Tema 7-Fundamentos del análisis volumétrico PDF

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17/10/2016

TEMA 7 Fundamentos del Análisis Volumétrico  Análisis Volumétrico: consideraciones generales  Características de una reacción para su empleo en volumetría  Clasificación de los métodos volumétricos.  Punto final y punto de equivalencia. Error debido al indicador  Tipos de sistemas indicadores del punto final  Curvas de valoración.  Material volumétrico  Patrones primarios y secundarios (disoluciones valoradas)

María José Ayora Cañada. Departamento de Química Física y Analítica

La volumetría es una técnica de análisis cuantitativo que consiste en la determinación de la cantidad de una sustancia (analito) mediante la medida del volumen de una disolución de reactivo de concentración perfectamente conocida que se necesita para reaccionar estequiométricamente con el analito Bureta (para medir el volumen de valorante necesario)

La disolución estándar de reactivo se añade desde una bureta a la disolución que contiene al analito, hasta que la reacción entre los dos sea completa Analito A (c ?)

Reactivo valorante, V (concentración conocida)

Se necesita siempre un sistema indicador que ponga de manifiesto cuando ha reaccionado todo el analito

aA + vV  p Productos

Reacción de valoración

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Características de una reacción para su empleo en volumetría  Debe ser estequiométrica y no deben existir reacciones secundarias  Debe ser completa, es decir poseer una constante de equilibrio muy elevada  Debe ser rápida, la reacción debe completarse antes de cada nueva adición de valorante  Debe poderse poner de manifiesto el final de la reacción de manera sencilla mediante un indicador solo así se podrá calcular la cantidad de analito conocida la de valorante: aA + vV  p Producto a mol de analito reaccionan con v mol de valorante: Mol analito = (a/v) mol valorante María José Ayora Cañada. Departamento de Química Física y Analítica

Clasificación de los métodos volumétricos Según el tipo de reacción de valoración: Volumetrías de neutralización, son reacciones entre un ácido y una base Volumetrías de complejación o complexometrías, reacciones de formación de compuestos de coordinación

Volumetrías de oxidación-reducción, reacciones de transferencia de electrones Volumetrías de precipitación, reacciones en las que se forma un compuesto insoluble

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Clasificación de los métodos volumétricos Según el modo de operación: Volumetrías directas, el reactivo valorante se añade poco a poco a la disolución problema hasta llegar al punto final

Reactivo valorante, V aA + vV  p Producto

Volumetrías indirectas: se valora un reactivo que haya reaccionado previamente y de forma estequiométrica con el analito. Ej: un reactivo que forma un compuesto insoluble, que se separa por filtración, se redisuelve el precipitado y se determina el reactivo por valoración

Volumetrías por retroceso, se añade una cantidad medida de valorante y se mide el exceso del mismo. La cantidad de valorante que ha reaccionado con el analito se obtiene por diferencia. Reactivo valorante, V

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Reactivo C

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vV + cC  p Producto 2 aA + vV  p Producto, V en exceso

Cantidad de V que reacciona con A = V añadido - V en exceso María José Ayora Cañada. Departamento de Química Física y Analítica

Punto de equivalencia y punto final. Error debido al indicador La reacción de valoración finaliza cuando la cantidad de valorante añadida es exactamente la cantidad necesaria para que se complete estequiométricamente la reacción con el analito. Decimos que se ha alcanzado el PUNTO DE EQUIVALENCIA. El volumen necesario para alcanzar el punto de equivalencia (volumen necesario para completar la reacción) se llama Volumen de Equivalencia El PUNTO DE EQUIVALENCIA es un punto teórico imposible de determinar experimentalmente. En la práctica estimamos donde está el punto de equivalencia al producirse un cambio observable provocado por la desaparición del analito o aparición de exceso de valorante. A este punto se le llama PUNTO FINAL y al volumen gastado en este punto Volumen Final La diferencia entre el PUNTO DE EQUIVALENCIA y el PUNTO FINAL dependerá del sistema indicador utilizado y constituye el ERROR DE VALORACIÓN DEBIDO AL INDICADOR María José Ayora Cañada. Departamento de Química Física y Analítica

