Márquez, Y. C.I. 25593268 Padrón, M C.I.26002521
Universidad de Los Andes Núcleo Universitario “Rafael Rangel”
Departamento de Biología y Química Laboratorio de Química General
PRE-INFORME TITULACIONES REDOX PERMANGANIMETRÍA
Trujillo, Abril 2016
MARCO TEORICO • TEORIA DE LAS REACCIONES DE OXIDO – REDUCCIÓN
Un proceso que da lugar a una transferencia de electrones se llama un proceso de óxido – reducción, una sustancia que cede electrones se oxida y la que los recibe se reduce. En otras palabras, un agente oxidante se combina con electrones y por esto se reduce, mientras que un agente reductor provee electrones. En una reacción de óxido - reducción siempre intervienen dos sistemas de óxido – reducción, uno que proporciona los electrones y el otro que se combina con ellos. • INDICADORES QUE SE USAN PARA EL RECONOCIMIENTO DEL PUNTO FINAL EN LAS TITULACIONES DE OXIDO – REDUCCION. El reactivo puede servir como indicador de su propia acción. Si el reactivo es intensamente coloreado y pierde el color por la acción de la sustancia que se determina (o si se transforma en un compuesto poco coloreado), el color de un leve exceso de reactivo señalará el punto final. Así, por ejemplo, en las titulaciones con permanganato, por lo general, no es necesario agregar un indicador especial, puesto que un leve exceso de permanganato se puede reconocer fácilmente por su color rosado, aún en presencia de iones poco coloreados tales como el ión férrico e. Si es necesario se puede determinar el exceso de permanganato requerido para el reconocimiento del punto final haciendo un ensayo en blanco y sustrayendo el resultado del volumen usado en la titulación. • PERMANGANATO DE POTASIO
Margueritte, fue el primero que usó este agente oxidante para la tan conocida titulación del hierro ferroso y después de esto pronto llegó a ser un reactivo común del laboratorio. Es un agente oxidante fuerte, su potencial de oxidación en ácido sulfúrico 1N es del orden de 1.5 voltios. Se puede representar a la reducción del permanganato, en medio ácido, con la siguiente ecuación. MnO4- + 8 H+ + 5e → Mn++ + 4 H2O
En soluciones débilmente ácidas, neutras o alcalinas el manganeso heptavalente se reduce al estado tetravalente, provocando así la precipitación del dióxido de manganeso hidratado durante la titulación. MnO4- + 2 H2O +3e ↔ MnO2 + 4 OHEn la titulación de soluciones incoloras o pocas coloreadas con permanganato no es necesario usar un indicador, por cuanto un el color del reactivo indica cuando hay un exceso de éste. La temperatura y la concentración de ácido no influyen sobre el límite de visibilidad. El permanganato de potasio reacciona muy rápidamente en medio ácido con muchas sustancias reductoras de acuerdo con ecuaciones estequiométricas bien definidas. Sin embargo, el empleo del permanganato involucra algunas desventajas prácticas. En primer lugar, es difícil obtener permanganato de potasio completamente puro; generalmente está impurificado con vestigios de dióxido de manganeso. Además, es probable que el agua destilada contenga sustancias reductoras que reaccionarán con el permanganato formando dióxido de manganeso. Es muy inconveniente la presencia de este último porque cataliza el auto descomposición del permanganato en el transcurso del tiempo.
VALORACION DE LAS SOLUCIONES DE PERMANGANATO CON OXALATO DE SODIO (ACIDO OXALICO). El oxalato de sodio anhidro, Na2C2O4, se consigue en alto estado de pureza y es estable al aire. En las valoraciones del permanganato, una cantidad exactamente pesada de esta sal se disuelve en una solución de ácido sulfúrico y se titula con el permanganato. En medio ácido, la oxidación se puede describir más convenientemente en términos del ácido oxálico: H2C2O4 → 2 H+ + CO2 ↑ + 2e Puesto que en la oxidación de cada molécula de ácido oxálico u oxalato intervienen dos electrones, el peso equivalente es la mitad del peso de fórmula. La reacción total entre el ión permanganato y el ácido oxálico es: 2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 16 H+ → 2 Mn++ + 10 CO2 ↑ + 8 H2O
Al añadir inicialmente el ión permanganato a una solución de ácido oxálico, se obtiene una coloración rosa que persiste durante un tiempo, indicando que se trata de una reacción lenta. Al continuar la titulación, la decoloración se vuelve mucho más rápida, pues el ión manganeso (II) que se forma por la reducción del permanganato, cataliza la reacción. En las cercanías del punto final la decoloración suele ser prácticamente instantánea. La velocidad de esta reacción puede incrementarse por calentamiento de la solución. Sin embargo, a una temperatura demasiado elevada, así como en un medio muy ácido, el ácido oxálico se descompone en la siguiente forma:
H2C2O4 → CO2 ↑ + CO ↑+ H2O
El ácido oxálico en solución puede ser oxidado por el aire: H2C2O4 + O2
→ 2 CO2 + H2O2
El peróxido de hidrógeno que se forma reacciona con el permanganato en una oxidación de dos electrones, esto igual que el ácido oxálico; por consiguiente, la titulación no produce errores si la solución se titula rápidamente antes de que se descomponga el peróxido de hidrógeno. TITULACIONES DEL HIERRO CON PERMANGANATO. La titulación del hierro ferroso con permanganato es un asunto sencillo. La solución se acidifica con ácido sulfúrico y se titula directamente hasta el punto final. El viraje es más neto si se agrega un poco de ácido fosfórico al 85 por ciento. Este último forma un complejo incoloro con el hierro férrico, y por lo tanto el viraje se produce del incoloro al rosado, mientras el cambio es del amarillo a rosado en ausencia de ácido fosfórico. El hierro (II) en medio ácido se oxida con el ión permanganato de acuerdo con la siguiente ecuación: MnO4- + 5 Fe++ + 8 H+ → Mn++ + 5 Fe+++ + 4 H2O
PROPIEDADES FÍSICAS, QUÍMICAS Y TOXICIDAD. Ácido Sulfúrico
H2SO4
Peso Molecular
98.1g/mol
Estado físico a 20°C
Líquido transparente e incoloro
Olor
Característico.
