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/ FERNANDO CROMO D, ■" ." / y EDITORIAL POI'IRIJA, 8, A. ANALISIS QUIMICO CUANTITATIVO FERNANDO O R O Z C O D. DOCTOR INGENIERO QUIMICO F.X PROFESOR TITULAR DE ANALISIS QUIMICO CUANTITATIVO DE LA U. N. A. M. EX DIRECTOR DE LA ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS QUIMICAS DE LA U. N. A. M. FUND...

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FERNANDO CROMO D,

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EDITORIAL POI'IRIJA, 8, A.

." / y

ANALISIS QUIMICO CUANTITATIVO

FERNANDO O R O Z C O

D.

DOCTOR INGENIERO QUIMICO F.X PROFESOR TITULAR DE ANALISIS QUIMICO CUANTITATIVO DE LA U. N. A. M. EX DIRECTOR DE LA ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS QUIMICAS DE LA U. N. A. M. FUNDADOR Y EX DIRECTOR DEL INSTITUTO DE QUIMICA DE LA U. N. A. M. PROFESOR EMERITO DE LA FACULTAD DE QUIMICA DE LA U. N. A. M.

ANALISIS QUIMICO CUANTITATIVO Décima edición

EDITORIAL PORRUA, S. A. AV. REPUBLICA ARGENTINA, 15 MEXICO. 1978

I

l'ilinriH rdidriti, l'm

Derechos reservados Copyright © 1978, por F ernando O rozco D. Lluvia, 261, México 20, D. F. Esta edición y sus características son propiedad dé la Editorial P orrúa, S. A. Av. República Argentina, 15, México 1, D. F. Queda hecho el depósito que marca la ley

ISBN 968-432-004-3

IMPRESO EN MÉXICO PRINTED IN MEXICO

PRO LOG O

L a extensa ap licació n q u e en los ú ltim o s años h a ve n id o te n ie n ­ d o el an álisis q u ím ico , es la lóg ica co n secuencia d e la re v isió n de sus bases teó ricas y d e la fo rm u la c ió n d e n u e vo s m étod os con téc­ nicas m ás aceleradas, exigidas así p o r las necesidades actu ales d e la in ten sa in vestig ació n p u ra y ap licad a, a la q u e se d eb e en g ran p ar­ te el en o rm e d esarro llo , p o r desgracia solo m a teria l, d el m u n d o q u e vivim os. Esa r e v isió n d e lo s m étod os clásicos q u e se h ab ían ap licad o sin esclarecer a fo n d o sus reacciones, h ech a ya a la lu z d e bases cien ­ tíficas y con la in te rv e n c ió n d e m étod os físico-quím icos, ayu d ó n o sólo a en cau zarlos m ás c ien tífic am en te, elim in a n d o d e ello s lo q u e de e m p íric o les q uedab a, sino tam b ién a en co n trarles m ás a m p lio cam po d e a p licació n en b en eficio d e la q u ím ic a an alítica. Esto sig nificó q u e la físico-q u ím ica se lig a ra estrech am en te al an álisis ayu d án d o le en su progreso. N o ob stan te, en este lib r o he tratad o la te o ría en q u e se basan lo s m étod os an alítico s d e los d i­ versos g ru p o s en q íie se su b d ivid e esta m ateria, en fo rm a condensada y sin p ro fu n d iz a r e n i a ex p licació n d e u n fen ó m en o físico o físico-q u ím ico m ás a llá d e lo in d isp en sab le p ara co m p ren d erlo , a fin de n o in v a d ir cam pos q u e son o b jeto de estu dio en o tro s c u r­ sos, y tam b ién p ara e v ita r q u e este te x to a d q u irie ra u n a exte n sió n q u e sob rep asara los lím ite s n o rm ales, p ero an te to d o p ara p o d er ab arcar d e n tro d el lapso fija d o a este curso, todos los p un to s com ­ p ren d id o s en el p ro gram a, d ejan d o d e n tro d e lo p o sib le el m áxim o espacio de tie m p o p ara la p ráctica de las técnicas y m an ip u lacion es de la b o ra to rio , q u e son en m i co n cep to el o b je to fu n d a m e n ta l de este curso. Es así com o en la p a rte teó rica q u e sirve d é in tro d u c ció n a cada n u e v o tó p ico d e lo s q u e va n fo rm a n d o el p ro gram a, se ex p lica lo e x tricta m en te in d isp en sab le re lacio n ad o con las leyes o p rin cip io s en lo s q u e se basan lo s m étod os de cada su b d ivisió n , d e tal fo rm a

