LIC. CARLOS SANTELÍCES MATERIA: LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA II FECHA DE ENTREGA: 5/12/2011

LA PAZ-BOLIVIA

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TITULACIONES DE OXIDO-REDUCCION

1. OBJETIVOS.1.1 OBJETIVO GENERAL. Aplicar los conceptos de óxido-reducción utilizando el método de Dicromatometría. 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS. - Determinar la concentración de Fe⁺² en una solución desconocida por el método de Dicromatometria . - Determinar la concentración de Fe⁺² en una solución de grampas por el método de Dicromatometria. - Determinar la concentración de etanol en solución por el método de Dicromatometria. 2. FUNDAMENTO TEORICO.Los fenómenos de óxido-reducción juegan un rol muy importante tanto en los seres vivos, como en las operaciones industriales y en el análisis químico. La respiración, los equilibrios intracelulares, las fermentaciones, la corrosión, las reacciones de formación de aleaciones, así como en ciertos procesos de decoloración o de desinfección son fenómenos de óxido-reducción. TEORÍA ELECTRÓNICA DE LA ÓXIDO-REDUCCIÓN OXIDANTE: es toda partícula capaz de captar electrones, por ejemplo: MnO₄¯ +5 e¯

Mn²⁺

En general: a Ox₁ +n₁ e¯

b Red₁

REDUCTOR: es toda partícula capaz de liberar electrones, por ejemplo: Fe²⁺

Fe³⁺ + 1 e¯

c Red₂

d Ox₂ +n₂ e¯

En general:

A toda partícula oxidad le corresponde una partícula reducida, mientras mayor sea la afinidad de una partícula por los electrones, mayor seria su poder oxidante, mientras que el poder reductor de la partícula reducida que se genere a partir de esta será menor e inversamente. OXIDACIÓN: es la reacción durante la cual, una partícula pierde electrones, por ejemplo, el cobre es oxidado por el oxígeno, según la reacción que puede representarse por:

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REDUCCIÓN: es la reacción durante la cual, una partícula gana electrones, por ejemplo, la reducción del óxido de cobre por el hidrógeno, que puede representarse por:

En realidad, se trata de la reducción del Cu²⁺ y de la oxidación del H₂ ↑, ninguna partícula puede oxidarse, es decir perder electrones, sin que otra se reduzca, captando esos mismos electrones. TITULACION OXIDO REDUCCION: Las titulaciones de óxido-reducción o redox involucran reacciones en la que produce una transferencia de electrones entre la substancia reaccionante y la titulante. Muchas reacciones redox pueden utilizarse para esta finalidad, siempre que el equilibrio se establezca velozmente luego de cada adición de solución titulante y que exista una técnica de indicador capaz de localizar el punto de equivalencia estequiométrica con razonable exactitud. Debido a la gran cantidad de reacciones de óxido-reducción que pueden adaptarse, existen muchos más métodos de titulación redox empleados análisis volumétricos. Muchas titulaciones redox se realizan empleando indicadores que, al virar su color, determinan con buena exactitud los puntos de equivalencia de dichas titulaciones. SISTEMAS INDICADORES PARA TITULACIONES DE OXIDOREDUCCION Existen varios sistemas de indicadores que pueden utilizarse para localizar, con razonable exactitud, los puntos de equivalencia de dichas titulaciones. TITULANTE COMO INDICADOR: Cuando se utilizan soluciones de titulante de color intenso en punto final imparte a la solución. La concordancia entre el punto final y equivalente, dependerá considerablemente, tanto de la intensidad del color de la solución titulante como de todo efecto enmascarante que pueda introducir la solución titulada (color, turbiedad, etc.). un caso típico es aquel en el que se emplea una solución de permanganato como titulante. INDICADORES INTRNOS DIFERENTES DE LAS SUBSTANCIAS INDICADORAS DE ÓXIDO-REDUCCIÓN: Un ejemplo de estos es, el tiocianato puede emplearse como indicador, para el Fe³⁺, el color rojo del Fe(SCN)²⁺ aparece a valores de Fe³⁺ aproximadamente de 5*10¯¶. En las titulaciones con Yodo puede emplearse almidón como indicador, ya que reacciona con éste para formar un complejo almidón-Tri yoduro de color azul. ORTOFENANTROLINAS: Los compuestos orgánicos conocidos como 1,2-fenantrolina (u ortofenantrolinas) forman complejos de color intenso y muy estable con hierro. Y algunos otros iones. DIFENILAMINA Y OTROS COMPUESTOS AFINES: la reacción del indicador implica la transformación en violeta de difenilbencidina.

