POTENCIOMETRÍA REDOX.
Carolina Hidalgo Zuñiga- Viviana Perez Oteiza.
Química y Licenciatura en Química. Departamento-----------Departamento-----------Facultad de Química y Biología. Universidad de Santiago de Chile
Fecha practico: 08-04-09
Fecha entrega: 15-04-09.
Resumen En el presente informe se describe la utilización de la técnica analítica potenciometria redox , con la cual se valorara una solución aproximadamente 1 N de K 2Cr 2O7 utilizando utilizando como patrón patrón primario primario Sulfato Ferroso. Ferroso. Posterior a esta valoración se llevara a cabo la determinación del porcentaje de materia orgánica en muestra de suelo.
Introducción Parte experimental Los métod étodos os anal analííticos icos que que se basa basan n en las las medi medici cione oness de pote potenc ncial ial se deno denomi mina nan n méto método doss potenciométricos Las titulaciones potenciométricas implican la medida del potencial de un electrodo indicador conveniente en función del volumen del titulante. Las titulaciones potenciométricas proporcionan datos que son más confiables que los datos de titulaciones en que que se util utiliz izan an indi indica cado dore ress quím químic icos os,, y son son partic particula ularme rmente nte útiles útiles cuando cuando las soluci solucione oness son color olorid idas as o tur turbias bias y par para dete detect ctar ar espe especi cies es insospechadas. Las valora valoracio ciones nes potenci potenciomé ométri tricas cas se basan basan en la exis existe tenc ncia ia de espe especi cies es iónic iónicas as que que se prod produc ucen en mediante reacciones de óxido-reducción donde hay transferencia de electrones cambiando el estado de oxidaci oxidación ón de las especie especiess en juego. juego. Este Este proces proceso o tiene que ocurrir simultáneamente es decir, mientras una una espe especi cie e se oxid oxida a (ced (cede e elec electr tron ones es)) la otra otra neces ecesar aria iam ment ente se tiene iene que que reduc educir ir (capt capta a elec electtrone rones) s) o vice viceve vers rsa. a. En las las valor alorac acio ione ness pote potenc ncio iomé métr tric icas as y como como en toda toda dete determ rmina inaci ción ón volumétrica es necesario que la estequiometria esté definida, que la cinética de la reacción sea rápida y que el punto final sea cercano ano al punto de equivalencia.
Objetivos Preparación de 100 mL de patrón primario de Sulfato Ferr Ferros oso o 1 N para para post poster erio iorr valor valorac ació ión n del K2Cr 2O7 utilizando técnicas potenciométricas. Determinación de porcentaje de materia orgánica en tres muestras de suelo tamizado.
Reactivos
- Sulfato Ferroso Heptahidratado 1N - Dicromato Dicromato de de Potasio Potasio 1N - H2SO4 2N y concentrado. - H3PO4 85% - Muestra Muestra problema problema de suelo tamizado tamizado Procedimiento
1. Valoración de K 2 C 2Cr r 2 2O 7 1 N
- Preparar 100 mL de FeSO 4 x 7 H 2O, pesando 69,5 g de este sólido, agregando en gran cantidad H 2SO4 para disolverlo, y luego aforar con a gua destilada. - Valorar la solución de K 2Cr 2O7 , anot anotand ando o la fem alcanzada al agregar volumen 2. Determinación de la materia orgánica.
- Preparar 3 muestras agregando a cada una de ellas: 0,5 g de suelo tamizado; 10 mL de solución K 2Cr 2O7 previamente valorada y 20 mL de H 2SO4 concentrado. - Dejar en reposo durante 30 min, luego agregar 10 mL de H3PO4 Y agua hasta completar 200 mL. - Sume Sumerg rgir ir elec electr trod odos os y mant manten enien iendo do agit agitac ació ión n constante valorar con Sulfato Ferroso anotando la fem alcanzada al agregar volumen. 3.
Valoración del blanco
matraz az agre agrega garr 10,0 10,0 Ml de K 2Cr 2O7 1N, - En un matr agregar 10 Ml de H 2SO4 concentrado y 10 mL de H3PO4.
- Sumergir electrodos y manteniendo agitación
15
-17
-8
0
constante valorar con Sulfato Ferroso anotando la fem alcanzada al agregar volumen. Resultados 1.
