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DETERMINACIÓN DE CLORUROS POR LOS MÉTODOS DE MOHR, FAJANS Y VOLHARD a

Derly Alvarez, b Herlen Silva y c Geraldin Ospina [email protected], [email protected] cgeraldin.ospina [email protected] ayb Universidad Santiago de Cali, Facultad de Ciencias Básicas, Programa de Química, Laboratorio de Química Analítica I Santiago de Cali, Colombia Marzo 30 de 2022 a

RESUMEN Se determino la concentración de cloruros en una muestra problema para determinar la efectividad de los métodos de Mohr, Fajans y Volhard que son muy comunes y utilizados, para esto se realizaron cinco titulaciones. Inicialmente se realizó una solución de NaCl con K2CrO4 en agua la cual era amarrilla, y al valorarse con 9.6mL de AgNO3 la solución adopto un color rojo ladrillo. Seguidamente se hizo un Blanco el cual era de color amarillo claro y al valorarse con 0.2 mL de AgNO3 se tornó rojo. También se realizó una titulación de KCNS donde se gastó 5.4 mL para llegar a un tono rojizo. Después se llevó a cabo una solución de AgNO3 con HNO3 concentrado y FeCl3 en agua que se tituló con KCNS, donde se gastó 5.4 mL para llegar a un tono rojizo. Estas se tomaron como referencia para comparar cuál método funciona mejor. Posteriormente se llevaron a cabo los tres métodos de volumetrías de precipitación para la determinación de cloruros en agua: Método de Fajans, en este método se utilizó como valorante el AgNO3 y su indicador fue la fluoresceína, este es un indicador de absorción, por lo que tiende a absorberse en la superficie del sólido, observando un precipitado rosa, para llegar a este precipitado se gastó 7.5 mL, luego se realizó un duplicado en el cual se gastó 7.4 mL de AgNO3. En el método de Mohr, se utilizó el AgNO3 como titulante y cromato de potasio como indicador, donde se gastó 7,4 mL de AgNO3 para que se tornará rosa y 7.65 mL en el duplicado, seguidamente se realizó un Blanco de Mohr donde se utilizó 6.4 mL de AgNO3 para tornarse rojizo, estos dos métodos fueron una titulación directa a diferencia del Método de Volhard que fue una titulación indirecta, donde se utilizó como titulante el KCNS y como indicador el sulfato férrico, observando que al agregar 0.8 mL de KCNS se tornó naranja rojizo. Palabras clave: titulaciones, cloruros, Mohr, Fajans y Volhard.

INTRODUCCIÓN Las valoraciones son reacción entre un analito, un indicador químico y una preparación estándar que es utilizada como titulante, esta se añade por medio de una bureta lentamente a la solución del analito y el indicador. En este procedimiento se analiza el valor inicial y el valor final del titulante teniendo como resultado el valor que se necesitó para que reaccionara completamente el analito obteniendo un cambio de color evidente. [1] Hay diferente tipos de valoraciones aquí se trabaja unas puntuales como valoración por precipitación basada en reacciones que producen compuestos iónicos de solubilidad limitada, como reactivos precipitantes más utilizados y de mayor importancia es el nitrato de plata usado para la determinación de halógenos, aniones parecidos a halógenos, mercaptanos, ácidos grasos y varios aniones inorgánicos estas valoraciones se llaman argentométricas en el cual se tiene los siguientes métodos utilizados en la práctica. [1] MÉTODO DE FAJAN utiliza

un

indicador

de

adsorción

como

fluoresceína, que es un compuesto orgánico que se adsorbe o desorbe de la superficie del sólido en una valoración de precipitación. Idealmente, la adsorción o desorción ocurre cerca del punto de equivalencia y produce no solo un cambio de color sino también la transferencia de color desde la disolución al sólido o viceversa. [1] MÉTODO DE MOHR En este se utiliza el cromato de sodio que funciona como indicador para la valoración argento métrica de los iones cloruro. Los iones plata reaccionan con el cromato para formar el cromato de plata (Ag2CrO4) El cual es un precipitado rojo ladrillo y se forma en la región del punto de equivalencia. [1] EL MÉTODO VOLHARD. Este método es importante para la determinación indirecta de iones haluro; se tiene la solución problema, el exceso de disolución estándar del nitrato de plata, el HNO3, utilizando como indicador el sulfato férrico mediante titulación por retroceso con KCNS, se obtiene el exceso de plata dando a la reacción un color rojo. [1] Página 1 de 5