VIII / l'MÓI (>Ac. Precipitación Filtración F iltro de papel Crisol de Gooch Crisoles de porcelana porosa Filtros de v id rio Lavado de precipitados Secado y calcinación de precipitados D ETE RM IN ACION E S G R A V IM E T R IC A S

53 54 55 57 59 59 60 61 65

PLATA 1. D eterm inación al estado de cloruro, A gCl 2. D eterm inación al estado de plata m etálica

66 67

PLOMO 1. D eterm inación 2. D eterm inación 3. D eterm inación 4. D eterm inación

68 69 69 73

como como como como

sulfato, P b S 0 4 óxido, PbO sulfuro, PbS cromato de plomo, PbCrO,4

MERCURIO 1. D eterm inación al estado de sulfuro, HgS 2. D eterm inación como cloruro m ercuroso, Hg2C l2

72 74

COBRE 1. D eterm inación 2. D eterm inación 3. D eterm inación 4. D eterm inación 5. D eterm inación 6. D eterm inación 7. D eterm inación

al estado de óxido, CuO al estado de sulfuro, C u2S al estado de sulfocianuro, CuC N S al estado de cobre m etálico de cobre con a-benzoinoxima de cobre con salicilaldoxim a como quinaldinato de cobre (II)

75 76 77 78 79 79 80

CADMIO 1. D eterm inación 2. D eterm inación 3. D eterm inación 4. D eterm inación

al estado de óxido, CdO al estado de sulfuro, CdS al estado de sulfato, CdSO* con ácido quinaldínico

81 82 82 83

BISMUTO 1. D eterm inación al estado de óxido, Bi20 3 2. D eterm inación al estado de trisu lfuro, Bi2S3 3. D eterm inación al estado de bism uto m etálico 4. D eterm inación como oxi-yoduro, BiOI 5. D eterm inación como óxido, p o r calcinación del com plejo con cupferrón ARSÉNICO 1. D eterm inación al estado de trisu lfuro, As2S3 2. D eterm inación al estado de pentasulfuro, A s2S5 3. D eterm inación al estado de piroarseniato, M g2As20 7

84 85 85 86 87 88 88 89

ÍNDICE OENERAL / XI

ANTIMONIO 1. D eterm inación al estado de trisu lfuro, Sb2S3 2. D eterm inación al estado de tetróxido, Sb20 4 ESTAÑO D eterm inación al estado de óxido, S n 0 2 3 m etálico ALUMINIO 1. D eterm inación al estado de óxido, m étodo del am oníaco 2. Precipitación con yoduro y yodato de potasio (Stock) 3. Precipitación con tiosulfato de sodio (Chancel) 4. D eterm inación p o r m edio de la 8-hidroxiquinolina (oxina) CROMO 1. D eterm inación al estado de óxido, m étodo d el am oníaco 2. Precipitación con yoduro y yodato de potasio (Stock) 3. D eterm inación como cromato de bario FIERRO 1. D eterm inación al estado de óxido férrico, Fe20 3 2. Precipitación del fierro con cupferrón 1. 2. 3. 4. 5.

D eterm inación al estado de óxido, ZnO, precipitánd olo como carbonato D eterm inación al estado de óxido, ZnO, precipitánd olo al estado de oxalato, según Classen D eterm inación al estado de pirofosfato de zinc, precipitánd olo como fosfato de zinc y am onio D eterm inación con ácido an tran ilico D eterm inación al estado de quinaldinato de zinc

COBALTO 1. D eterm inación con a-nitroso-(3-naftol 2. D eterm inación con pirid in a y sulfocianuro de am onio NÍQUEL 1. D eterm inación con dim etilglioxim a 2. D eterm inación como óxido, NiO manganeso

1. 2.

D eterm inación como pirofosfato de manganeso D eterm inación al estado de óxido manganosom angánico M n30 4

/ Indice gbnkkai. PÁC. MAGNESIO 1. D eterm inación al estado de pirofosfato de m agnesio 2. D eterm inación al estado de óxido URANIO ]. D eterm inación en form a de oxinato de u ranilo 2. D eterm inación en form a de oxinato, en presencia de m etales pesados

111 112 113 113

CALCIO 1. D eterm inación al estado de carbonato 2. D eterm inación al estado de óxido 3. D eterm inación al estado de sulfato

114 115 116

ESTRONCIO 1. D eterm inación al estado de carbonato 2. D eterm inación al estado de sulfato

117 117

BARIO 1. D eterm inación al estado de sulfato 2. D eterm inación al estado de cromato

117 118

potasio

1. 2. 3.

