TRABAJO PRCTICO N3: VOLUMETRAS.

Introduccin:

Las volumetras son tcnicas de anlisis muy sencillas y muy utilizadas que se basan en la medicin de un volumen. Bsicamente, ocurre una reaccin cuya formulacin responde a las leyes estequiomtricas: A: sustancia de concentracin desconocidaA + B C B: sustancia conocida de referencia (patrn)

La reaccin debe, idealmente, ser rpida, completa, se debe poder determinar el punto final mediante el uso de indicadores, su estequiometra debe ser conocida.

Valoracin: Consiste en aplicar una tcnica volumtrica para encontrar un cantidad de sustancia desconocida a partir de otra que rene las condiciones de patrn primario.

Titulacin: La tcnica utilizada es la misma solo que se utiliza como referencia una sustancia previamente valorada.

Patrn Primario: Compuesto de pureza elevada que sirve como material de referencia en todos los mtodos volumtricos y gravimtricos. La exactitud del mtodo depende de las propiedades de este compuesto. Los requisitos mas importantes para un patrn primario son: Mxima pureza Estabilidad atmosfrica Ausencia de agua de hidratacin para evitar variaciones en la composicin. Que sea de fcil adquisicin y bajo precio Solubilidad suficiente en el medio de titulacin Masa molar razonablemente grande para disminuir errores asociados a la operacin de pesada.

La valoracin de un patrn primario es recomendable realizarla por triplicado, para ello se usan habitualmente una de las dos tcnicas siguientes:a.- Valoracin por pesada: se pesa una porcin del patrn primario, de forma tal que su masa sea equivalente a la contenida a la presente en 4/5 partes del volumen contenido en la bureta (reactivo a valorar). b.- Valoracin con solucin de patrn: previa a la operacin de valoracin se prepara una solucin de concentracin conocida del patrn primario y de normalidad similar a la solucin a valorar. Se extrae una alcuota de la solucin patrn de forma tal que se estime gastar 4/5 partes del volumen contenido en la bureta (reactivo a valorar).

Punto de equivalencia: cuando la reaccin qumica se ha completado se ha llegado al punto de equivalencia, es decir, el nmero de equivalentes del valorante o titulante es idntico al nmero de equivalentes de la solucin a valorar o titular.

Punto final: se obtiene cuando se puede observar un cambio que indique que se ha completado la reaccin, para ello se utilizan compuestos especiales llamados indicadores. Algunas veces estos indicadores consumen parte del valorante o titulante y debe realizarse una correccin en el momento de realizar los clculos.

Las volumetras tradicionales pueden ser: Volumetras Acido-base Volumetras de Precipitacin Volumetras de formacin de Complejos (Complexometra) Volumetras Redox

La diferencia entre ellas se basa en la reaccin qumica que se lleva a cabo entre valorante o titulante y la solucin a analizar.

I.- VOLUMETRA ACIDO BASE. DETERMINACIN DE ACIDEZ TOTAL

Objetivo: Preparacin y valoracin de Na(OH) 0,1N . Clculo del factor de correccin. Determinacin de acidez total en diversos productos alimenticios.

Parte A: Preparacin y valoracin de Na(OH) 0,1N . Clculo del factor de correccin

Introduccin:

La reaccin de A con B se considera completa cuando se ha logrado la neutralizacin del cido o base a analizar. A + B C + H2O A: sustancia de concentracin desconocidaB: sustancia conocida de referencia (patrn)

Los indicadores utilizados en esta valoracin son sustancias orgnicas que cambian de color segn el pH en el cual se encuentra.

Principio:Este mtodo consiste en neutralizar la acidez de la muestra con Na(OH) 0,1N. El punto final de la titulacin se determina con indicadores adecuados o potenciomtricamente en el caso de soluciones coloreadas hasta pH = 8,1

Aparatos y materiales: Erlenmeyer de 250ml Buretas de 25ml de capacidad, graduada en 0.1ml Pipetas de doble aforo de 10ml

