Titulacion
Enviado por • 17 de Julio de 2014 • 1.319 Palabras (6 Páginas) • 314 Visitas
producto de reducción del permanganato es elMnO
2
.
Parte experimental
Se realizó conforme a la guía
2
, adicionando ladeterminación de la concentración de peroxido dehidrogeno en una solución. Para ello se tomó 10mL de una solución de 100 mL que contenía 1 mLde la solución problema al 30% de H
2
O
2
. Luego setituló con KMnO
4
hasta persistencia del viraje decolor.
Cálculos y resultadosTabla 1. Datos obtenidos en la prácticaReactivoCantidadUtilidad
Na
2
C
2
O
4
0,0220 gestandarizaciónKMnO43,5 mL estandarizaciónsuplementomuestra adeterminar soluciónmuestra20 mLcantidad a titular KMnO
4
2,8 mLtitulaciónmuestraH
2
O
2
10 mLcantidad a titular KMnO
4
9 mLtitulación H
2
O
2
Estandarización del KMnO
4
0,02 M
422-242422
OC Nag134 OCmol1 xOC Nag0,0220
1,64 x10
-4
mol C
2
O
4-2
-42-42-42-424-
MnOmol1KMnO4mol1x OCmol5 MnOmol2xOmolCx101,64
6,56 x10
-5
moles KMnO
4
Lx103,5molKMnOx106,56
3-4-5
=
0,0187 MDeterminación de hierro
-424
MnOmol1Femol5xmL1000molKMnO0,0187mLx8,2
+
2,62 x10
-4
moles Fe
4444-
FeSOmol1FeSOg85,151 xFemol1FeSOmol1xFemolx102,62
39,7 mg
FeSO
4
mL100xmL20FeSOmg39,7
4
=
198,5 mg FeSO
4
%100xrealvalor observadovalor -realvalor
%100xmg200mg198,5-mg200
0,75%Determinación de la concentración deperoxido de hidrogeno en solución
2-4224
MnOmol2OHmol5 xmL1000KMnOmol0,0187mLx9
4,21 x10
-4
moles H
2
O
2
222222 -4
OHmol1 OH6g01,34 xmL1mL100xmL10OHmolx104,21
(0,143gH
2
O
2
/mL) x100% =
14,3 %
%100x0314,3-03
52,3 %
Análisis
La permanganometria utilizada en esta practica secumplió satisfactoriamente obteniendo resultados precisos en la determinación de hierro en unsuplemento mineral, para ello se realizó primerola estandarización del permanganato de potasioutilizando como patrón primario el oxalato desodio este patrón primario se puede obtener dealta pureza, es estable y no es higroscópico. Otrotipo de patrón primario para el permanganato sonel oxido arsenioso (As
2
O
3
) y alambre de hierro puro.
3
El oxido arsenioso se disponecomercialmente como sólido, de grado estándar primario. Se disuelve en soluciones de NaOH:As
2
O
3
+ 2 OH
-1
« 2 AsO
2-1
+ H
2
OLuego se acidifica con HCl y se valora con elKMnO
4
:
2MnO
4-1
+5HAsO
2
+6H
+1
+2H
2
O
⇒
2Mn
+2
+5H
3
AsO
4
Esta reacción no transcurre rápidamente sin uncatalizador. Se explica porque el MnO
4-1
se reduce
parcialmente a Mn
+3
y MnO
2
que ese estabilizacomo complejos arseniatos.El catalizador excelente aquí es elMONOCLORURO DE YODO, que en soluciónde HCl existe comoICl
2-1
y que actúa según:H
3
AsO
4
+ 2 H
+1
+ 2 e HAsO
2
+ 2 H
2
OEº = 0,559 V2 ICl
2-1
+ 2 e I
2
+ 4 Cl
-1
Eº = 1,06 VMnO
4-1
+ 8 H
+1
+ 5 e Mn
+2
+ 4 H
2
OEº = 1,51 VReacción entre HAsO
2
y ICl
2-1
:
HAsO
2
+2ICl
2-1
+2H
2
O H
3
AsO
4
+I
2
+ 2 H
+1
+ 4 Cl
-1
Eº = 0,501 VEntonces:
2MnO
4-1
+5I
2
+20Cl
-1
+16H
+1
2Mn
+2
+10ICl
2-1
+8H
2
O
Eº = 0,45 VEste valor indica que la oxidación de Yodo por KMnO4 es cuantitativamente completa en medioHCl. Juntando las dos reacciones precedentes seobserva que se efectúa la reacción de valoración.La reacción del oxalato de sodio con el permanganato e
s algo difícil de
entender inclusive muchos investigadores
han tratado derealizar el mecanismo de la reacción pero no esmuy claro, para favorecer la velocidad de estareacción y se de adecuadamente se debe calentar la solución o titular la solución en temperatura altamas o menos en un rango de 55 a 70 ºC.