ANÁLISIS DE RESULTADOS Los métodos título métricos, trabajan con el equilibrio de precipitación para determinar iones, generalmente cloruros, por titulaciones argentométricas . Donde se usa la sal de plata para determinar la concentración de Cl- e indicadores para observar el punto de final de la reacción dependiendo de cual se use, será el método Mohr, Fajans o Voljarh. La sal formada presenta una baja solubilidad, volviendo la reacción irreversible. [2] En la estandarización de AgNO3 0.1 M, se determinó que para preparar la solución se debía utilizar 8.4435 g en 500ml agua destilada (ecuación 1). Dicha solución fue utilizada como titulante para las otras reaccione. 0.1

𝑚𝑜𝑙 𝐿

× 0.5𝐿 ×

169.27𝑔 𝐴𝑔𝑁𝑂 33 1 𝑚𝑜𝑙 𝐴𝑔𝑁𝑂 3

= 8.4433𝐴𝑔𝑁𝑂3

(1)

Luego se disolvió 0.05g de NaCl 1 en 50 ml de agua y se adiciono 2 ml de cromato de potasio 5 al 5%, por el cual la solución era amarilla figura 1. Cuando se empezó a titular esta se iba aclarando ya que los iones Ag+ del AgNO3 2 reaccionan con los iones Cl- del NaCl 1 formando el precipitado AgCl 3 (reacción 1) que es un compuesto poco soluble en agua figura 2, posteriormente cambio a un rojo ladrillo alcanzando su punto de equilibrio a los 9.6 ml de AgNO3 2, debido a que los iones Cl1 reaccionaron todos y los iones Ag+ 2 siguen aumentando, por lo que estos reaccionan con los iones CrO4- 5, conformándose el cromato de plata 6 (reacción 2)que es rojo, sé determinó que el valor promedio sería de 9.03 ml.

Ag+.

Figura 3: punto final en la titulación de AgNO3 También se realizó un blanco con valor promedio de 0.15 ml el cual es resto al valor promedio y dio 8.88ml A partir de la reacción 1, los datos del NaCl 1 y factores estequiométricos se calculó la concentración M de AgNO3 (ecuación 2) De lo cual se pudo determinar que la concentración era de 0.096 M. Por factores de conversión y estequiométricos se pudo expresar en mg Cl-/mL de AgNO3 arrojando como resultado que por cada ml de AgNO3 hay 3.27 mg de iones Cl - (ecuación 3).

Estandarización de KSNC En la estandarización de KCNS se calculó la concentración a partir de la concentración de AgNO3 figura 4.

Figura 4: Estandarización KCNS

(Ecuación 4) Figura 1:Solución de NaCl, H2O y K2CrO4

Figura 2: cambio de color por la reacción los iones Cl- y

Método de MOHR En este método se determinó como el ion Cl- se precipito (precipitado blanco) como cloruro de plata 3, al valorarse con nitrato de plata 2 (reacción 1) y como interactuaba el cromato de potasio 5 como indicador, este inicialmente puso la solución amarilla figura 5 y luego en el punto final la dispuso a un rojo ladrillo por la formación del cromato de plata 6 (reacción 2), Figura 6. Página 2 de 5

MÉTODO DE FAJANS

Figura 5: Iniciación de Mohr

Para llevar a cabo el método mencionado anteriormente se tomaron 5 Ml de NaCl y se le añadieron 5 gotas de indicador fluoresceína el cual actúa como indicador de adsorción, dando un color verde-amarillento figura 7; al iniciar la titulación con la solución estándar del AgNO3 la reacción está con una carga superficial negativa del precipitado de AgCl a causa de la adsorción en exceso del Cl- [1] .