Valoración de K 2C r 2O 7 1 N
- Los datos obtenidos experimentalmente para las valoraciones de dicromato de potasio se muestran a continuación:
Con estos datos se obtuvieron los siguientes gráficos: 200
Tabla 1: Volumen adicionado de solución de FeSO4 * 7 H2O y su respectivo potencial, para la valoración gruesa de K 2C r 2O 7 , con el calculo respectivo de su primera y segunda derivada Volum Potenci ∆E/∆ 2 ∆ E/∆2V en V al (mV) (mL) 0 360 0 0 0,5 363 -3 -5 1 357 1 12 1,5 364 9 2 2 366 3 -8 2,5 367 1 -2 3 367 1 0 3,5 368 1 0 4 368 1 -12 4,5 369 -11 -9 5 357 -8 20 5,5 361 9 4 6 366 -4 -12 6,5 357 -3 11 7 363 7 -30 7,5 364 -33 -21 8 330 -14 19 8,5 350 -14 -83 9 316 -97 -131 9,5 253 -76 145 10 171 1 173 10,5 80 111 144 11 27 -62 128 11,5 18 -16 49 12 11 -13 3 12,5 5 -13 2 13 -2 -11 6 13,5 -6 -7 4 14 -9 -7 -1 14,5 -13 -8 -1
180 160 140
) 120 v m ( l 100 a i c n e 80 t o P
(10,41;102,15)
60 40 20 0 2
4
6
8
10
12
14
16
18
Volumen (mL)
Figura 1: E (mV) medido v/s Volumen para valoración gruesa.
0 6
12
18
Volumen (mL) V ∆ / E
∆
-20
(10,01;-39,45)
-40
Figura 2: derivada)
E/
V v/s Volumen (primera
10
V
0
2
∆
6
/ E 2
∆
12
Volumen (mL) -10
(10,27; 0,47)
18
20
Figura 3: derivada)
2
E/
13 13,5 14 14,5 15
2
V v/s Volumen (segunda
Una vez determinado donde se encontraba el punto de equivalencia, se procedió a realizar una valoración fina, en donde cercano a este punto se agrega 0,2 mL cada vez .Los datos son mostrados a continuación. Tabla 2: Resultados del volumen adicionado de solución de FeSO4 * 7 H2O y respectivo potencial, para la valoración fina de K 2 Cr 2O 7 , con el cálculo respectivo de su primera y segunda derivada.
-2 -5 -12 -14 -16
-4 -10 -9 -4 -4
-4 -5 6 5 0
Los gráficos obtenidos con estos datos fueron los siguientes: 180 160
Volumen Potencial ∆E/∆V ∆2 E/∆2V (mL) (mV) 0 323 0 0 0,5 344 24 -36 1 347 6 -20 1,5 350 4 -9 2 351 -3 -3 2,5 347 1 11 3 352 8 -4 3,5 355 -3 -8 4 349 0 13 4,5 355 10 5 5 359 5 -11 5,5 360 -1 -69 6 358 -64 -33 6,5 296 -34 63 7 324 -1 -11 7,5 295 -45 180 8 279 179 -2621 8,1 318 -390 -2645 8,2 201 -350 1350 8,4 295 110 700 8,5 270 20 675 8,6 299 245 75 8,7 319 35 -2500 8,8 306 -255 -1875 8,9 268 -340 1775 9 238 100 3250 9,1 288 310 -3250 9,2 300 -550 -3737,5 9,3 178 -437 2000 9,5 247 137,5 675 9,6 240 -15 -1362,5 9,7 244 -135 -2525 9,8 213 -520 -2075 9,9 140 -550 1315 10 103 -257 1641 10,5 31 -81 237 11 22 -20 63 11,5 11 -18 8 12 4 -12 12 12,5 -1 -6 8
140 120
) V m100 ( l a i c 80 n e t o p 60 P
(10,43;96,68)
40 20 0 4
6
8
10
12
14
16
Volumen (mL)
Figura 4: E (mV) medido v/s Volumen para valoración gruesa.
