Poteciometria REDOX

POTENCIOMETRIA REDOX

“DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HIERRO EN UNA MUESTRA”

 OBJETIVOS

1. Conocer y aplicar los principios básicos de una titulación potenciométrica.
2. Aprender a construir gráficos con los datos obtenidos en la práctica y saberlos interpretar.

1. Aprender a determinar el punto de equivalencia de una titulación potenciométrica a partir de los valores de la gráfica.

1. Determinar el porcentaje (%) de Hierro en una muestra a partir de la grafica ( y su potencial).

 FUNDAMENTO TEÓRICO

La titulación potenciométrica consiste en medir el potencial eléctrico (mV o pH) en una solución por medio de un electrodo, en función del volumen adicionado del agente valorante. El potencial que se mide se puede transformar a unidades de concentración de una especie en solución. Este método tiene la ventaja de que el punto de equivalencia se determina con mayor precisión que al hacerlo mediante una valoración directa con indicadores visuales, ya que éste presenta menor incertidumbre en la medida de un potencial o de un pH.

En toda valoración potenciometrica se debe graficar una curva de los valores del potencial (mV) versus volumen (mL) del valorante para poder determinar el punto de equivalencia, el cual se basa en los cambios abruptos de potencial que suceden en las proximidades de dicho punto; es por esta razón que para la constricción de dicha grafica se debe tener una cantidad suficiente de valores de mV de manera que se pueda observar el salto indicador de la llegada al punto de equivalencia.

Después de construida la curva de valoración, el punto de equivalencia se puede hallar tomando el volumen correspondiente al punto medio de la porción ascendente o descendente de la curva (ver figura 1).

[pic 1]

Figura 1.  Curva de valoración de Hierro

Las valoraciones potenciométricas se fundamentan por la existencia de especies iónicas las cuales se producen mediante reacciones de oxido-reducción o mas conocidas como Reacciones Redox; en estos sistemas es interesante el cambio del estado de oxidación el cual se entiende cuando se obtiene una polarizacion del 100% produciéndose así aniones y cationes; también en estas reacciones se transfieren electrones desde una unidad (átomo, molécula o iòn) a otra, por ello el proceso tiene que transcurrir simultáneamente, debido a que mientras un especie se oxida (cede electrones) la otra especie necesariamente se tiene que reducir (recibe electrones). En las valoraciones potenciométricas y como en toda determinación volumétrica es necesario que la estequiometria esté perfectamente establecida, que la cinética de la reacción sea rápida y que el punto final sea cercano al punto de equivalencia.

En esta práctica el analito es una solución de Hierro (II) y el reactivo valorante es una solución de Cerio (IV) que actúa como agente oxidante y se utiliza un electrodo redox.

La reacción que se da es:

Fe +2        +        Ce+4        →        Fe +3        +        Ce +3        Ecuación 1.

Para obtener un punto de equivalencia más preciso se deben representar gráficamente los valores de la primera derivada (∆mV / ∆V) en función del volumen promedio del valorante agregado (V1+V2 / 2) y como punto de equivalencia se toma el valor máximo de la gráfica.

En los cálculos de la primera derivada (∆mV / ∆V) se debe tener en cuenta que ∆mV es igual al cambio de mV entre dos lecturas consecutivas y ∆V es igual al cambio de volumen entre dos adiciones consecutivas (eje Y), y para calcular el volumen promedio del valorante deben tenerse en cuenta dos volúmenes consecutivos (eje X); y de forma análoga se construye la grafica de la segunda derivada ∆ (∆pH / ∆V) / ∆V.

3. MATERIALES Y REACTIVOS

1  Estufa con control automático de temperatura

1  Pesa sustancias

1  Frasco lavador

1  Espátula acanalada

1  Balón Volumétrico de 50 mL

1  Pipeta volumétrica de 10 mL

1  Soporte Universal

1  Agitador Magnético con calentamiento

1  Bureta de 25 mL

1  Barra de agitación magnética

1  Pinza para bureta

1 pH-metro con electrodo REDOX

• Sulfato de Hierro heptahidratado (FeSO4.7H2O) sólido.
• Acido Clorhídrico (HCl) 12,08  M o N
• Solución de Sulfato de Cerio IV  [Ce(SO4)2]  0,05 M preparada en H2SO4 1,0 M

• Solución problema de  Hierro (II)

• 1,10-fenantrolina (indicador)

1. PROCEDIMIENTO

4.1 PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR LA SOLUCION DE FeSO4.7H2O 0,05 M

(PATRON PRIMARIO PARA VALORAR EL CERIO +4)

Hacer los cálculos para preparar 50 mL de Sulfato Hierro Heptahidratado 0,05 M. Luego pesar la cantidad calculada (aproximadamente 0,6950 -0,7000 g) llevar al balón de 50 mL y completar el volumen hasta el aforo con agua destilada y homogenizar.

Calcular la Molaridad (M) real del Sulfato de Hierro según la cantidad pesada y teniendo en cuenta la pureza del reactivo.

1. PROCEDIMIENTO PARA VALORAR LA SOLUCION DE DE [Ce(SO4)2] 0,05 M

Con pipeta volumétrica medir 10 mL de solución de sulfato de Hierro previamente preparada y llevar a un erlenmeyer de 250 mL, adicionar 5 gotas del indicador 1,10-fenantrolina y desde la bureta adicionar la solución de Ce(SO4)2 hasta que la solución cambie de color rojo a un amarillo. Registrar el volumen gastado y hallar la molaridad (M) real del sulfato de Cerio teniendo en cuenta que la relación estequiomètrica es de 1:1 y las moles de Fe gastadas en la titulacion son iguales a las moles de Ce, según la reacción:

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