D eterm inación como cloroplatinato de potasio D eterm inación con dipicrilam inato de m agnesio D eterm inación como sulfato de potasio

119 120 121

1. 2.

D eterm inación como sulfato de sodio D eterm inación como acetato de sodio, zinc y u ranilo

122

D ETE RM IN ACION E S G R A V IM E T R IC A S DE ANION ES D eterm inación de ácido clorhídrico y de cloruros al estado de cfójruro de plata D eterm inación de ácido sulfúrico y de sulfatos al estado de su lfato de bario D eterm inación de ácido carbónico en carbonatos con el alcalím etro de Schroedter D eterm inación de ácido nítrico y de nitratos con “n itró n ” D eterm inación de ácido fo sfórico y de fosfatos como pirofosfato de magnesio D eterm inación de sílice en un silicato SE PARACIO N E S G R A V IM E T R IC A S D eterm inación de Mn, S 0 4 y H 20 en de manganeso cristalizado Separación de plata y cobre Separación de cobre y zinc

122

124 124 125 125 127 128 128 132 el sulfato 133 134 134

INDICIO GENERAL / XIII CAP.

p Ag .

Separación de cobre y estaño Separación de plom o y an tim onio 9

10

11

135 136

A N A LISIS V O L U M E T R IC O G eneralidades sobre volum etría Soluciones valoradas Sistemas de anotación de las soluciones

146 146 147 148

C A L C U LO S VO L U M E T R IC O S Peso equivalente. N orm alidad T itu lació n de las soluciones N orm alidad de una solución o btenida p o r mezcla de dos o más soluciones D ilución con agua, de una solución de norm alidad conocida, para llev ar a otra norm alidad deseada Preparación de una solución de determ inada norm alidad, m ezclando dos soluciones D eterm inación del porciento de un compuesto en una substancia dada Titulaciones en las que cada m ililitro de la solución em pleada tiene una relación sencillii con el porciento de la substancia que se v alo ra Transform ación del título de una solución en la norm alidad respectiva y viceversa Mol. M olaridad

150 150 151

IN ST R U M E N T O S DE MED ID A USAD O S EN V O L U M E T R IA M E TO D O S DEL A N A LISIS VO L U M E T R IC O T E O R IA GE N E R A L DE A C ID IM E T R IA Y A L C A L IM E T R IA Constante de ionización del agua. Concentración de iones hidrógeno, pH Hidrólisis Indicadores de neutralización Cambios de estructura de los indicadores Curvas de neutralización N eutralización de un ácido fuerte con un i base fuerte N eutralización de un ácido débil con un: base fuerte N eutralización de una base débil con un ácido fuerte PR E PAR A C IO N DE SO LU CIO N E S V A L O R A D A S EM PLE AD AS EN A L C A L IM E T R IA Y A C ID IM E T R IA Solución 0.1 N de ácido clorhídrico T itu lació n de soluciones de ácido clorhídrico

155 156 157 159

160 162 163

166

’ / ( n digk o k n kral

D ETE R M IN ACIO N E S A C ID IM E T R IC A S Y A L C A L IM E T R IC A S D eterm inación de carbonatos alcalinos D eterm inación de carbonatos alcalino-térreos D eterm inación de m etales alcalino-térreos D eterm inación de carbonatos e hidróxidos alcalinos en mezclas de ambos D eterm inación de carbonatos y bicarbonatos alcalinos en mezcla de ambos D eterm inación de am oníaco en sus sales D eterm inación de ácido nítrico en sus sales D eterm inación de ácidos D eterm inación de ácido sulfúrico concentrado D eterm inación de ácido sulfúrico en “ácido sulfúrico fum ante” (Oleum) D eterm inación de ácido clorhídrico D eterm inación de ácido nítrico D eterm inación de ácido fosfórico (ortofosfórico) D eterm inación de ácido acético D eterm inación de ácido oxálico, cítrico, etc. ACID O S Y BASES DEBILES EN SOLVEN TES NO A CU O SO S Solventes no acuosos R eactivos valorados Indicadores en m edio no acuoso METODOS CO L O R IM E T R IC O S DEL pH D eterm inación colorim étrica del pH M étodo aproxim ado Sistemas reguladores D eterm inación colorim étrica del pH M étodo exacto M E TOD OS VO L U M E T R IC O S P O R PR E CIPIT A CIO N (A R G E N T O M E T R IA ) Indicadores argentométricos Soluciones argentom étricas valoradas D ETERM IN ACION ES EN V O L U M E T R IA PO R PR E CIPIT A CIO N D eterm inación de cloruros, brom uros y yoduros según M ohr. (m étodo directo) D eterm inación de hologenuros según V olhard. (m étodo indirecto)

L

ÍNDICE GENERAL / XV pág .