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PUNTO EQUIVALENTE: El punto de equivalencia o punto estequiométrico, de una reacción química se produce durante una valoración química cuando la cantidad de sustancia valorante agregada es equivalente estequiométricamente a la cantidad presente del analito o sustancia a analizar en la muestra, es decir reacciona exactamente con ella. PUNTO FINAL: Se caracteriza por un cambio brusco en una propiedad física o química dela solución. Es el punto donde termina la titulación, esta se la señala mediante una técnica indicadora. BLANCO DE LA TITULACIÓN: El blanco es una solución que contiene todos los componentes de una matriz en la titulación, menos el analito que se va analizar. ESTANDARIZACIÓN: La Estandarización o normalización: proceso mediante el cual se determina la concentración a la solución estándar. Se utiliza para titular una muestra de patrón primario. PATRÓN PRIMARIO: un Patrón primario es un reactivo de alto grado de pureza que se utiliza directa o indirectamente para preparar la solución estándar. Este debe tener las siguientes características: - Debe tener un alto grado de pureza. - No ser higroscópico ni fluorescente, estable en el aire. - Fácil de obtener y barato - Razonablemente soluble y alto peso molecular, etc. SOLUCIÓN PATRÓN: Las soluciones patrón tienen un lugar muy importante en los métodos de análisis por titulación. Por esta razón es necesario tomar en cuenta las propiedades que se desean, en estas titulaciones. La solución patrón ideal para un análisis por titulación deberá: Ser suficientemente estable para que solo sea necesario determinar una vez su concentración. Reaccionar rápido con el analito para reducir al mínimo el tiempo requerido entre las adiciones del reactivo. Reaccionar completamente con el analito para que alcance satisfactoriamente el punto final. Reaccionar en forma selectiva con el analito para que esta reacción pueda describirse por una simple ecuación balanceada. NÚMERO O GRADO DE OXIDACIÓN(N.O): el número de oxidación de una partícula expresa su estado de oxidación. Se obtiene su valor suponiendo que todos los enlaces de la molécula son electrovalentes y que el átomo más electronegativo es el que se porta la carga negativa. Por ejemplo, en el caso del anhídrido sulfuroso (SO₂) el azufre tiene un número de oxidación de 4⁺ ya que el oxígeno es más electronegativo que es el azufre, por lo que lleva carga negativa. Así, S´⁺O₂²⁻. ESTABLECER EL PUNTO FINAL: En las titulaciones con solución de dicromato de potasio se puede establecer el punto final, mediante tres métodos: I. Con indicador externo II. Con indicador interno III. Potencio métricamente MÉTODOS QUE EMPLEAN DICROMATO: Puede emplearse en muchas titulaciones que habitualmente emplean permanganato como titulante , a pesar que el dicromato posee un potencial de reducción significativamente menor . las soluciones de dicromato de potasio son en extremos estables, y de ordinario no se requieren nuevas