Punto de fusión [°C]
-15°C
Punto de ebullición [°C]
330 °C
Solubilidad en agua
Miscible con agua
Toxicidad
DL50 oral rata: 2140 mg/kg (sol. 25%)
PERMANGANATO DE POTASIO
KMnO4
Peso Molecular
158.03 g/mol
Estado físico a 20°C
Sólido
Color
Violeta.
Olor
:Inodoro
Punto de fusión [°C]
50°C
Punto de ebullición [°C]
240°C
Solubilidad en agua
65 g/l en agua a 20°C
Toxicidad
DL50 oral rata: 1090 mg/kg
OXALATO DE SODIO
C2Na2O4
Peso Molecular
134.00 g/mol
Estado físico a 20°C
Sólido
Color
Blanco
Olor
Inodoro
Punto de fusión [°C]
250-270 ºC (descomposición)
Punto de ebullición [°C]
no aplicable
Solubilidad en agua
(20 ºC) 37 g/l
Toxicidad
LD 50 (oral, rata): 375 mg/kg (referido al ácido libre) (IUCLID).
SULFATO DE HIERRO (II) HEPTAHIDRATADO
FeSO4-7H2O
Peso Molecular
278.01 g/mol
Estado físico a 20°C
Sólido, gránulos o cristales
Color
Gris o verde azulado o amarillo pardo.
Olor
Inodoro.
Punto de fusión [°C]
57C (135F) pierde agua
Punto de ebullición [°C]
> 300C (> 572F) se descompone.
Solubilidad en agua
48,6 g/100 g de agua @ 50C (122F). Soluble en agua. Insoluble en alcohol.
Toxicidad
DL50 (oral, ratón): 1520 (intravenosa, ratón): 51 mg/Kg
mg/Kg
DL50
ESTANDARIZACIÓN DE UNA SOLUCIÓN DE PERMANGANATO DE POTASIO
PROCEDIMIENTOS
Enrasar la bureta con permanganato de potasio
Pesar 0,100 Gramos de oxalato de sodio
Añadir 5 ml de ácido sulfúrico concentrado.
Adicionar a la fiola el 90%de la solución de permanganado de potasio necesario para reaccionar con el oxalato de sodio, dejar reposar hasta que la solución rosa desaparezca.
Poner la fiola sobre un trípode y, utilizando el mechero, calentar la solución aproximadamente 60°C
B) Determinación del porcentaje de una muestra de sulfato ferroso heptahidratado.
Enrasar la bureta con permanganato de potasio previamente estandarizado
Titular con la solución de permanganato de potasio hasta el punto final (Color rosa que persiste 30 segundos)
Pesar exactamente 0,5 gramos de FeSO4.7H2O
Titular con solución de permanganato hasta el punto final Anotar el volumen gastado y calcular el porcentaje de pureza de la muestra analizada
Transferir cuantitativamente la muestra a un matraz Erlenmeyer y disolver en 50 ml de H2O
Transferir la muestra a un matraz, disolver con 25ml de H2O y añadir 25 ml de ácido sulfúrico 1:8v/v.
Normas de seguridad
Todas las actividades del laboratorio deben ser supervisadas por el profesor.
Piensa como responder a un accidente antes de que suceda. Fíjate donde está el extintor y el botiquín.
Si te quemas, introduce la zona quemada en una corriente de agua y añade luego una pomada contra quemaduras.
Si te salpica algún producto químico retira el producto inmediatamente con una corriente de agua y mantenla algunos minutos.
Mantén la mesa y otras zonas de trabajo limpias y despejadas antes, durante y después de cada laboratorio.
Toda sesión de laboratorio deberá empezar y terminar con todo el material, productos químicos y equipamiento perfectamente limpio y almacenado. Llevar gafas contra salpicaduras continuamente. Vestir guantes y bata de laboratorio. No permitir nunca que un producto químico entre en contacto con la piel.
Vestir pantalones largos, manga larga y zapatos. Se pueden vestir perfectamente pantalones largos, esta norma la ha dictado el profesor.
CUESTIONARIO 1- Calcular los gramos de KMnO4 necesarios para preparar 500ml de una solución 0,3N como agente oxidante en medio ácido N=F*M M=3,0 0.3M=
.
=>0.3M*0.5L=0.15mol KMnO4*
8.8
=23.706g KMnO4
2- La titulación de 0.2178g del patrón primario oxalato de sodio en medio acido necesito 34,1ml de una solución de KMnO4. Calcular la solución normal del KMnO4. 0.2178g*
1mol
=1.62537314x10-3mol
134.00 g
1.62537314x10-3mol*
= 6.50149253710 − 4mol KMnO4.
KMnO4 =
6.50149253710 − 4mol . 0.0341
KMnO4 = 0.019065M
