Trabajo Experimental 14. Volumetría redox Objetivos. Valoración de una solución de KMnO4, empleando oxalato de sodio como patrón primario. Titulación de una solución de agua oxigenada comercial con permanganato de potasio. Determinación de Vitamina C contenida en jugo comercial. A. Estandarización de la solución de KMnO4 Se empleará oxalato de sodio sólido como patrón primario. El oxalato de sodio se seca a 105 ºC durante 2 horas. La estequiometría de la reacción de titulación es: 2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H+ ↔ 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O Sin embargo, el mecanismo por el cual transcurre la reacción es sumamente complejo, y sólo se obtienen resultados estequiométricos reproducibles cuando se respetan ciertas condiciones empíricas de reacción. La temperatura de la reacción es crítica, a temperaturas de aproximadamente 70 ºC la velocidad de la reacción se incrementa. Una característica de esta reacción redox es que las primeras gotas de MnO4- adicionadas reaccionan muy lentamente (el color violáceo no desaparece inmediatamente), pero en los agregados sucesivos de valorante la reacción es instantánea. Este comportamiento autocatalítico se debe a que la formación de Mn2+, inicialmente ausente en el sistema, actúa como catalizador, por reacción con MnO4-, en presencia de oxalato para formar complejos de Mn(III): 4 Mn2+ + MnO4- + 15 C2O42- + 8 H+ ↔ 5 Mn(C2O4)33- + 4 H2O que se descomponen inmediatamente, con formación de Mn(II) y CO2: 2 Mn(C2O4)33- ↔ 2 Mn2+ + 2 CO2 + 5 C2O42El resultado de estas reacciones intermedias no altera la estequiometría de la reacción. Técnica: Calcular la masa aproximada de Na2C2O4 que deberá pesar para gastar un volumen de aproximadamente 20 ml de solución de permanganato de potasio 0,01 M. Pesar la masa de Na2C2O4 calculada, transferirla cuantitativamente a un Erlenmeyer de 250 ml, agregar 30 ml de agua destilada y 10 ml de H2SO4 2 M. Para titular, calentar la solución hasta 70-80 ºC, y titular por adición lenta de MnO4sobre la solución caliente. El punto final estará dado por la aparición del primer color rosado permanente correspondiente a un exceso de MnO4-. A partir de la estequiometría de la reacción, calcular la molaridad del KMnO4.
B. Valoración de una solución de agua oxigenada Se empleará la solución estandarizada de KMnO4 para la determinación del contenido de agua oxigenada de una preparación comercial. La reacción de titulación es 2 MnO4- + 5 H2O2 + 6 H+ ↔ 2 Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O Técnica: Medir con una pipeta de doble aforo una alícuota de 10,00 ml de muestra, transferir a un Erlenmeyer de 250 ml, agregar 10 ml de H2SO4 2 M, y titular adicionando desde la bureta la solución de KMnO4 hasta aparición de color rosado persistente durante 30 segundos. Registrar el volumen de permanganato gastado en la titulación. A partir de la estequiometría de la reacción de titulación, calcular el % de agua oxigenada de la muestra. C. Determinación de vitamina C La vitamina C (ácido ascórbico) es una sustancia soluble en agua, que apenas se acumula en el organismo, por lo que debe ser ingerida diariamente. Ciertos jugos como el de naranja son muy ricos en esta sustancia. Las recomendaciones de consumo diario de vitamina C son de 90 miligramos (mg) para una persona adulta, aunque se aconseja superar ese consumo diario de vitamina C en situaciones de tabaquismo, alcoholismo, embarazo, lactancia y situaciones de estrés. La vitamina natural se encuentra en muchos tejidos animales y vegetales. Entre los vegetales ricos en esta vitamina se encuentran el repollo, pimiento, tomate, remolacha, zanahoria, apio, lechuga, y frutas como limón, naranja, mandarina, frutilla, banana, durazno y manzana. En el caso del jugo de naranja, se recomienda consumirlo recién exprimido (veremos si es cierto esta afirmación), ya que a tiempos cortos casi no se afecta la concentración de vitamina C, lo mismo vale para los jugos comerciales líquidos o en polvo para preparar. El jugo natural está compuesto fundamentalmente por agua. Su valor energético es bajo: 100 mililitros aportan 42 calorías. Su nutriente más abundante, los hidratos de carbono, representa el 10 % del producto y aparece en forma de azúcares: fructosa, glucosa y sacarosa. El contenido en vitamina C del jugo de naranja recién obtenido representa entre 45 y 60 mg cada 100 mililitros de jugo. Sin embargo, el ácido ascórbico es una sustancia lábil, que se oxida con facilidad, razón por la cual es también usado en la industria alimenticia, entre otras cosas, para evitar el pardeamiento de frutas y verduras; inhibición de la oxidación de la cerveza, vino, aceites vegetales, leche y productos lácteos.
