Reacciones redox, aplicacion

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO

Facultad de Química

Química Analítica

Dr. José Luz González Chávez

Tarea Departamental 2

TITULACIONES REDOX

Cortes Aguirre Carlos

Para la fabricación de espumas plásticas se emplea como agente espumante una disolución de hidrazina. Para que el producto tenga las características deseadas se debe agregar con precisión la cantidad de hidrazina durante el proceso, para ello es necesario determinar la concentración exacta de cada lote de hidrazina comercial que llega a la fabrica. Para que el reactivo sea aceptable para la fabricación de las espumas plásticas y cumpla con los estándares de calidad de la empresa es necesario que la hidrazina se encuentre al 35% con una tolerancia de ±5%.

Recientemente se adquirió un lote de hidrazina en disolución, los resultados de la determinación de su concentración obtenidos a partir de un método analítico son los siguientes:

        1.- Para realizar la valoración de la disolución de hidrazina se empleó como titulante una disolución de yodo aproximadamente 0.05M. Es preciso conocer la concentración exacta de la disolución por lo que se realiza la estandarización de la disolución.

Tabla 1. Estandarización de la disolución de Yodo (I3-)

        2.- A partir de la disolución de Yodo 0.04996 M, se realizó la valoración de la disolución de hidrazina.

Tabla 2. Valoración de la hidrazina

*Una disolución  corresponde a una concentración 11.085 M referido a la hidrazina (Véase en el Apéndice).[pic 1]

Una tolerancia de 5% para una concentración de  equivale a ±1.75 por lo que el valor de la concentración determinada cae dentro del intervalo, o área de aceptación, entonces el lote puede ser empleado para la fabricación de espumas plásticas. Por otro lado, el error en el intervalo de viraje del indicador almidón se determinó a partir de la curva potenciométrica teórica (Véase Apéndice 7 y 8) y se encontró que con un error del 0.1% el indicador debe virar en un potencial de 0.44V, mientras que con un error del 0.05% en un potencial de 0.53V, esto claro esta en el punto de equivalencia, lo cual resulta ser un valor al esperado.[pic 2]

La cuantatividad de las reacciones es prácticamente o muy cercana al 100%, esto es un parámetro importante ya que esto indica que se están utilizando tanto un patrón primario como una disolución, correctos. Sin embargo el patrón primario As2O3 puede sustituirse por otro que resulte menos toxico tal como se explica más adelante.

        -Preparación del reactivo de estandarización trióxido de arsénico.

Secar el As2O3 en la estufa por una hora para retirar la humedad, se deben pesar 18g de As2O3 (Entre 0.098-0.198g para gastar entre 20 y 40mL de disolución 0.05 M de Yodo, véase apéndice 4) en un matraz Erlenmeyer de 250 mL y se disuelve en 20mL de una disolución de NaOH (), añadir 40mL de agua destilada y 0.1mL de una disolución de anaranjado de metilo, añadir HCl 1:1 hasta obtener pH= 8. Adicionar 2g de carbonato de sodio y diluir con 50mL de agua destilada, añadir 3mL de almidón y titular con una disolución de Yodo. Repetir el procedimiento 3 veces.[pic 3]

        -Preparación de la muestra problema.

Tomar 5mL de la muestra con una pipeta volumétrica y transferir a un matraz aforado de un litro. Para realizar la preparación de una disolución de hidrazina 0.05 M a partir del supuesto que es  es más correcto pesar el reactivo a tomarlo con una pipeta volumétrica ya que el volumen requerido en este caso seria 4.51 mL, es decir un volumen menor a 5, existe la posibilidad de usar una pipeta graduada pero se habría que considerar que se tendrá un grado de error mayor. Continuando con el procedimiento experimental, después se deben tomar alícuotas de 10mL y transferir a un matraz Erlenmeyer de 250mL, agregar 3mL del indicador de almidón y 200mL de buffer de carbonatos aproximadamente. Titular con una disolución de Yodo. Repetir por triplicado.[pic 4]

        -Sustitución de As2O3.

En el proceso experimental se propone utilizar como patrón primario el As2O3, sin embargo es una sustancia muy toxica, corrosiva para ojos, piel y tracto respiratorio, además de ser cancerígeno. Por otro lado también tiene implicaciones ambientales, resulta extremadamente toxico para organismos acuáticos, aves y mamíferos. Se aconseja firmemente impedir que el producto químico se incorpore al ambiente, por lo que es de uso limitado. Por suerte en el proceso experimental se puede sustituir por otro patrón primario, entonces primero tenemos que saber las características que debe poseer una sustancia para considerarse como patrón primario.

        -Análisis del procedimiento experimental.

La metodología empleada para determinar la concentración exacta en las disoluciones de hidrazina es una parte esencial para la fabricación de las espumas plásticas, por lo que es necesario analizar el método para realizar mejoras en el proceso experimental.

-Preparación de la disolución de I3- (0.05 M).

Pesar con precisión 40g de KI en un vaso de precipitados. Adicionar al vaso 12.7g de I2 y 10mL de agua destilada, se debe agitar por varios minutos, hasta que el I2 se disuelva por completo en la disolución de KI. Decantar todo el liquido en un frasco que contenga 1 litro de agua destilada, no es necesario usar un matraz aforado ya que esta acción tiene como finalidad que el Yodo que no se ha disuelto lo haga. El Yodo es poco soluble en agua por lo que no afecta la concentración de la dilución, por otro lado es importante que si no todo el Yodo se ha disuelto, al transferir la disolución al matraz con un litro de agua destilada, no debe pasar nada de solido, ya que se disolverá con el tiempo y la concentración variara de manera significativa.

-Preparación de la disolución del indicador de almidón.

Preparar una pasta con 1g de almidón soluble en 15mL de agua destilada en un vaso de precipitados de 1 litro y agregar 500mL de agua hirviendo y calentar la disolución hasta que se encuentre transparente. Dejar enfriar y guardar la disolución en un frasco que permita un cierre hermético. El almidón como indicador del Yodo se puede añadir al principio de la valoración. La primera gota en exceso de I3- después del punto de equivalencia colorea de azul oscuro la disolución. En las yodometrias hay presentes I3- durante toda la valoración hasta el punto de equivalencia. El almidón no debe añadirse a estas reacciones, sino antes del punto de equivalencia esto se detecta por la coloración del I3-. De lo contrario el yodo tiende a seguir unido a partículas de almidón incluso después del punto de equivalencia.

        -Para mejorar el método.

Si se requiere máxima sensibilidad se recomienda enfriar la disolución en agua fría ya que el complejo Yodo-almidón tiene una intensidad mayor a temperaturas bajas.

        -Patrón primario.

También llamado estándar primario, es una sustancia utilizada en la química como referencia para realizar una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos y cumplen con las siguientes características:
        1.Composición conocida, es decir, se conoce la estructura y elementos que lo componen.
        2. Debe tener elevada pureza ya que las impurezas pueden interferir en la titulación.
        3. Debe ser estable a temperatura ambiente. No se recomiendo utilizar sustancias que cambien su estructura o composición con la temperatura, ya que esto actuaria como un error en las mediciones.
        4. Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. Así se puede visualizar con mayor exactitud el punto final de las titulaciones por volumetría y entonces se puedan realizar los cálculos respectivos con mayor exactitud y menor incertidumbre.
        5. Tener una masa molar grande ya que este hecho reduce considerablemente el error al momento de pesar.

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