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valoraciones a lo largo de la vida normal de la solución . Puede emplearse medios de ácido sulfúrico ,clorhídrico y perclórico diluidos en las titulaciones con dicromato. 3. PARTE EXPERIMENTAL.3.1 MATERIALES: - 2 Pipeta graduadas de 5ml - 1 bureta 25 ml con soporte universal - 3 matraz Erlenmeyer 250 ml - 1 matraz aforado 500 ml - 1 piseta - 1 balanza analítica electrónica - 1 gotero - 1 pipeta volumétrica de 10ml - 1 vaso de precipitado de 100ml - 1 cepillo - 1 porta bureta - 1 espátula - 2 matraz aforado de 250 ml - 1 matraz aforado de 50 ml - 1 pro pipeta - 1 varilla de vidrio1 probeta de 100 ml - Una hornilla eléctrica. 3.2 REACTIVOS: - 2.4328 g Dicromato de potasio. - 0.5 ml de etanol concentrado. - O.5014 g de grampas. - Agua destilada. - 3 ml Ácido sulfúrico. - 1 ml de ácido difenilaminosulfónico . - Solución desconocida. 3.3 PROCEDIMIENTO: PREPARACION DE SOLUCIONES.PREPARACION DE SOLUCION DE ETANOL: -

Medir 0.5 ml de etanol concentrado y llevarla a un matraz aforado de 250ml. Aforar con agua destilada a 250 ml. Etiquetar.

PREPARACION DE LA SOLUCION DE GRAMPAS: -

Pesar 0.5 g de grampas (aprox.) llevar a un vaso de precipitados. Agregar ácido sulfúrico (que atacara a las grampas para disolverlas). Calentar el matraz con la solución de las grampas, hasta disolver por completo las grampas (este proceso puede llevar tiempo). Una vez disueltas las grampas enfriar, si es necesario filtrar. Llevar la disolución de grampas a un matraz aforado y aforar a 250ml con agua destilada. Finalmente etiquetar.

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PREPARACION DE LA SOLUCION DE DICROMATO DE PITASIO (0.1N): -

Pesar 2.4328g de dicromato de potasio y transferirlo a un vaso de precipitados para su la disolución. Agregar una cantidad de agua, Agitar con una varilla hasta disolución de la sal de dicromato de potasio. Pasar esta solución a un matraz aforado y aforar a 500 ml con agua destilada. Y finalmente etiquetar.

DETERMINACION DE LA CONCENTRACION DE Fe⁺² EN UNA SOLUCION DESCONOCIDA. -

Realizar primero el blanco de la titulación. Llenar la bureta con solución de dicromato de potasio estándar. Medir 10 ml de solución desconocida y llevarla a un matraz Erlenmeyer. Agregar a éste 0.5 ml de ácido sulfúrico concentrado, y tres gotas de indicador de di fenilamina, agitar. Valorar con la solución de dicromato de potasio estándar hasta una coloración violeta-azulado. Anotar el volumen gastado de dicromato de potasio estándar y realizar el procedimiento por duplicado.

DETERMINACION DE LA CONCENTRACION EN LA SOLUCION DE GRAMPAS (Fe⁺²). -

Realizar el blanco de la titulación. Llenar la bureta con solución de dicromato de potasio estándar. Medir 10 ml de solución de grampas y llevarla a un matraz Erlenmeyer. Agregar ½ ml de ácido sulfúrico concentrado, y tres gotas de indicador de di fenilamina, agitar. Valorar con la solución de dicromato de potasio estándar hasta una coloración violeta-azulado Anotar el volumen gastado de dicromato de potasio estándar y realizar el procedimiento por duplicado.

DETERMINACION DEL PORCENTAJE EN PESO DE ETANOL EN ALCOHOL DE 96º. -

Realizar el blanco de la titulación. Llenar la bureta con solución de dicromato de potasio estándar. Medir 10 ml de solución de etanol y llevarla a un matraz Erlenmeyer. Agregar con una pipeta graduada 15 ml de dicromato de potasio en exceso. Agregar ½ ml de ácido sulfúrico concentrado. Agregar con una pipeta 20 ml de solución de Fe⁺². Agregar 3 gotas de indicador de di fenilamina. Valorar con la solución de dicromato de potasio estándar hasta una coloración violeta-azulado Anotar el volumen gastado de dicromato de potasio estándar y realizar el procedimiento por duplicado. 3.4 FLUJOGRAMAS

DETERMINACION DE LA CONCENTRACION DE Fe⁺² EN UNA SOLUCION DESCONOCIDA.