En este TP usaremos la propiedad química más importante del ácido ascórbico para realizar su determinación cuantitativa en jugos naturales y comerciales. Fundamento: Para realizar las determinaciones se utilizará una solución de yodato de potasio (patrón primario redox) de concentración conocida. Cuando el yodato de potasio se agrega desde bureta, va reaccionando con el yoduro presente en la solución generando triyoduro que inmediatamente reacciona con la vitamina C. La ecuación química que interpreta dicha reacción es la siguiente: IO3 − + 8 I − + 6 H+ ↔ 3 I3− + 3 H2O Como puede verse de la estequiometría de la ecuación, por cada mmol de IO3− se generan 3 mmoles de I3−, el que va reaccionando con la vitamina C contenida en el erlenmeyer, presente en las diferentes soluciones que se titulan. La ecuación que interpreta esta última reacción es la siguiente:
+
Ácido ascórbico
+ 3 I− + 2 H+
I3− ↔ ácido dehidroascórbico
Cuando la vitamina C se ha consumido por completo, el primer exceso que se genera de ión triyoduro forma un complejo con el almidón de color azul, que indica el punto final de la titulación. Técnica: Tomar con matraz de 100,00 ml o 50,00 ml la muestra que contiene vitamina C (según el contenido de vitamina C en cada jugo), transferir a un erlenmeyer de 250 ml, agregar 2,5 ml de H2SO4 2 M, 1 g de KI, 2 mL de solución de almidón al 0,2 % p/v y titular adicionando desde la bureta la solución de KIO3 hasta aparición de color azul. Registrar el volumen de KIO3 gastado en la titulación. A partir de la estequiometría de la reacción de titulación se calculan los mg de vitamina C cada 100 mL de la muestra. Masa de vit. C (mg/100 mL) = (V.C)yodato . 3 . 176,1 . 100/valicuota
QUÍMICA ANALÍTICA Comisión:
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INFORME DE LABORATORIO: VOLUMETRÍA REDOX Volumen de su pipeta de doble aforo calibrada: A. Estandarización de solución de KMnO4 Calcule la masa aproximada de Na2C2O4 que debe pesar para gastar un volumen de alrededor de 20 ml de solución de KMnO4 0,01 M.
Masa de Na2C2O4 pesada: Volumen de KMnO4 consumido en la valoración: Calcule la molaridad de la solución de KMnO4.
Registre los datos de molaridad de KMnO4 de sus compañeros y realice un tratamiento estadístico de los mismos.
Molaridad de KMnO4:
B. Valoración de solución de agua oxigenada Número de muestra: Concentración de la solución de KMnO4: Volumen de KMnO4 consumido en la primera valoración: Volumen de KMnO4 consumido en la segunda valoración: Calcule el % de agua oxigenada de la muestra.
C. Determinación de vitamina C Muestra empleada: Volumen de muestra: Concentración de la solución de KIO3: Volumen de KIO3 consumido en la valoración: Calcule los miligramos de vitamina C presentes en 100 ml de muestra.
