Aplicaciones Del Análisis Cuantitativo PDF

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UNIDAD II TITULACIONES POR FORMACIÓN DE COMPLEJOS.

La formación de complejos es ampliamente usada en el análisis de aguas.

Tipos de titulaciones con EDTA:

1) Directa.- Se utiliza para determinar cationes a diferentes valores de pH, empleando indicadores de iones metálicos como el eriocromo negro T (ENT) y una solución patrón de EDTA o su sal disódica.

2) Por retroceso.- Se emplea para la determinación de cationes que forman complejos estables con el EDTA y para los cuales no se dispone de un indicador adecuado, o para cationes que reaccionan lentamente con el EDTA. Este método consiste en agregar exceso conocido de solución estándar de EDTA y después de completada la reacción, el exceso de EDTA se titula por retroceso con solución patrón de Mg o Zn. La constante de formación del quelato con el analito debe ser mucho mayor que la del complejo de magnesio o zinc.

3) Por desplazamiento.- Se agrega a la solución del analito un exceso NO medido de solución que contiene el complejo de Mg-EDTA o Zn-EDTA. Si el analito forma un complejo más estable que el Mg o el Zn, el analito desplazará a estos iones de acuerdo a las siguientes reacciones:

𝑀𝑔𝑌 2− + 𝑀𝑛+ → 𝑀𝑌 𝑛−4 + 𝑀𝑔2+ 𝑍𝑛𝑌 2− + 𝑀𝑛+ → 𝑀𝑌 𝑛−4 + 𝑍𝑛2+

Los iones Mg2+ o Zn2+ liberados, se titulan con solución patrón de EDTA.

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA EN AGUA

En las aguas naturales la concentración de los iones calcio y magnesio son superiores a la de otros iones metálicos. De esta manera, la dureza se define como la concentración de carbonato de calcio que equivale a la concentración total de todos los cationes multivalentes en la muestra.

La dureza del agua se clasifica en dos tipos:

1) Dureza Temporal Esta dureza se debe a la presencia de bicarbonatos de calcio y magnesio que por efecto del calentamiento se transforma precipitándose como carbonatos de calcio y magnesio.

𝐶𝑎(𝐻𝐶𝑂3 )2 + ∆→ 𝐶𝑎𝐶𝑂3 ↓

𝑀𝑔(𝐻𝐶𝑂3 )2 + ∆→ 𝑀𝑔𝐶𝑂3 ↓ 2) Dureza Permanente Esta dureza es producida por la presencia de cloruros de calcio y/o magnesio y sulfatos de calcio y/o magnesio.

La dureza total es la suma de las durezas temporal y permanente, expresadas en términos de carbonato de calcio.

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂 ) + 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒(𝐶𝑎𝐶𝑂 3

3)

Las unidades utilizadas son en partes por millón (ppm=mg/L)

La dureza total también puede determinarse por la suma de las concentraciones en ppm de los iones calcio y magnesio, en términos de carbonato de calcio.

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝐶𝑎2+ (𝐶𝑎𝐶𝑂 ) + 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑀𝑔2+ 3

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

La determinación cuantitativa de las durezas antes mencionadas, utiliza como solución estándar a la sal disódica de EDTA, también conocida como versenato de sodio o potasio.

En la determinación de las durezas se aplica el concepto de título, el cual se define como los miligramos de una sustancia que reaccionan o son equivalentes a un mililitro de solución estándar o titulante. En el caso del versenato de sodio se representa de la siguiente manera:

(𝑒𝑞)𝐸𝐷𝑇𝐴 = (𝑒𝑞)𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑤 (𝑉𝑁)𝐸𝐷𝑇𝐴 = ( )𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑃𝑒𝑞 𝑇 = 𝑁𝐸𝐷𝑇𝐴 × 𝑃𝑒𝑞𝐶𝑎𝐶𝑂 = 3

𝑇= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑥(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