SOLUCION DESCONOCIDA - Llenar la bureta con solución de K₂Cr₂o₇ estándar. - medir 10 ml de la solución problema y transferirla a un matraz Erlenmeyer, agregar a éste 0.5 ml de ácido sulfúrico concentrado, y tres gotas de indicador de di fenilamina, agitar. - Valorar con la solución de K₂Cr₂o₇ estándar hasta el viraje de color 6

Verde a violeta azulado. Anotar el volumen gastado deK₂Cr₂O₇ realizar este procedimiento por duplicado. DETERMINACION DE LA CONCENTRACION EN LA SOLUCION DE GRAMPAS (Fe⁺²).

(Fe⁺²) EN SOLUCION DE GRAMPAS -Llenar la bureta con solución de K₂Cr₂o₇ estándar . - medir 10 ml de la solución de grampas y transferirla a un matraz Erlenmeyer, agregar a éste 0.5 ml de H₂SO₄ (concentrado) y tres gotas de indicador de di fenilamina, agitar. - Valorar con la solución de K₂Cr₂o₇ estándar hasta el viraje de color Verde a violeta azulado. Anotar el volumen gastado de K₂Cr₂O₇ realizar este procedimiento por duplicado. DETERMINACION DEL PORCENTAJE EN PESO DE ETANOL EN ALCOHOL DE 96º.

SOLUCIÓN DE ETANOL - Llenar la bureta con solución de K₂Cr₂o₇ estándar. - medir 10 ml de la solución de etanol y transferirla a un matraz Erlenmeyer, agregar a éste 0.5 ml de ácido sulfúrico concentrado, y tres gotas de indicador de di fenilamina, agitar. - Agregar con una pipeta graduada 15 ml de K₂Cr₂o₇ en exceso. - agregar 20 ml de de solución de Fe⁺². - Valorar con la solución de K₂Cr₂o₇ estándar hasta el viraje de color Verde a violeta azulado. Anotar el volumen gastado de K₂Cr₂O₇ realizar este procedimiento por duplicado. 4. DATOS CALCULOS Y RESULTADOS.DATOS. Vgastado para el blanco= 0.1 ml DETERMINACION DE LA CONCENTRACION DE Fe⁺² EN UNA SOLUCION DESCONOCIDA.

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Nº

Volumen de Fe⁺² (ml)

Ácido sulfúrico concentrado (ml)

10 10

0.5 0.5

1 2 Modelo de cálculo:

Volumen gastado de dicromato de potasio (ml) 8.6 8.5

Volumen corregido de dicromato de potasio 8.5 8.4

0.085 N Para el segundo dato se tiene una concentración: 0.084 N Con un promedio de: 0.0845 N DETERMINACION DE LA CONCENTRACION EN LA SOLUCION DE GRAMPAS (Fe⁺²). DATOS. Vgastado para el blanco= 0.1 ml Nº

1 2 Modelo de cálculo:

Volumen de solución de grampas(ml) 10 10

Ácido sulfúrico concentrado (ml) 0.5 0.5

Volumen gastado de dicromato de potasio (ml) 8.7 8.6

Volumen corregido de dicromato de potasio 8.6 8.5

Para el segundo dato se tiene una concentración: 0.086 N Con un promedio de: 0.0855 N DETERMINACION DEL PORCENTAJE EN PESO DE ETANOL EN ALCOHOL DE 96º. DATOS. Vgastado para el blanco= 0.1 ml Nº