0 5
10
15
Volumen (mL) V ∆ / -40 E ∆
-80
(10,00;-85,86)
Figura 5: derivada)
E/
V v/s Volumen (primera
18
4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
(9,96;-0,49)
80
0 5
V
10
15
2
∆
/ E 2
Volumen (mL)
∆
-80
340 298 260 286 260 161 130 72 58 52 45 39 35
-41 -80 -12 0 -125 -130 -89 -72 -20 -13 -13 -10 -8
-85 29 80 -113 -130 36 58 69 59 7 3 5 4
Los gráficos obtenidos para la muestra 1 son: Figura 6: derivada)
2
E/
2
V v/s Volumen (segunda
400 350
Con esto podemos realizar la determinación de la valoración, primero se necesita saber la reacción Redox, la cual es: Cr 2 O7
2−
+
6 Fe
2+
+ 14 H
+
→
3+
2Cr
+
6 Fe
3+
+
7 H 2 O
Entonces, para determinar la concentración real de la solución de K2Cr 2O7, sabemos que los equivalentes de FeSO4 * 7 H2O, son los mismos que los de K 2Cr 2O7. eqFeSO N 1 * V 1
4 =
=
) 250 V m ( l 200 a i c n e 150 t o P
50 0
N 2 * V 2
=
=
(6,23;200,35)
100
eqK 2 Cr 2 O7
1 N * 9,96 mL
N K 2Cr 2O7
300
0
2
4
Como se puede observar, el volumen de FeSO 4 * 7 H2O fue tomado de la segunda derivada, obtenida en la valoración fina.
8
10
Volumen (mL)
N 2 * 10 mL
0,996
6
Figura 7: E (mV) medido v/s Volumen para muestra 1.
2. Determinación de la materia orgánica. 0
- Para las 3 muestras “Ralun 2007” se obtuvieron los siguientes resultados: Tabla 3: Resultados del volumen adicionado de solución de FeSO4 * 7 H2O y respectivo potencial, para la muestra 1, con el cálculo respectivo de su primera y segunda derivada.
0
5
10
Volumen (mL)
V -50 ∆ / E ∆
-100
Volumen Potencial ∆E/∆V (mL) (mV) 0 340 4 0,5 342 4 1 344 3 1,5 345 -9 2 335 -7 2,5 338 0 3 335 1 3,5 339 5
∆2 E/∆2V 0 -1 -13 -10 9 8 5 -42
(6,00;-111,47)
Figura 8:
E/
V v/s Volumen para muestra 1.
Los gráficos obtenidos para la muestra 2 son: 350
70
300 250
V
2
∆
/ E
0 0
5
10
(6,23;-0,41)
2
∆
Volumen (mL)
) V 200 m ( l a 150 i c n e t o 100 P
-70
(6,27;175)
50 0 -50 0
Figura 9:
2
E/
2
4
6
8
10
2
V v/s Volumen para muestra 1. Figura 10: E (mV) medido v/s Volumen para muestra 2.
Tabla 4: Resultados del volumen adicionado de solución de FeSO4 * 7 H2O y respectivo potencial, para la muestra 2, con el cálculo respectivo de su primera y segunda derivada.
0 0
Volumen Potencial ∆E/∆V ∆2 E/∆2V (mL) (mV) 0 285 0 0 0,5 330 47 -86 1 332 4 -45 1,5 334 2 -5 2 334 -1 -5 2,5 333 -3 -15 3 331 -16 -38 3,5 317 -41 9 4 290 -7 66 4,5 310 25 -43 5 315 -50 -121 5,5 260 -96 274 6 219 224 -1025 6,1 272 -45 -3920 6,2 210 -560 -1875 6,3 160 -420 1700 6,4 126 -220 1225 6,5 116 -175 -100 6,6 91 -240 -225 6,7 68 -220 587,5 6,8 47 -122,5 695 7 40 -39,5 216 7,5 18 -31 22,5 8 9 -17 17 8,5 1 -14 5 9 -5 -12 4
2
4
6
8
10
Volumen (mL)
V -200 ∆ / E ∆
(6,17;-419,31)
-400
Figura 11:
E/
V v/s Volumen para muestra 2.
(6,36;-2,32) 800
V
2
∆
/ E
2
∆
0 0
4
8
Volumen (mL)
-800
Figura 12:
2
E/
2
V v/s Volumen para muestra 2.
7 7,5 8 8,5 9
31 18 9 1 -5
-53 -22 -17 -14 -12
116 36 8 5 4
Los gráficos obtenidos para la muestra 3 son:
400 350 300 250
Tabla 5: Resultados del volumen adicionado de solución de FeSO4 * 7 H2O y respectivo potencial, para la muestra 3, con el cálculo respectivo de su primera y segunda derivada.
