PREPARACION DE SOLUCIONES PATRONES PARA ACIDOS Y BASES

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NÚCLEO UNIVERSITARIO RAFAEL RANGEL

DEPARTAMENTO DE BIOLOGÍA Y QUIMICA

PAMPANITO. ESTADO TRUJILLO

MÉTODOS Y VALORACIONES DE ANÁLISIS

Prof. José G. Baptista        Integrantes

Br. Barrios Ayelin C.I.18450122

Br. Castellanos Teresa C.I.18458338

Br. Méndez Mariana C.I.20706770

Br. Salcedo Luis C.I. 20428716

Análisis Químico

Semestre B-2015

Trujillo, mayo de 2016

Introducción

     Los métodos volumétricos de análisis son los que se basan en la medición de la capacidad de combinación de una sustancia, por medio de la medición cuantitativa del volumen necesario para reaccionar estequiométricamente con otra sustancia, a la vez, abarcan un conjunto de métodos en los que se incluye precipitación, oxido - reducción, neutralización y volumetría de formación de complejos. En los métodos volumétricos se mide el volumen de una disolución  que contiene suficiente reactivo para reaccionar completamente con el analito. La valoración es un método de análisis químico cuantitativo, también recibe el nombre de titulación, se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también como análisis volumétrico.

     A través del punto en que el indicador cambia de color en una valoración de colorimetría, es decir, el punto final, se determina que la reacción se ha llevado a cabo con la representación de un cambio visible, cercano al punto de equivalencia, que es el punto teórico que se alcanza cuando la cantidad de valorante añadido es químicamente equivalente a la cantidad de analito en la muestra. El punto de equivalencia es el resultado ideal que se busca en toda valoración y conjuntamente con los indicadores, sustancias que se adicionan al medio, para dar lugar a la reacción indicadora, dan lugar a un cambio de color en el punto final. Los colores antes y después del punto final deben ser intensos y el cambio suficientemente nítido.

Preparación de soluciones patrones para ácidos y bases

     Una solución patrón es la disolución de cualquier sustancia cuya concentración se conozca exactamente. La preparación de disoluciones de concentración exactamente conocida puede llevarse a cabo a partir de sustancias tipo primario o secundario, mientras que un patrón primario es una sustancia adecuada para preparar disoluciones de concentración conocida por pesada directa. Para ello debe tener una pureza alta, debe ser inalterable en el ambiente, debe tener un peso equivalente alto y debe tener una detección de impurezas.

     El ácido clorhídrico es el valorante usado más frecuentemente en el trabajo analítico relativo a las volumetrías ácido-base. Las soluciones de ácido clorhídrico 0,1 M, se pueden hervir durante una hora sin pérdida del ácido si se reemplaza el agua evaporada. Incluso el ácido clorhídrico 0,5 M se puede hervir durante 10 minutos sin apreciable perdida. El ácido sulfúrico presente la desventaja de que su segunda ionización es relativamente débil, además, un apreciable número de sulfatos metálicos y básicos son escasamente solubles. El ácido nítrico es relativamente inestable, aunque es conveniente para procesos especiales como el método alcalimétrico para fosforo. Las disoluciones de ácido perclórico y de ácido sulfúrico también son estables y son útiles para las titulaciones donde el ion cloruro interfiere formando precipitados. Las disoluciones estándar de ácido nítrico se utilizan pocas veces debido a sus propiedades oxidantes

     Es posible la preparación de soluciones patrón de ácido clorhídrico por pesada del ácido clorhídrico de punto de ebullición constante, utilizando generalmente algún tipo de bureta de pesada. La composición del ácido de punto de ebullición constante varia ligeramente con la presión ambiental, a presiones de 670  y 780 torr, el ácido clorhídrico de punto de ebullición constante contiene una relación casi lineal del peso de cloruro de hidrogeno. Una solución patrón de ácido clorhídrico se puede también preparar haciendo uso de cloruro de sodio o de potasio puros como tipo primario, el cloruro se disuelve en agua y se pasa a través de una columna catiónica de cambio iónico perfectamente lavada en su forma de ion hidrógeno, se produce una cantidad equivalente de ácido clorhídrico que se eluye de la columna, se recoge en una matraz aforado y se diluye hasta el enrase. Aunque es posible la preparación de soluciones patrón de ácido según se ha indicado, en la práctica usualmente se recurre al empleo de método de estandarización.