𝑤𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑉𝐸𝐷𝑇𝐴

𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑚𝐿 𝐸𝐷𝑇𝐴

= (𝑉 × 𝑇)𝐸𝐷𝑇𝐴 ×

1000 𝑉𝑚

Ejercicio 1. a) Se toman 100 mL de muestra de agua y se lleva a un aforo de 500 mL con agua destilada; de esta disolución se tomaron 125 mL, a la cual se le añade buffer y ENT, requiriéndose 5 mL de EDTA para el vire. Los datos del versenato de sodio indican que se requieren 1.2 mg de CaCO3 que equivalen a 1 mL de verseno. b) A otros 50 mL de la muestra original se le agregan 2 mL de NaOH 0.1 N y se le titula en presencia de purpurato de amonio (murexida), gastándose 7 mL de versenato de sodio. c) A otros 125 mL de la disolución del inciso a), se le hierve por espacio de media hora, sin llegar a sequedad y se restituye el volumen original con agua destilada; posteriormente, se agregan 2 mL de solución reguladora y 2 gotas de ENT, requiriéndose 3.5 mL del versenato de sodio. d) Obtener los resultados de las durezas correspondientes.

𝑇=

1.2 𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 𝑚𝐿 𝐸𝐷𝑇𝐴

a) Dureza Total

100 mL H2O X mL

-

500 mL aforo 125 mL alícuota

𝑋=

100 × 125 = 25𝑚𝐿 500

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑥(𝐶𝑎𝐶𝑂 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

3)

= (𝑉 × 𝑇)𝐸𝐷𝑇𝐴 ×

= (5𝑚𝐿 × 1.2

1000 𝑉𝑚

𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 1000 ) × 𝑚𝐿 𝐸𝐷𝑇𝐴 𝐸𝐷𝑇𝐴 25 𝑚𝐿

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

= 240

b) Dureza de Calcio

𝑝𝑝𝑚𝐷𝐶𝑎2+(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

= (7𝑚𝐿 × 1.2 𝑝𝑝𝑚𝐷𝐶𝑎2+ (𝐶𝑎𝐶𝑂

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑀𝑔2+

3)

𝑚𝐿 𝐸𝐷𝑇𝐴

3)

)

𝐸𝐷𝑇𝐴

1000 × 50 𝑚𝐿

= 168

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝐶𝑎2+(𝐶𝑎𝐶𝑂 ) + 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑀𝑔2+ 3

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂 ) −𝑝𝑝𝑚𝐷𝐶𝑎2+(𝐶𝑎𝐶𝑂 3

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑀𝑔2+

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑀𝑔2+ 𝑝𝑝𝑚𝐶𝑎2+ (𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

= 72

3

3)

𝑃𝑒𝑞

𝐶𝑎2+

𝑃𝑒𝑞𝐶𝑎𝐶𝑂3

40 = 168 × 2 100 2

𝑝𝑝𝑚𝐶𝑎2+(𝐶𝑎𝐶𝑂

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

= 240 − 168

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝐶𝑎2+ (𝐶𝑎𝐶𝑂 ) ×

𝑝𝑝𝑚𝐶𝑎2+(𝐶𝑎𝐶𝑂

𝑝𝑝𝑚𝑀𝑔2+

𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3

3)

= 67.2

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑀𝑔2+

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

×

𝑃𝑒𝑞

𝑀𝑔2+

𝑃𝑒𝑞𝐶𝑎𝐶𝑂3

3)

𝑝𝑝𝑚𝑀𝑔2+

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

𝑝𝑝𝑚𝑀𝑔2+

2 24.3 100 = 72 × 2

(𝐶𝑎𝐶𝑂3 )

= 17.5

b) Dureza Permanente 100 mL H2O X mL

-

500 mL aforo 125 mL alícuota

𝑋= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑃𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

100 × 125 = 25𝑚𝐿 500

= (3.5𝑚𝐿 × 1.2

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑃𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒(𝐶𝑎𝐶𝑂 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

1000 𝑚𝑔 𝐶𝑎𝐶𝑂3 ) × 𝑚𝐿 𝐸𝐷𝑇𝐴 𝐸𝐷𝑇𝐴 25 𝑚𝐿

3)

= 168

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂 ) + 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒(𝐶𝑎𝐶𝑂

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3

3)

= 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂 ) − 𝑝𝑝𝑚𝐷𝑝𝑒𝑟𝑚𝑎𝑛𝑒𝑛𝑡𝑒(𝐶𝑎𝐶𝑂 3

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

= 240 − 168

𝑝𝑝𝑚𝐷𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜𝑟𝑎𝑙(𝐶𝑎𝐶𝑂

3)

= 72

3)

3)

DIAGRAMA. DETERMINACIÓN DE LAS DIFERENTES DUREZAS....