Cuandoel ion manganeso (III) es formado este actúacomo catalizador y la reacción se vuelve auto-catalítica aumentando su velocidad
.
4
Lasreacciones de oxido-reducción son las siguientes: primero la formación de un complejo,
OH4)OMn(C5H8OC15MnOMn4
2-3342 1-242-14 2
+⇒+++
++
Este complejo de Mn(III) se descompone envarios pasos, formando Mn
+2
y CO
2
:
2 Mn(C
2
O
4
)
3-3
2 Mn
+2
+ 2 CO
2
+ 5 C
2
O
4-2
El resultado
de las reacciones anteriores es:
OH8 CO10 Mn2H16 MnO2 OC5
222-4-242
++⇒++
++
La serie de reacciones es aún más complicada porque las especies MnO
2
y Mn(IV) se creeintervienen como intermedios transitorios. Elresultado neto de todas estas reacciones es que elH
2
C
2
O
4
se oxida a CO
2
, el KMnO
4
se reduce aMn
+2
y se obedece la estequiometría de reaccióndeseada.Esto se realizó con el
objetivo de eliminar cualquier tipo de error causado por la formaciónde peroxido de hidrogeno
.
4
Este tipo dereacciones puede ser de gran ayuda a la hora decalcular la concentración real por que se puede ver que la relación del permanganato con el oxalato esde 2:5 y que esta reacción se da en un medio acidoesto ultimo se concluye por que en el ladoizquierdo de la reacción hay presencia de H
+
.Posteriormente se realizó la digestión de lamuestra la cual consta de agregar acido sulfúrico aesta, ya que si se digesta la muestra o se titula en presencia acida como la del acido clorhídrico, altitular con el permanganato potásico
los ionescloruro de la solución se oxidan y si esto ocurrees posible que las moles adicionadas demanganeso no sean las necesarias para latitulación del hierro (II)
3
sin embargo, para evitar la oxidación de los cloruros se agrega una
solución de Zimmermann-Reinhardt que contieneacido sulfúrico, sulfato de magnesio y acido fosfórico,
4
esta solución funciona con la presenciadel Mn
+2
que evita la acumulación de excesoslocales de la solución de KMnO4 valorante aligual que de otros estados de oxidaciónintermedios del Mn, en particular Mn(IV), Mn(V)y Mn(VI). El MnSO
4
disminuye el potencial dereducción del permanganato de potasio, por lo queresulta un OXIDANTE más débil y es muchomenos la acción oxidante del KMnO
4
para loscloruros. El Mn
+2
actúa además como uncatalizador positivo aumentando la velocidad dereducción del KMnO
4
y como catalizador negativo para disminuir la oxidación del cloruro.