Reactivos:a) Preparacin de Na(OH) 0,1N: Pesar 4,00 gr. de Na(OH). Disolver en agua destilada libre de CO2 (para que no reacciones con el Na(OH) y forme carbonatos). Trasvasar cuantitativamente a matraz aforado de 1000ml. Llevar a volumen con agua destilada y homogenizar invirtiendo el baln.Realizado previamente por un grupo de alumnos con la gua del docenteb) Solucin de fenolftaleina al 1% p/v en etanol 95%v/vc) Antes de ser usado el ftalato cido de potasio se debe desecar en estufa durante una hora a 130C y luego enfriarse

Procedimiento:Valoracin del Na(OH) 0,1N por pesada de ftalato cido de potasio. El mtodo se realiza por triplicado: * En un crisol se pesan con balanza analtica aproximadamente 0,3 gr. de ftalato cido de potasio.* Luego se lo coloca en un Erlenmeyer y se lo disuelve en agua destilada libre de CO2. * Se agregan 2 gotas de fenolftalena.* Se lava tres veces la bureta con porciones de la solucin a valorar.* Se carga la bureta por encima del cero, se le quita el aire que queda en el pico y se enrasa (se coloca el Erlenmeyer sobre un papel blanco para observar mejor el viraje del indicador).* Agitando el Erlenmeyer se comienza con el agregado de Na(OH) hasta el viraje del indicador. Se lee en la bureta el volumen gastado.

Clculo de la normalidad:

F= vol. terico/vol. prcticoDato: 20.4215g de ftalato cido de potasio neutralizan 4.0005g NaOH que corresponden a 1000ml de solucin 0.1N. Calcular el Factor promedio

Parte B: Determinacin de acidez total en productos alimenticios.

Introduccin:

Los cidos mas comunes en los alimentos son: ctrico, mlico, tartrico, fosfrico, oxlico, actico y lctico. Los cinco primeros se encuentran en los alimentos frescos, en tanto que el actico y el lctico son producto de fermentacin.

Procedimiento:

1.- Con bebidas analcohlicas:* Colocar en un erlenmeyer una cantidad adecuada de muestra.* Agregar 2-3 gotas del indicador * Titular con la solucin de Na(OH) 0,1N agitando hasta viraje del indicador el color debe persistir durante 30 segundos.

A= acidez en g% de cido ctrico anhidro.V= volumen de Na(OH) 0,1N gastado (en ml)G= Cantidad de muestra (en gr o ml)FA= factor correspondiente al cido buscado FA x V x FA = x 100 G

Cotejar los parmetros establecidos en el C.A.A. para el alimento que se trate.

En la siguiente tabla se dan los factores si desea expresar la acidez segn el cido.AcidoPesoMolecularPesoEquivalenteFactor para c/ml de NaOH 0.1N (FA)

Ctrico anhidro192.1264.040.0064

Mlico134.0967.050.0067

Tartrico150.0975.050.0075

Actico60.0560.050.0060

Lctico90.0890.080.0090

Biftalato de Potasio204.22204.220.0204

Observacin: la muestra utilizada NO debe contener ni una traza de gas carbnico

2.- Con leche:La acidez de la leche se determina de igual modo. Es comn utilizar la llamada solucin Dormic para abreviar los clculos. Esta es una solucin de NaOH N/9 (0.11N)

Reactivos:a.- Solucion de NaOH N/9: Pesar 4.44g de NaOH PA. Disolver en agua destilada libre de CO2. Trasvasar cuantitativamente a matraz aforado de 1000ml. Llevara a volumen con agua destilada y homogenizar. 1ml = 10mg de cido lcticob.- Solucin de fenolftalena al 1% p/v en etanol 95% v/v

Procedimiento: Medir con exactitud 10ml de leche previamente homogeneizada y colocar en Erlenmeyer. Agregar 2 3 gotas de fenolftalena y titular con la solucin Dormic hasta color rosado tenue, persistente 30

Nota: El N de ml gastados corresponden directamente a los grados Dormic. El nmero de ml gastados divido 10 equivalen a g de cido lctico %

Clculos:Determinar los Dormic de la leche y el porcentaje de cido lctico.Cotejar los parmetros establecidos en el C.A.A. para la leche fluda.

El cuestionario ser entregado en la clase.

II.- VOLUMETRA POR PRECIPITACION MTODO DE MOHR DETERMINACIN DE CLORUROS

OBJETIVOS: Preparacin y valoracin de AgNO3 0,0141 N. Determinacin de cloruros en bebida y/o agua de pozo. Determinacin de cloruros en sal comercial.