Volumen de Ácido sulfúrico Volumen de Volumen de Fe²⁺ Volumen corregido solución de concentrado (ml) K₂Cr₂o₇ en (ml) de dicromato de etanol (ml) exceso(ml) potasio (ml) 1 10 0.5 15 20 7.3 2 10 0.5 15 20 7.2 Con la oxidación del alcohol se logró obtener etanaldehido, la reacción de la oxidación de etanol a acetaldheido con dicromato es: 3C₂H₅OH+ Cr₂O₇¯²+ 8H⁺ → 3CH₃CHO +2Cr⁺³ +7 H₂O

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Y la reacción de oxidación de hierro (II) a hierro (III) con dicromato es la siguiente: Cr₂O₇¯²+ 14H⁺+ 6Fe⁺² → 2 Cr⁺³+ 6 Fe⁺³+7 H₂O Cálculo para la masa de etanol: Primero se calculará lo moles totales de K₂Cr₂o₇: (15+7.3) ml K₂Cr₂o₇ *0.0992 Eq-g K₂Cr₂o₇* 1 mol K₂Cr₂o₇ = 1000 ml K₂Cr₂o₇

3.7*10¯´ mol K₂Cr₂O

* 6 Eq-g K₂Cr₂o₇

Moles consumidos por el hierro (II): 20 ml Fe⁺²* 0.0845 Eq-gFe⁺² *1 Eq-g K₂Cr₂o₇ *1 mol K₂Cr₂o₇= 2.82*10¯´ mol K₂Cr₂o₇ 1000 ml Fe⁺²* 1 Eq-gFe⁺²* 6 Eq-gK₂Cr₂O₇ Moles de K₂Cr₂o₇ consumidos por el etanol: 3.7*10¯´ mol K₂Cr₂O₇ - 2.82*10¯´ mol K₂Cr₂O₇= 8.8*10¯µmol K₂Cr₂O₇ Cálculo para la masa de etanol que se tiene en la muestra: 8.8*10¯µmol K₂Cr₂O₇* 3 mol etanol* 46.0696 g etanol = 0.0122 g etanol 1 mol K₂Cr₂O₇ * 1 mol etanol Como dato se utiliza la densidad del etanol=0.789 g/ml % etanol=

0.0122 g etanol

* 100%= 77.31 %

0.5 ml*0.789g/ml*10ml/250 ml Para el segundo dato el porcentaje es el mismo 77.31%, por lo tanto se tiene: %etanol= 77.31 %. 5. CONCLUSIONES.- Se realizó la técnica de titulación de óxido-reducción, y se determinó las concentraciones de Fe⁺² en una solución de grampas y una solución desconocida de Fe⁺². Y se obtuvo los siguientes resultados: *Fe⁺²+ en sol. Desconocida=0.0845 N *Fe⁺²+ en sol. Grampas =0.0855 N . 9

Se determinó el porcentaje en peso de etanol en una muestra de etanol de96º: %etanol= 77.31 % 6. -

RECOMENDACIONES.Se recomienda usar guantes para protección, durante el manejo del ácido sulfúrico concentrado. Al atacar las grampas con ácido sulfúrico, y al calentarlo realizarlo dentro de una campana. Si fuese necesario se debe filtrar la solución de grampas, si es que hubiese algunas impurezas. Realizar las valoraciones y el manejo de cada reactivo en materiales de vidrio limpios.

7. BIBLIOGRAFIA.-

Skoog- West Holler Crousia, ‘‘Química analítica’’ 7ª Edición, editado por McGraw-HILL, INTERAMERICANA EDITORES S.A de C.V., México, 2001, Pag´476.477. . Arthur I. Vogel, ‘‘Química Analítica Cuantitativa’’ Volumen I, Volumetría y gravimetría, editorial “KAPELUSZ”, Pag´412-418. Dick, J.G., ‘‘Química Analítica’’, Editorial, “El Manual Moderno S.A”. México D.F-México, 1979. Pag´175,369,394,395.

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