) V m200 ( l a i c 150 n e t o P 100
(6,04;173)
50 0
Volumen Potencial (mL) (mV) 0 322 0,5 330 1 329 1,5 330 2 331 2,5 326 3 329 3,5 319 4,1 280 4,6 250 5 290 5,1 369 5,2 311 5,3 299 5,4 307 5,5 294 5,6 280 5,7 268 5,9 266 6 200 6,1 150 6,2 131 6,3 120 6,4 99 6,5 80 6,6 54 6,7 50 6,8 45 6,9 39
∆E/∆V
∆2 E/∆2V
16 7 0 2 -4 -2 -7 -42,5 -62,5 20 445 105 -350 -20 -25 -135 -130 -65 -335 -580 -345 -150 -160 -200 -225 -150 -45 -55 -70
-18 -16 -5 -4 -4 -3 -40,5 -52,166 65,833 613,75 -1168,75 -3975 -625 1625 -575 -525 350 -350 -1900 -50 2150 925 -250 -325 250 900 475 -125 10
-50 0
2
4
6
8
10
Volumen (mL)
Figura 13: E (mV) medido v/s Volumen para muestra 3.
0 -2
0
2
4
6
8
10
Volumen (mL)
V -300 ∆ / E ∆
(6,00;-580,74)
-600
Figura 14:
E/
V v/s Volumen para muestra 3.
9,5 9,6 9,7 9,8 9,9 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15
2000
V
2
∆
/ E 2
0 0
4
∆
Volumen (mL)
8
(5,99;-12,18)
-2000
Figura 15:
2
E/
2
247 240 244 213 140 103 31 22 11 4 -1 -2 -5 -12 -14 -16
137,5 -15 -135 -520 -550 -257 -81 -20 -18 -12 -6 -4 -10 -9 -4 -4
675 -1362 -2525 -2075 1315 1641 237 63 8 12 8 -4 -5 6 5 0
V v/s Volumen para muestra 3.
3. Valoración del blanco
Los gráficos obtenidos son los siguientes:
Los valores para la valoración fina de la muestra en blanco se muestran a continuación. Tabla 6: Resultados del volumen adicionado de solución de FeSO4 * 7 H2O y respectivo potencial, para la valoración del blanco, con el cálculo respectivo de su primera y segunda derivada. Volumen Potencial ∆E/∆V (mL) (mV) 0 323 42 0,5 344 24 1 347 6 1,5 350 4 2 351 -3 2,5 347 1 3 352 8 3,5 355 -3 4 349 0 4,5 355 10 5 359 5 5,5 360 -1 6 358 -64 6,5 296 -34 7 324 -1 7,5 295 -45 8 279 179 8,1 318 -390 8,2 201 -350 8,4 295 110 8,5 270 20 8,6 299 245 8,7 319 35 8,8 306 -255 8,9 268 -340 9 238 100 9,1 288 310 9,2 300 -550 9,3 178 -437,5
∆2 E/∆2V -36 -36 -20 -9 -3 11 -4 -8 13 5 -11 -69 -33 63 -11 180 -2621 -2645 1350 700 675 75 -2500 -1875 1775 3250 -3250 -3737 2000
400 350 300 250
) V m200 ( l a i c 150 n e t o P 100
(9,68;178,31)
50 0 -50 0
2
4
6
8
10
12
14
Volumen (mL)
Figura 16: E (mV) medido v/s Volumen para muestra en blanco.
0 0
5
10
Volumen (mL)
-100
V ∆ / E ∆
-200
(9,93;-257,97) -300
Figura 17: en blanco.
E/
V v/s Volumen para muestra
1. Señale las limitaciones del método para ambas valoraciones 2. Indique las características del electrodo de plata 3. Indique las características de un electrodo de platino
200
V
2
∆
/ E 2
0 0
2
∆
4
6
8
10
12
14
(9,92;-1,04)
Volumen (mL)
-200
Figura 18: blanco.
2
E/
2
V v/s Volumen para muestra en
Con los datos obtenidos en los gráficos anteriores podemos obtener la cantidad de materia orgánica presente en las muestras entregadas.
%C orgánico
=
(V 1
−
V 2 ) ∗ M ∗ 0,3 ∗ 1,34 S
V1
= Volumen (mL) de FeSO4 gastado en la valoración del blanco V2 = Volumen (mL) de FeSO4 gastado en la valoración de la muestra de suelo M = Concentración Molar de la solución de FeSO4 S = Masa de la muestra de suelo seca al aire %MO = 2 (% C) Masa Volumen gastado %C Muestra %MO (g) de FeSO4 (mL) orgánico 0,553 1 6,23 2,68 5,36 5 0,544 2 6,36 2,63 5,26 5 0,562 3 5,99 2,81 5,62 2
Discusión Conclusion Bibliografia Anexo