Introduccin:El cloruro, en forma de ion (Cl-), es uno de los principales aniones inorgnicos en el agua natural y residual. En el agua potable, el sabor salado producido por el cloruro, es variable y depende de la composicin qumica del agua. Algunas, con 250 mg Cl-/l pueden tener un sabor salado detectable si el catin es sodio. En cambio, ese gusto salado tpico puede estar ausente en aguas con hasta 1.000 mg/l cuando los cationes predominantes son calcio y magnesio.La concentracin de cloruros es mayor en las aguas residuales que en las naturales, debido a que el NaCl es comn en la dieta y pasa inalterado a travs del aparato digestivo. Tambin puede aumentar por los procesos industriales. Un contenido elevado de cloruro puede daar las conducciones y estructuras metlicas y perjudicar el crecimiento vegetal.

Principio: En solucin neutra o ligeramente alcalina, puede utilizarse cromato de potasio para indicar el punto final en la titulacin de cloruros con nitrato de plata, precipitndose cuantitativamente cloruro de plata (precipitado. blanco) antes de formarse cromato de plata (precipitado. rojo). El mtodo es adecuado para aguas relativamente claras, cuando la porcin titulada contenga de 0,15 a 10 mg de Cl-.

Aparatos y materiales:- Erlenmeyer, 250 ml.- Bureta color caramelo de 50 cc. de capacidad, graduada en 0,1 cc.- Pipetas de 50 cc.

Reactivos:a) Solucin indicadora de cromato de potasio: Disulvanse 50 g de K2CrO4 en un poco de agua destilada. Adase solucin de AgNO3 hasta que se forme un claro precipitado rojo. Djese reposar 12 horas, fltrese y dilyase a 1 l con agua destilada.b) Solucin de Nitrato de plata 0,0141 M (0,0141 N): Disulvanse 2,395 g de AgNO3 en agua destilada y dilyase a 1.000 ml. Estandarcese frente a NaCl; 1,00 ml = 500 g Cl-. Consrvese en frasco color caramelo.c) Cloruro de sodio patrn, 0,0141 M (0,0141 N): Disulvase 824 mg de NaCl (secado a 140C) en agua destilada y dilyase a 1.000 ml; 1,00 ml = 500 g Cl-. Se calcula la normalidad:

58,46 gr NaCl /1000 ml ----------- 1 N 0,824 gr de NaCl/1000 ml ---------- x = 0,0141 N

Observacion:Los reactivos del punto a, b y c son preparados anteriormente por un grupo de alumnos con la gua del docente.

Estandarizacin del AgNO3 titulante:

- Colocar en un erlenmeyer 10 ml de la solucin de NaCl 0,0141 N y 1 ml del indicador cromato de potasio. Agregue tanta agua destilada como sea necesaria- Titular con AgNO3 aprox. 0,0141 N, desde una bureta adecuada. Se comienza a valorar. El punto final se denota por la coloracin pardo rojiza dbil. - Calcular la normalidad del AgNO3 en base a los ml de NaCl 0,0141 N gastados.

Determinacin del consumo de titulante por el indicador (blanco B):- Colocar en un erlenmeyer 10ml de agua destilada, una punta de esptula de carbonato de calcio (simular la coloracin blanquecina del cloruro de plata) y 1 ml del indicador cromato de potasio. Agregue tanta agua destilada como sea necesaria.- Titular con AgNO3 aprox. 0,0141 N, desde una bureta adecuada. El punto final se denota por la coloracin pardo rojiza dbil.

Determinacin de cloruros (Cl-) en una muestra de agua de pozo:- Utilizar una muestra de 100 ml o una porcin adecuada diluida a 100 ml. Colocar en el erlenmeyer. - Valorar directamente las muestras con pH entre 7 y 10 (verificar con papel de tornasol). Si no estuvieran en esa zona ajustar con H2SO4 1 N o NaOH 1 N.- Agregar 1,0 ml de solucin indicadora de K2CrO4 .- Titular con AgNO3 hasta punto final amarillo rojizo, con criterio constante relativo al punto final.