El contenido de ácido del HCl con punto de ebullición constante depende solo de la presión ambiental. Para una presión P entre 670 y 780 torr, la masa de aire del destilado que contiene exactamente un mol de H3O+ es:

Masa de HCl con punto de ebullición constante en g   → 164,673 + 0,02039 P

Mol H3O+

Las disoluciones estándar son preparadas diluyendo cantidades que han sido pesadas de este ácido en volúmenes exactos conocidos.

     Una importante consideración en la preparación y conservaciones de las soluciones patrón de bases fuertes es la posible interferencia del carbonato. Cuando se halla presente carbonato, la solución valorante actúa químicamente como si fuera una mezcla de la base fuete con una base moderadamente fuerte (ion carbonato) y una base débil (ion bicarbonato formado a partir del ion carbonato durante la valoración). Normalmente, las tres únicas sustancias que se toman en consideración para la preparación de soluciones acuosas patrón son solamente hidróxido de sodio, hidróxido de potasio y el hidróxido de bario. El hidróxido de bario presenta la ventaja de que esta automáticamente libre de carbonatos, puesto que la solubilidad del carbonato de bario es despreciable. La baja solubilidad del sulfato y del fostato de bario es una desventaja para algunas aplicaciones.

     Como valorante básico se usa casi universalmente el hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio solido contiene cantidades apreciables de agua y carbonato, el método el método clásico de eliminar la impurificación por carbonato consiste en preparar una solución concentrada (1 : 1 ó 4 : 5 de hidróxido de sodio a agua, en peso), en la cual el carbonato de sodio es solamente escasamente soluble. Después de filtrar, centrifugar, o decantar, la solución se diluye con agua fría recientemente hervida o con agua destilada en equilibrio con el dióxido de carbono del aire.

     El método del cambio iónico es conveniente y eficiente para eliminar el carbonato de los hidróxidos de sodio o de potasio, la solución se pasa a través de una columna de cambio aniónica básica fuerte en forma de cloruro. Toda vez que las primeras porciones  de hidróxido convierten a la resina den su forma de hidróxido, estas primeras porciones de efluyente contienen cloruro. Si la presencia de cloruros o la dilución de la base patrón son inaceptables, el efluyente se desecha hasta que la resina ha sido convertida a la forma de hidróxido. El carbonato es retenido en la columna de cambio aniónico, pasando la base exente de carbonato, que se recoge. Cuando la columna se satura de carbonato se reconvierte a la forma de cloruro pasando a través de ácido clorhídrico diluido, seguido de agua para eliminar el exceso de ácido.

Como preparar el patrón primario para ácidos y bases

     Para la preparación de soluciones patrón se pesa una cantidad exacta de patrón primario, se lleva a un matraz volumétrico y se disuelve completamente con agua des ionizada, se diluye exactamente hasta el aforo y se homogeniza. A partir de este procedimiento se calcula la concentración analítica molar exacta del patrón primario en la solución preparada. También puede prepararse soluciones estándares secundarias por dilución de soluciones estándares concentradas. Muchas de las soluciones estándares usadas en análisis volumétrico no pueden prepararse directamente, porque los reactivos no son patrones primarios. Estas soluciones se preparan de concentración cercana a la deseada y luego se “estandariza” con una masa exactamente medida de un patrón primario o, menos comúnmente con menor exactitud, contra una alícuota de una solución patrón (estandarización secundaria).

    Así mismo, la concentración exacta se determina teniendo en cuenta la equivalencia existente entre el analito (el reactivo de la solución a estandarizar), y el patrón primario en el punto final de la titulación. Por ejemplo, las soluciones de HCl, aunque se preparen muy cuidadosamente, deben estandarizarse con un estándar primario como una cantidad medida de carbonato de sodio, esta última se prepara secando el sólido, pesándolo exactamente y disolviéndolo en un volumen determinado de solvente.

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