D eterm inación de plata en sus sales solubles. M étodo indirecto, según M ohr D eterm inación de plata. M étodo directo, según V o lhard D eterm inación de plata. M étodo directo, según Gay-Lussac D eterm inación de ácido cianhídrico y de sus M étodo de L iebig Empleo de cianuro de potasio o de sodio D eterm inación de níquel D eterm inación de bario D eterm inación de sulfatos D eterm inación de mezclas de halogenuros (análisis indirecto) Indicadores de adsorción D eterm inación de cloruros, brom uros o yoduros em pleando un indicador de adsorción (M étodo de Fajans)

268 268 269 sales. 270 271 272 272 273 274 275

278

C O M P L E JO M E T R IA G eneralidades C om plejos m onodentados Compuestos quelatógenos Acido etilen diam ino tetraacético T riam in o trietilam ina O tros reactivos com plejom étricos R eactivos enmascarantes Indicadores usados en com plejom etría Eriocrom o T M u rexida Soluciones valoradas usadas en com plejom etría P reparación de solución 0.1 M de E D T A T itu lació n de las soluciones de E D T A con Zn m etálico D eterm inación del zinc D eterm inación del magnesio D eterm inación del plom o D eterm inación indirecta de calcio P reparación de la solución 0.1 M de com plejo M gH 2Y D eterm inación directa de calcio

283 283 285 286 286 288 288 289 290 291 293 293 294 294 295 ,295 \296 2 96 296 297

M ETOD OS V O L U M E T R IC O S DE O X ID ACIO N Y RED U CCIO N Potencial de oxidación

299 303

PE R M A N G A N IM E T R IA P reparación de solución decinorm al de perm anganato de potasio T itulaciones de las soluciones de perm anganato de potasio

307 308 309

XVI / ÍNDICEGENERAI. CAP. 23

24

p Ac .

D ETE R M IN A CIO N E S PE R M A N G A N IM E T R IC A S D eterm inación de sales ferrosias D eterm inación de sales ferrosas en presencia de iones cloro D eterm inación de sales férricas R educción de sales férricas D eterm inación de sales ferrosas y sales férricas en mezclas de ambas D eterm inación de ferrocianuros, según H aen D eterm inación de ferricianuros D eterm inación de oxalatos D eterm inación de calcio (indirecta) D eterm inación de peróxido de manganeso D eterm inación de H 20 2 en agua oxigenada D eterm inación de ácido nitroso y de nitritos

315 315 315 316 317 321 322 322 323 323 324 325 326

Y O D O M E T R IA Subdivisión de los métodos yodom étricos Soluciones yodom étricas valoradas Preparación de la solución decinorm al de tiosulfato de sodio Preparación de la solución de alm idón T itu lació n de las soluciones de tiosulfato de sodio Preparación de la solución decinorm al de yodo T itu lació n de las soluciones de yodo

337 340 341 341 342 343 348 350

25

M E TO D O S Y O D O M E T R ICO S D IR E CT O S D eterm inación de ácido sulfuroso y de sulfitos D eterm inación de ácido sulfhídrico y de sulfuros D eterm inación de arsénico trivalen te D eterm inación de antim onio D eterm inación de ferrocianuros

352 3 52 353 353 354 355

26

M E TO D O S YO D O M E T R IC O S IN D IR E CT O S D eterm inación de ferricianuros D eterm inación de peróxido de hidrógeno D eterm inación de arsénico pentavalente D eterm inación del cloro activo en hipoclorito de cal D eterm inación de peróxido de manganeso D eterm inación de los óxidos de plom o D eterm inación de plom o (indirecta) D eterm inación de cobre D eterm inación de ácido nitroso y de nitritos

356 356 357 357 358 359 361 361 362 363

27

D ICR O M A T OM E T R IA Preparación de la solución decinorm al de dicrom ato de potasio Indicadores empleados en dicrom atom etría T itu lació n de las soluciones de dicrom ato de potasio