Reaccin general:

AgNO3 + NaCl + K2CrO4 AgCl- + NaNO3 + Ag2CrO4

Clculos:

g Cl /l = (A - B ) x N x f x 35.450 ml muestra donde: A: ml de AgNO3 utilizados en la determinacinB: ml de AgNO3 utilizados para el blanco

Determinacin de Cloruros (Cl-) en una muestra de sal comercial:- Pesar una cantidad de sal comercial (1,6 gr) y diluir a 1000 ml en agua destilada. De esta solucin colocar en erlenmeyer 10 ml y titular. Calcular el porcentaje de NaCl en la muestra.

Los valores de cloruros presentes en el punto 1 y 2 debern ser controlados con los valores permitidos por el C.A.A.

El cuestionario ser entregado en la clase

III.- Volumetra con formacin de complejos: Determinacin de Dureza

OBJETIVO: Determinar el contenido global de sales clcicas y magnsicas de una bebida con agregado de calcio y magnesio. Introduccin:Originalmente, la dureza del agua se entendi como una medida de su capacidad para precipitar el jabn; esto ocurre preferentemente con los iones calcio y magnesio. De acuerdo con los criterios actuales, la dureza total se define como la suma de las concentraciones de calcio y magnesio, ambos expresados como carbonato clcico, en miligramos por litro (ppm).La dureza total se subdivide en dureza de carbonatos y de no carbonatos. La primera la constituyen los bicarbonatos y carbonatos de calcio y de magnesio, siendo la que en su mayor parte precipita cuando se hace hervir el agua. La segunda est formada por los sulfatos, cloruros, nitratos, etc., de calcio y magnesio.La dureza oscila entre cero y cientos de miligramos por litro, dependiendo de la fuente y del tratamiento al que el agua haya sido sometida. Aguas con dureza total inferior a 40 mg/l tienen accin corrosiva. En cuanto al lmite de dureza mximo tolerable, teniendo en cuenta su escaso significado higinico, podra establecerse entre 200 y 250 mg/l. Por encima de este lmite los trastornos ocasionados en ciertas industrias, en el lavado, en el gasto de jabn, etc. justificaran ampliamente el ablandamiento del agua.En el mercado existen bebidas que cuentan con el agregado de diferentes sales, como por ejemplo calcio y magnesio. El mercado de las bebidas, como muchos otros mas, ha encontrado un nicho en el cual se refleja una necesidad del consumidor por deficiencias en minerales.

Principio:El cido etilendiaminotetractico y sus sales de sodio (EDTA) forman un complejo (quelato) soluble con algunos cationes metlicos. Si a una solucin acuosa que contenga iones calcio y magnesio a un pH de 10 se aade una pequea cantidad de colorante, como negro de eriocromo T, la solucin toma un color rojo vino (por la formacin de un complejo entre el colorante y los metales, pero no tan estables como los formados con el EDTA). Si se aade EDTA como reactivo de titulacin, los iones calcio y magnesio se extraen del colorante para formar los complejos EDTA estables e incoloros. Cuando todos estos iones estn incluidos en dicho complejo, la solucin cambiar del rojo vino al azul, sealando el punto final de la titulacin.Interferencia: Algunos iones metlicos interfieren produciendo puntos finales dbiles o indiferenciados, o provocando un consumo estequiomtrico de EDTA. Esta interferencia se reduce aadiendo algunos inhibidores antes de la titulacin.

Aparatos y materiales- Bureta de 25 ml de capacidad graduada en 0,1 ml- Matraces erlenmeyer de 100 cc.- Pipetas volumtricas de 25 ml.- Pipetas de 1 ml- Cucharilla de 0,2 a 0,3 g.