Figura 6: Finalización de MohrEsto se da porque la solubilidad del Ag2CrO4 6 es mayor que la del AgCl 3, por eso se formó el AgCl 3 hasta que no hubo más Cl- libres y de inmediato al haber un exceso del catión Ag+ este reaccionó con el k2CrO4 5 precipitando así el Ag2CrO4 6, marcando el punto final. La cantidad de CrO4 2que se añade es lo suficientemente pequeña como para que el punto final aparezca siempre después del punto de equivalencia. Para compensar este error sistemático positivo, se analiza un blanco de reactivo sin analito con lo que se determina el volumen de agente valorante necesario para inducir el cambio de color del indicador. Como el CrO4- es una base débil, la disolución suele mantenerse en un pH ligeramente alcalino. [1]

Con el punto de equivalencia se tomó la cantidad de titulante empleado, con este se calculó por medio de valores estequiométrico (reacción 1) los gramos de Cl- presente en la muestra problema y con la relación p/v encontramos que el 0.82% fue lo que reaccionó (ecuación 5 y 6), para poder hacer la comparación entre los métodos.

Figura 7: Solución Fajans inicial Al llegar la titulación a su punto final la carga es positiva ya que se obtuvo un precipitado por la absorción del exceso Ag+ obtenido consigo un cambio visible pues el indicador aniónico se adsorbe a la superficie del precipitado adquiriendo un color rosado. [1]

Figura 88:: Solución Fajans inicial

Método de Volhard Se tituló un exceso de iones de plata con una disolución estándar de iones SCN

Donde el sulfato de hierro funcionó como el indicador. Luego se formó una sal AgCl formando un precipitado blanco Figura 9. Esta disolución se torna roja al agregar un mínimo exceso de ion tiocianato debido a la formación de Fe (SCN)2+. Esta es una titulación indirecta de iones de haluros, por lo que se realizó en un exceso medido de la disolución estándar de AgNO3 (Ecuación 10) se añadió a la muestra, haciendo que haya un exceso de Ag, la cual se determinó por la titulación estándar de una disolución de tiocianato (Ecuación 3). En un medio fuertemente ácido la titulación de Volhard representa una ventaja única sobre otros métodos de titulación ya que los iones de carbono, oxalatos y arsenito, no generan interferencias. Las sales de Ag son solubles en medio ácido, pero también son ligeramente solubles en un medio neutro. Por último, se calculó el cloro en la muestra problema [3] (Ecuación 11).

Estandarización de KSNC

(Ecuación 10)

(Ecuación 11)

La reacción ocurre de manera significativa cerca del punto final de la titulación por retroceso. Esta reacción provoca que el punto final se desvanezca y que el ion tiocianato se consuma en exceso.

Para el ion cloruro, los bajos resultados que se obtienen pueden ser superados filtrando el cloruro de plata antes de comenzar la valoración por retroceso. La filtración no es necesaria para otros haluros debido a que forman sales de plata que son menos solubles que el tiocianato de plata como se observó en la figura 10 [3] experimentalmente se tomó el volumen de solución titulante en el momento del punto de equivalencia y teniendo en cuenta la estandarización de KSNC.

Figura 9. Volhard inicial

Figura 10. Volhard final CONCLUSIONES Se aprendió sobre las titulaciones volumétricas basadas en las precipitaciones, las cuales, en este laboratorio se determinaron por la diferencia de solubilidad de las sales formas a partir de la solución problema, los indicadores y los titulantes. Teniendo en cuenta los valores obtenidos en los tres métodos de titulación podemos decir, que los métodos de Morh y Fanjasn tienen una similitud en su valoración, pero teóricamente el método de Morh es más utilizado y efectivo porque al realizar el blanco se está disminuyendo la incertidumbre y el porcentaje de error que puede darse por el indicador. REFERENCIAS [1] F. James Holler, Stanly R. Crouch, Donald M. West, Douglas A. Skoog. Fundamentos Química Analítica. Novena edición Claudia C. Garay Castro, Pilar Hernández Santamarina 2015. Página 303. 408. 413. [2] Jhon Rios, Sandar Castro. Notas de Química Página 4 de 5

de Analítica. Pagina 245. [3] David Harvey. Química Analítica Moderna. Página 245 [4] Harris, Daniel C. Análisis Químico Cuantitativo. 3a.ed.--. Barcelona: Reverté, 2012. Página 202. [5] Volumetría de precipitación (Citado 27 de marzo de 2022), disponible en: https://aulavirtual.agro.unlp.edu.ar/pluginfile.p hp/49565/mod_resource/content/1/12%20volu metria%20por%20precipitacion.pdf...