DETERMINACIÓN DE HIPOCLORITO DE SODIO Y VITAMINA C POR VOLUMETRÍA REDOX (YODOMETRÍA-YODIMETRÍA)

DETERMINACIÓN DE HIPOCLORITO DE SODIO Y VITAMINA C POR VOLUMETRÍA REDOX (YODOMETRÍA-YODIMETRÍA).

SARA DANIELA MORA

FARMACIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

BOGOTÁ

27-02-19

smoraa@uanl.edu.co

OBJETIVO GENERAL:

Determinar la cantidad en concentración y porcentaje de hipoclorito de sodio y vitamina C, respectivamente, presentes en una muestra, por medio de yodometría o yodimetría.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:  

• Conocer y poner en práctica la volumetría redox.
• Investigar y practicar los métodos yodométrico y yodimétrico.
• Entender el funcionamiento de un indicador de almidón.
• Plantear las reacciones adecuadas que ocurrirían para la determinación de hipoclorito de sodio y vitamina C en sus respectivas muestras.

MARCO TEÓRICO:

1. VOLUMETRÍA REDOX:  

• ¿Qué es? Es una técnica o método analítico muy usado que permite conocer la concentración de una disolución de una sustancia que puede actuar como oxidante o reductor. Esta se basa en una reacción redox entre el analito (la sustancia a la que se le quiere determinar la concentración), y la sustancia valorante.

En estas valoraciones a veces es necesario el uso de un indicador redox que sufra un cambio de color y/o de un indicador potenciométrico para conocer el punto de equivalencia y/o el punto final. En algunos casos especiales, las mismas sustancias que intervienen en la reacción dan el cambio de color que indica el punto final.

• Condiciones y conceptos importantes: Las condiciones óptimas para llevar a cabo estas reacciones incluyen que, la reacción debe ser rápida y completa entre el analito y el agente valorante, debe tener un un punto de equivalencia definido y en la mayoría de los casos será necesario un indicador que señale el punto final.

Los conceptos a tener en cuenta serán principalmente, el agente oxidante que es la sustancia que se reduce; es decir que gana electrones, y causa la oxidación de la otra sustancia presente que será el agente reductor.

• Equilibrio redox: las reacciones presentes en la valoraciones redox cumplen con cierta estequiometría que aporta un equilibrio coherente de cargas al sistema por lo que es importante verificar el equilibrio antes de realizar cualquier cálculo de estas valoraciones. Para ello se deben escribir las semirreacciones de oxidación y reducción, tener en cuenta que el número de electrones sea el mismo en ambas ecuaciones y finalmente sumar, como si estas fueran ecuaciones matemáticas.

                              Ejemplo:   MnO4- + 8H+ + 5e- ⇔ Mn2+ + 4H2O  

                 +  5 (Fe2+ ⇔ Fe3+ + 1e- )

                   MnO4- + 5Fe2+ + 8H+ + 5e- ⇔ Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O + 5e-

• Ecuación de Nerst : se utiliza para tratar en forma termodinámica los equilibrios de óxido-reducción

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En esta ecuación las concentraciones deben expresarse el molaridad, la presión el atmósferas, la concentración del solvente se debe considerar unitaria al igual que las concentraciones de las fases sólidas.

• Agentes Auxiliares: se utilizan cuando el analito tiene un único estado de oxidación, este reacciona completamente con el analito y su exceso se elimina de manera fácil.

Los hay de dos tipos; oxidantes como bismutato monosódico o peroxidisulfato de amonio, o reductores como barras, espirales o granallas de Zn, Al, Cd, Pb, Ni, Cu, Ag, entre otros.

• Agentes Valorantes: Son sustancias de volumen y concentración conocida que se utilizan en las valoraciones redox para determinar por medio del volumen gastado, la concentración del analito valorado. estos deben ser fuertes para que la reacción con el analito sea completa, la diferencia de potencial entre estos y el analito debe ser al menos 0,2V y se debe llevar a cabo una reacción rápida. Algunos de los agentes valorantes más utilizados son: dicromato de potasio (K2Cr2O7), permanganato de potasio (KMnO4), tiosulfato de sodio (Na2S2O4) o yodo (I2).

    2.  YODO COMO AGENTE VALORANTE EN VOLUMETRÍA REDOX:

•  En las volumetrías redox se usa, como se mencionó anteriormente, un agente valorante que reacciona con el analito al que se le determinará la concentración, y entre estos agentes clasifica el yodo. actuando de dos diferentes maneras que se nombran como yodometría y yodimetria.

El yodo NO es un patrón primario, es un intermedio entre los oxidantes fuertes y los reductores fuertes y sus soluciones no son estables por periodos prolongados (por ser una sustancia volátil). Y este como agente valorante actuará de la siguiente manera: Las sustancias reductoras se valoran de forma directa (Yodimetria), y las sustancias oxidantes reaccionan con el yoduro y el yodo formado se valora contra una solución de concentración conocida (Yodometría).

• Una forma de mantener y estabilizar la solución de yodo es añadiendo un exceso de KI aumenta la solubilidad por formación el ión triyoduro: I3 - I3 - +2e- ↔ 3I-          

• La reacción de valoración con tiosulfato de sodio (Na2S2O3) estará determinada por las siguientes ecuaciones: 2S2O3 -2 ↔ S4O6 -2 +2e-

                                                            I3 - +2e- ↔ 3I-

             Valorar a pH entre 0 y 7 (alcalino), ya que no es cuantitativa hasta pH cercanos a 10.  