Reactivos:a) Solucin amortiguadora: Disulvase 16,9 g de NH4Cl en 143 ml de NH4OH. Se pesan 644 mg de MgCl2 780 mg de MgSO4. 7H2O y 1,179 g de sal disdica EDTA, se disuelven en 50 ml de agua destilada. Se mezclan bien las soluciones y se diluyen a 250 ml. Conservar en frasco de plstico con tapa a rosca hermtica (por prdidas de NH3), durante un perodo no mayor a un mes.b) Solucin inhibidora: Disolver 4,5 gr de clorhidrato de hidroxilamina en 100 ml de alcohol etlico o isopropanol 95%. c) Indicador Negro de eriocromo T: Se mezcla 0,5 gr del colorante negro de eriocromo T con 100 gr de NaCl previamente secado y pulverizado. La humedad deteriora el indicador por lo cual debe conservarse en lugar seco.d) Solucin titulante de EDTA 0,01 M: Se pesan 3,723 gr de sal disdica del cido etilendiaminotetractico, grado reactivo analtico. Se disuelven en agua destilada y se enrasa a 1.000 ml. Se valora esta solucin con solucin de calcio estndar. Conservar en frascos de polietileno (preferible) o vidrio borosilicato.e) Solucin de CaCO3 estndar: Se pesa 1,000 gr de polvo de CaCO3 anhidro p.a., previamente secado a 150C durante 4 horas; se aaden 100 ml de agua destilada y a continuacin HCl 1+1 gota a gota hasta disolver todo el CaCO3; se completa a 200 ml y se hierve por unos minutos para expulsar el CO2. Se enfra, aade algunas gotas de indicador rojo de metilo y se ajusta al color intermedio anaranjado por adicin de NH4OH 3N HCl 1+1. Se trasvasa cuantitativamente y se completa a 1.000 ml con agua destilada; 1 ml = 1,0 mg de CaCO3.

Observacin:Los reactivos fueron preparados previamente por un grupo de alumnos con la gua del docente

Determinacin de B (factor de correccin):- Se toman 10 ml de solucin de CaCO3 y se vierten en Erlenmeyer de 100 cc.- Se aade 1-2 ml de la solucin amortiguadora; el pH de la muestra debe ser 10 0,1.- Se aade 1 ml de la solucin inhibidora.- Se agrega 0,2 0,3 gr del indicador.- Se enrasa la bureta a 0 con la solucin valorada de EDTA, y se comienza la titulacin hasta que desaparezca el color rojizo, agregando las ltimas gotas a intervalos de 5 seg. acompaando de agitacin vigorosa. En el punto final, la solucin es azul.

Clculo del factor de correccin:Se determina teniendo en cuenta que 1ml de solucin equivale a 1ml de EDTA

1.- Determinacin de dureza total o contenido de iones calcio + iones magnesio

Procedimiento: - Se toman una alcuota de la muestra con pipeta y se vierten en Erlenmeyer de 100ml.- Se aade 1-2 ml de la solucin amortiguadora; el pH de la muestra debe ser 10 0,1.- Se aade 1 ml de la solucin inhibidora.- Se agrega 0,2 0,3 gr del indicador. (una puntilla de esptula)- Se enrasa la bureta a 0 con la solucin valorada de EDTA, y se comienza la titulacin hasta que desaparezca el color rojizo, agregando las ltimas gotas a intervalos de 5 seg. acompaando de agitacin vigorosa. En el punto final, la solucin suele ser azul.

Clculo: Dureza mg CaCO3 / l = A x B x 1.000 ml de muestradonde:A = ml gastado del titulante EDTAB = mg CaCO3 equivalente a 1,0 ml de titulante EDTA.

2.- Determinacin de dureza clcica o contenido de catin calcio

OBJETIVO: Determinar el contenido de sales clcicas. Por diferencia calcular el contenido de sales magnsicas.

Principio:Cuando se aade EDTA al agua que contiene calcio y magnesio, se combina primero con el calcio presente. Cuando el pH es lo suficientemente alto como para que el magnesio precipite como hidrxido, el indicador usado slo se combina con el calcio. El indicador escogido en esta caso, es la murexida, pero existen otros que tambin dan cambio de color cuando todo el calcio ha sido complejado por el EDTA a pH de 12 a 13.

Aparatos y materiales:- Bureta de 25 ml de capacidad graduada en 0,1 ml- Matraces erlenmeyer de 250 cc.- Pipetas volumtricas de 50 ml.- Pipetas de 1 ml- Cucharilla de 0,2 a 0,3 g.

Reactivos:a) Solucin hidrxido de sodio 1N: Disulvase 40 gr de NaOH en agua destilada. Diluir a 1000 ml. b) Indicador Murexida (Purpurato de amonio): Se mezclan 200 mg de murexida con 100 gr de NaCl slido y se pasa por tamiz de malla. Se titula inmediatamente despus de la adicin del indicador porque es inestable bajo condiciones alcalinas.c) Solucin titulante de EDTA 0,01 M valorada: Idem anterior.