4
La utilización del HCl en la digestión esimportante cuando se trata de disolver aleacionesde hierro pero para el caso de esta practica latitulacion se hizo en medio acido utilizando acidosulfúrico por que se supo que el componente principal del suplemento era el sulfato ferroso,entonces el H
2
SO
4
no interviene en la reacción principal. Se tomaron 3 alícuotas de 20 mL de unasolución problema de 100 mL y se tituló con el permanganato hasta persistencia del color rosaque es cuando el manganeso (VII), que tiene uncolor inicial, se reduce a manganeso (II) que tieneun color rosa, indicado que todo el hierro (II) fueoxidado a hierro (III). En las tres titulaciones, elvalor volumétrico fue de 2,8 mL KMnO
4
a partir de este valor se calculó los miligramos de sulfatoferroso anhidro que era el componente delsuplemento arrojando un resultado de 198,5 mgFeSO
4
, este valor fue muy próximo al valor rotulado en el suplemento que era 200 mgteniendo un error del 0,75 %. El yerro puede ser causado por la digestión o por la reducción previade la solución del permanganato de potasio ya queeste se puede auto-catalizar en presencia de luz ymás aun en temperaturas relativamente altas. Laecuación que representa la reacción es lasiguiente:
OH4 Fe5 Mn Fe5 H8 MnO
2322-4
++⇒++
++++
En esta ecuación, como la anterior se puedeobservar que la relación del permanganato con elhierro es 1:5 además que la reacción se deberealizar en medio acido (H
+
de la reacción loindica).Para permanganometria del peroxido dehidrogeno, se tomo un mL de una soluciónrotulada al 30% de pureza y se llevó a 100 mL, deesta solución se tomó una alícuota de 10 mL y serealizo la titulacion con permanganato obteniendoun volumen de 9 mL. A partir de este volumen secalculó la concentración dando un resultado de14,3 % con un error del 52,3 %, el error en estaocasión es grande con respecto a la determinaciónde hierro anterior, pero no se puede concluir deque se trata de un error del método por que en estecaso
el peroxido de hidrogeno se degrada fácilmente formando agua y oxigeno
,
5
entonces elerror puede provenir de la degradación.La descomposición del peroxido se da acontinuación:H
2
O
2
H
2
O + ½ O
2
Es por eso que
la concentración del H
2
O
2
se sueleexpresar en volúmenes y el número de volúmenesequivale al número de litros de oxígeno quedesprende un litro de agua oxigenada cuando sedescompone
.
5
Por ej. 10 volúmenes equivalen a un3 %. Otro de los procesos en que puede estar involucrado este peroxido es frente a un agentereductor:H
2
O
2
+ 2 H
+
+ 2e
-
2 H
2
OY si se oxida frente a oxidantes como el permanganato,5 H
2
O
2
+ 2MnO
4-
+6H
+
5O
2(g)
+2Mn
+2
+ 8H
2
OEn este último proceso que es el que se empleó enla práctica, el agua oxigenada actúa de agentereductor oxidándose en el transcurso de laoperación, mientras el permanganato que actúa deagente oxidante experimenta un proceso dereducción.Como se mencionó anteriormente la luz puedeacelerar la descomposición del peroxido en agua yoxigeno por eso es que el agua oxigenada viene en botellas oscuras para minimizar la degradación por eso algunas veces es difícil diferenciar el aguadel peroxido de hidrogeno.
Conclusiones
La permanganometria es una técnica muy precisa.La luz y el calor ayudan a acelerar o catalizar un proceso redox.Las titulaciones se realizan en medio acido,teniendo en cuenta que los iones del acido no seinvolucren en la reacción principal.El permanganato es un agente oxidante, titulante yauto-indicador.La oxido-reducción de la titulacion debetranscurrir rápidamente para evitar la reducciónespontánea del permanganato
Bibliografía
1. http://bobquim.xctl.net/quimprac/valo1.htmlvaloración hierro2.
Universidad del Valle
. Departamento deQuímica Ed. Guía laboratorio de químicaanalítica.3.http://www.calidoscopio.com/calidoscopio/ecologia/quimica/redox.pdf 4.http://www.cofc.edu/~kinard/221LCHEM/CHEM221L%20Permanganimetric%20Determination%20of%20Iron.htm5.http://www.panreac.com/new/esp/productos/practicas/practicas12.htm agua oxigenada
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