370 371 372 374

INDICE GENERAL / XVII

MI I ODOS D IC R O M A T O M E T R IC O S D rlcrm inación de fierro en sales ferrosas Determ inación del fierro en sales férricas Determ inación de cromo en sales crómicas INI

1tl

C I.IU O M E T R IA Preparación de la solución decinorm al de sulfato cérico Indicadores empleados en ceriom etría T itulació n de las soluciones de sulfato de cerio (IV)

382 383 385

382

METOD OS C E R IO M E T R IC O S D eterm inación de fierro D eterm inación de ferrocianuros D eterm inación de nitritos D eterm inación de oxalatos

387 387 387 388 388

APENDICE Biografías Equipo analítico Producto de solubilidad de algunas substancias Factores químicos gravim étricos (tabla X V ) Factores volum étricos (tabla X V I) Pesos de diversos elem entos y compuestos equivalentes a un litro de solución decinorm al (tabla X V II) Peso específico de soluciones de ácido clorhídrico de diferentes concentraciones, a 15°C (tabla X V III) Peso específico de soluciones de ácido sulfúrico de diferentes concentraciones a 15°C (tabla X IX ) Peso específico de soluciones de ácido nítrico de diferentes concentraciones, a 15°C (tabla X X ) Peso específico de soluciones de hidróxido de am onio de diferen tes concentraciones, a 15°C (tabla X X I) Logaritm os A ntilogaritm os Pesos atóm icos internacionales, 1961

393 395 400 403 404 4 19 424 427 428 429 430 431 433 435

/

C A P IT U L O

CONSIDERACIONES GENERALES

SOBRE EL ANALISIS QUIMICO ( CANTITATIVO

Dentro de la quím ica analítica hemos principiado por estudiar los métodos -para llegar a conocer la constitución de un cuerpo el cual puede estar form ado p or u no o p o r varios componentes; hemos llegado ni! a un resultado que nos dice q u é contiene una substancia dada. El Nl^uiente paso, p ara que nuestro conocim iento sobre ese cuerpo sea más (oinpleto, es el de encontrar la respuesta que nos diga c u á n t o contiene d r uno o de varios de sus constituyentes. Esto últim o es el ob jeto fundam ental del A n á l is is Q u ím ic o C u a n ­ t it a t iv o .

La im portancia que esta disciplina tiene dentro de los am plios lí­ mites de la quím ica, puede apreciarse p or el enorm e desarrollo que luí tenido esta ciencia en los últim os tiempos; la quím ica m oderna no hubiera podido iniciarse sin que sus reacciones fuesen juzgadas a la luz de algo más preciso que la sim ple observación de los fenómenos; esa luz faltante era la que nos tendría que p erm itir saber con exactitud las cantidades d e las substancias que tom an p arte en u na reacción y las de los cuerpos resultantes de ella. El gran sabio francés Lavoisier, Mintió necesidad de poder pesar con exactitud los cuerpos p ara conocer el mecanismo de las reacciones químicas. Esa in q uietu d lo llevó a in­ ventar la balanza de precisión, con la que pudo com probar varias leyes de la quím ica, que hasta entonces habían ya sido descubiertas p or científicos de inteligencia privilegiada, pero a las que faltab a su com­ probación p ara poder seguir adelante en sus aplicaciones. Con la in ­ vención de la balanza de precisión nació la quím ica cuantitativa, que

I

2 / ANÁLISISQUÍMICOCUANTITATIVO fue poco a poco convirtiéndose en el punto de apoyo, no sólo de la investigación pura, sino tam bién de la transform ación de las industrias basadas en procesos empíricos, en in dustrias cada día más técnicas. Me­ diante métodos analíticos cuantitativos no únicam ente se eligen las prim eras m aterias más apropiadas a un proceso industrial, sino que con ellos tam bién se vigilan diversas fases de ese proceso, hasta llegar al producto term inado que debe reu n ir determ inados requisitos de normas de calidad. En la actualidad ya no hay industrias de im portancia que no cuenten con laboratorios que controlen la fabricación en sus dife­ rentes fases. Pero el gran significado que el análisis cuantitativo ha tenido y seguirá teniendo está tam bién en que abarca campos no in­ dustriales y se constituye en au x iliar indispensable de otras ciencias, como son la medicina, la bioquím ica, la geología, la geoquímica, la farm acia, la agricultura, la oceanografía, etc. Todo quím ico, en m ayor o m enor grado, está ligado dentro de su profesión al análisis, ya sea en la investigación, en el desarrollo de p ...