Procedimiento:- Se toman una alcuota de la muestra con pipeta y se vierten en erlenmeyer de 100ml.- Se aaden 2 ml de la solucin de NaOH 1N para alcanzar un pH de 12 a 13.- Se agrega 0,2 0,3 gr del indicador. (una puntilla de esptula)- Se enrasa la bureta a 0 con la solucin valorada de EDTA, y se comienza la titulacin hasta el viraje de la solucin de rosa a prpura, con agitacin continua. Comprubese el punto final por adicin de 1 2 gotas ms del titulante para cerciorarse de que no hay ms cambio de color.

Clculos:

mg CaCO3 / l = A x B x 1.000 ml de muestra mg Ca / l = A x B x 400,8 ml de muestra

donde:A = ml gastado del titulante EDTA para la muestraB = mg CaCO3 equivalente a 1,0 ml de titulante EDTA en el punto final de indicador para el calcio.

3.- Mtodo de clculo para determinacin de dureza magnsica

El magnesio puede calcularse como diferencia entre la dureza y el calcio, como CaCO3, si los metales que interfieren estn presentes en concentraciones no interferentes en la titulacin de calcio y se utilizan inhibidores adecuados en la titulacin de la dureza.

mg Mg/l = { dureza total (en mg CaCO3/l) - dureza de calcio (en mg CaCO3/l) } x 0,243

El cuestionario ser entregado en la clase.

IV.- Volumetra Redox: Determinacin de Cloro Activo en lavandina

Objetivo: mediante el uso de reacciones redox determinar el contenido de cloro activo en la muestra de lavandina.

Principio: Este tipo de volumetra est basada en la reaccin qumica que se produce cuando un oxidante (aceptor de electrones) y un reductor (dador de electrones).La medida del poder oxidante o reductor de un sistema est explcitamente expresada a travs de un potencial de electrodo (reduccin).El punto final en las titulaciones redox puede determinarse mediante un indicador apropiado que presentar colores diferentes en sus formas reducida y oxidada, producindose el cambio de color dentro del intervalo de variacin del sistema. En muchos casos como en este trabajo prctico, el mismo reactivo al ser coloreado sirve como indicador de su propia accin.

Se denomina cloro activo al cloro que dio origen al hipoclorito y equivale al doble del cloro que, formando parte del hipoclorito acta como oxidante y blanqueador. Tambin, el cloro activo es el cloro liberado al acidificar la solucin de hipoclorito.

En este Trabajo Prctico se realizar una tcnica utilizada para la determinacin rpida de la concentracin de cloro activo en una planta industrial procesadora de lavandina.

Reactivos: Acido brico slido Ioduro de potasio al 4,1%p/v: disolver 4,1g de KI en un volumen pequeo de agua y luego llevar a un matraz de 100ml y completarlo con agua destilada.

Observacin:Preparado previamente por un grupo de alumnos con la gua del docente

Aparatos y materiales: Pipetas de doble aforo de 5ml 1 cucharilla / esptula Probeta de 50ml Erlenmeyer de 100ml Bureta de 25ml

Procedimiento: Colocar mediante una pipeta de doble aforo 5ml de muestra (lavandina) en un erlenmeyer de 100ml y agregar aproximadamente 30 ml de agua destilada. Homogenizar. Al mismo erlenmeyer agregar 1 punta de esptula de cido brico y homogenizar. Lavar y enjuagar la bureta con la solucin de KI. Llenar y poner en cero la bureta con la solucin titulante. Agregar gota a gota el titulante al erlenmeyer hasta aparicin de color. Realizar el clculo de cloro activo en gramos de cloro por litro empleado.

Cloro [g/L] = Volumen KI gastado en ml x 10

Cuestionario:1.- Exprese las reacciones qumicas de la titulacin redox.2.- Calcule la concentracin en normalidad de la solucin de KI 4,1% p/v.3.- Escriba la tcnica Standard para la determinacin de hipoclorito.4.- Compare valores obtenidos con los regulados por el ANMAT