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Sistemas indicadores del punto final Indicadores químicos o visuales: sustancias químicas que se añaden a la disolución y que en las proximidades del punto de equivalencia responden al cambio brusco de la concentración de alguna de las especies mediante la variación de alguna propiedad observable a la vista. Los más frecuentes son los indicadores coloreados, también hay fluorescentes.

Métodos físico-químicos: son métodos instrumentales que se emplean para medir la variación de una propiedad físico-química de la disolución durante el transcurso de la valoración. El punto final se detecta por la variación brusca de la propiedad que se mide. Los más frecuentes son métodos conductividad, de potencial etc

electroanalíticos:

medidas

de

pH,

de

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Curvas de valoración Son representaciones gráficas de la propiedad físico-química que varía durante la valoración en función del volumen de valorante añadido. Pueden ser: Logarítmicas: la propiedad que se mide depende del logaritmo de la concentración de la especie que va variando durante la valoración

Lineales: la propiedad que se mide depende linealmente de la concentración de la especie que va variando durante la valoración.

ej: pH

Ej: Conductividad Volumetría ácido-base

Volumetría de precipitación

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Material volumétrico

Material para verter líquidos

Medida aproximada

Medida exacta

pipeta graduada

pipeta aforada

probeta graduada

bureta

matraz Erlenmeyer Material para contener líquidos

vaso de precipitados

matraz aforado

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Material volumétrico: calibración La calibración se lleva a cabo mediante la medida de la masa de un líquido de densidad conocida que está contenido en un material volumétrico (o es vertido por él). Hay que controlar la temperatura que influye de dos modos:  La densidad varía con la temperatura  tendencia del vidrio a contraerse o dilatarse: varía el volumen del material

La medida de masa que nos servirá para calcular la medida de volumen debe obtenerse con una balanza calibrada con pesas certificadas María José Ayora Cañada. Departamento de Química Física y Analítica

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Patrones primarios y secundarios ¡El agente valorante siempre ha de ser de concentración conocida y constante! Estándares (o patrones) primarios: Son sustancias de elevada pureza cuyas disoluciones de concentración conocida y constante se preparan por pesada de una cantidad conocida de la misma llevada a volumen fijo. Requisitos: •Son materiales de elevadísima pureza (> 99.95%) •Son estables al aire y en disolución •No son higroscópicos •Pesos moleculares elevados •Solubles en el medio de la valoración •Reaccionan rápida, selectiva y estequiométricamente con el analito

Muchas sustancias usadas como valorantes no reúnen estos requisitos

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Patrones primarios y secundarios Cuando no se encuentra un patrón primario para valorar el analito, es preciso utilizar como agente valorante un estándar (o patrón) secundario, que precisa de una valoración con un patrón primario (estandarización o contraste) Para preparar una disolución patrón secundario se pesa una masa aproximada del soluto, se disuelve en un volumen también aproximado y se determina la concentración de la disolución resultante por valoración utilizando un patrón primario. Por eso se llaman a veces “disoluciones valoradas” M teórica o aproximada x Factor = M real En todo método volumétrico es posible encontrar el agente valorante más adecuado de uno u otro tipo (primario o secundario).

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Características analíticas de los métodos volumétricos Selectividad: está vinculada a las características de la reacción

volumétrica y al tipo de indicador Sensibilidad:

son métodos “mayoritarios” (>10-2 M)

que

se

usan

para

componentes

Veracidad: depende principalmente del indicador (error de valoración

debido al indicador) Precisión:

depende de la precisión de las medidas de peso y volúmenes que es muy buena y de la precisión con que pueda detectarse el punto final ( típico:  2%)

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