             4I3 - +2S2O3 -2 +10 OH- → 2SO4 -2 +12I- +5H2O  

             A pH entre 8-9 el I3 - se desproporciona  I3 - +OH- → 2I- + HOI 

      Este último reacciona con el S2O3 -2  4HIO +S2O3 -2 + 6OH- ↔ 4I- + 2SO4 -2 +                                                        5H2O

• Estabilidad de las soluciones de tiosulfato de sodio (Na2S2O3): La sal original empleada es Na2S2O3*5H2O, la cual pierde su agua de hidratación, y la inestabilidad de sus soluciones da según:

1. pH medio ácido diluido:

S2O3 -2 + H+ ↔ HS2O3 - ↔ S° + HSO3 -  

El HSO3 - (sulfito ácido) reduce el doble de I3 -

H2O + HSO3 - + I3 - ↔ SO4 -2 + 3I- +3H+

             S2O3 -2 + I3 - ↔ 1/2 S4O6 -2+ 3/2 I-

      2. Presencia de impurezas de metales pesados: si es Cu2+, tenemos que:

          2Cu+2 + 2S2O3 -2 → 2Cu+ + S4O6 -2 

          luego el Cu+ reacciona con el oxígeno del aire

           4Cu+ + O2 + 2H2O → 2Cu+2 + 4OH

         Que hace un ciclo, disminuyendo la cantidad de S2O3 -2 presente en solución.

     3. Bacterias que consumen azufre: estas bacterias pueden encontrarse en el agua destilada.

         por lo cual se puede agregar bicarbonato de sodio que actúa como bactericida.

• Valoración de la solución de tiosulfato de sodio (Na2S2O3): se usa el dicromato de potasio como patrón primario.

Cr2O7 -2 +9I- + 14 H+ → 2Cr+3 + 3I3 - +7H2O 

El I3 - liberado se hace reaccionar con S2O3 -2

   3. INDICADOR DE ALMIDÓN:

• este se utiliza en yodometría y yodimetria para identificar el punto final de la titulación en el momento de la formación del complejo yodo-almidón que es de un color azul intenso. En las valoraciones indirectas el indicador se agrega casi llegando al punto final ya que la concentración de yodo debe ser muy pequeña para que esta no descomponga el almidón.

Las soluciones de almidón se deben preparar el día antes o el mismo día de utilización agregando estabilizantes como el HgI2-timol o glicerol, que reducen la descomposición del almidón por efecto de las bacterias.

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COMPLEJO YODO-ALMIDÓN.

imagen tomada de https://cienciaencomun.wordpress.com

• Hidrólisis del almidón: este puede hidrolizarse mediante enzimas (amilasas) o un ácido (HCl), se parte primero en una serie de polisacáridos intermedios que poseen menor número de unidades D-glucosa y el producto final es la molécula libre de D-glucosa. Así mismo se podrá observar una reacción típica del almidón en la formación del complejo color azul que forma con el yodo (ilustrado anteriormente), que se utiliza para seguir la marcha de la hidrólisis del almidón, ya que al progresar la reacción, el color varía de azul a rojo y al final es incolora.
• Proceso de preparación del almidón:

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  4. YODIMETRIA:

• ¿Qué es? Es un método directo de análisis químico que utiliza como reactivo valorante una solución de yodo y que permite analizar sustancias o analitos reductores fuertes normalmente en soluciones neutras o débilmente ácidas. En una valoración yodimétrica el yodo actúa como agente oxidante y se usa para cuantificar directamente los elementos que tiene un potencial normal de reducción menor al del yodo.
• Características: El yodo es soluble en agua en la proporción de 0,001M/L a temperatura ambiente, este también es muy soluble en soluciones con ión yoduro presente bajo poder oxidante, que solo permite reaccionar con sustancias fácilmente oxidables, lo que determina una aplicación limitada.
• Punto Final: Se determina en función del primer exceso del yodo que se utiliza como valorante, aunque existen varios métodos de determinación cuando se termina la reacción de titulación. Para el punto final se usa una suspensión de almidón, este se agrega al inicio de la valoración y en este punto, se visualiza un color azul intenso debido a la formación del complejo yodo-almidón mencionado anteriormente.
• Reacción yodimetrica con Ácido Ascórbico:

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imagen tomada dehttps://dokumen.tips/documents/determinacion-de-la-vitamina-c-por-yodometria.html 

La reacción entre el yodo y el ácido ascórbico presenta una estequiometría 1:1, en el punto final de la titulación el número de moles de yodo reducido es equivalente a los moles de ácido ascórbico oxidado. Con este método se puede determinar la capacidad reductora total de la disolución, por ello, si la disolución a titular contiene otras sustancias reductoras además del ácido ascórbico el volumen de la solución oxidante (yodo) consumida puede estar aumentada, y por tanto, el contenido de ácido ascórbico sobrestimado. Además se tiene en cuenta que la vitamina C es oxidada fácilmente por el aire, por tanto, las disoluciones que contienen vitamina C deben ser preparadas inmediatamente antes de ser tituladas, con el fin de obtener resultados más exactos.

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