88013244 Determinacion Potenciometrica de Cloruros 1

8/18/2019 88013244 Determinacion Potenciometrica de Cloruros 1

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MÉTODOS POTENCIOMÉTRICOS PARA ANALIZAR CLORURO ENORINA HUMANA Y SUERO FISIOLÓGICO.

Juan Camilo Calvo, Juan Felipe VélezDepartamento de Química, Facultad de Ciencias, Universidad del Valle, Agosto de 20

Resumen

!n esta pr"ctica se realizaron dos métodos por los cuales podemos cuanti#icar cloruros en una muestra, eneste caso la orina $ suero #isiol%gico, métodos denominados &potenciométricos' donde se mide una di#erenciade potencial generado cuando se adiciona un agente titulante, nitrato de plata (Ag)*+, en la soluci%n -uecontenía el cloruro. /ara ello se utilizaron instrumentos como electrodos de re#erencia (AgAgCl, electrodoindicador (Ag $ un electrodo de i%n selectivo. /ara el método potenciométrico -ue se us% el electrodoindicador (Ag. 1a concentraci%n allada de cloruro en la muestra de orina #ueron de 34ppm $ para emétodo con el electrodo de i%n selectivo la concentraci%n de cloruro en la muestra de orina #ue de +5,5ppm $para el suero #ue de +40,4ppm dando un me6or resultado con el método directo (i%n selectivo $a -ue seacerc% muco m"s al valor promedio de la orina umana (700 mg1 89:.

/ala;ras Claves< /otenciometría= !lectrodo= /otencial= Celda= Cloruros.

1. Intr!u""#$n

1a detecci%n del punto e-uivalente en un métodoanalítico de;e ser r"pido, preciso $ simple. /araello se emplean sustancias llamadas indicadores,-ue se a>aden en pe-ue>a cantidad a la disoluci%n-ue va a valorarse $ -ue, por intercam;io dealguna partícula especí#ica, permite la detecci%ndel punto e-uivalente.

!n el caso especí#ico de una valoraci%n "cido?

;ase, la partícula especí#ica -ue se mencion%antes es el @. /or lo tanto, estas sustanciasindicadoras son sensi;les al @, de manera -uepor ganancia o pérdida del mismo se trans#ormanen otra sustancia -ue posee un color di#erente dela de partida. !ste cam;io de color determinar" el

punto final de la valoraci%n.

1a aparici%n de técnicas instrumentales de an"lisispermiti% incorporar nuevas #ormas de detecci%n delpunto e-uivalente, -ue son m"s eBactas -ue las-ue utilizan sustancias indicadoras.

!stas técnicas determinan alguna propiedad#isico-uímica asociada a alguna especie -uímicade interés para la determinaci%n -ue se est"realizando. /ara el caso de una reacci%n "cido?;ase, se utiliza el potencial eléctrico comopropiedad #isico-uímica a medir.

!l o;6etivo de una medici%n potenciométrica eso;tener in#ormaci%n acerca de la composici%n deuna soluci%n mediante la determinaci%n del

potencial -ue se genera entre dos electrodos. /arao;tener mediciones analíticas v"lidas enpotenciometría, uno de los electrodos de;er" sede potencial constante $ -ue no su#ra cam;iosentre uno $ otro eBperimento. !l electrodo -uecumple esta condici%n se conoce como electrodode re#erencia. De;ido a la esta;ilidad del electrodode re#erencia, cual-uier cam;io en el potencial desistema se de;er" a la contri;uci%n del otroelectrodo, llamado !lectrodo ndicador. 1osmétodos potenciométricos est"n ;asados en la

medida de la di#erencia de potencial entre doselectrodos introducidos en una soluci%n. 1oselectrodos $ la soluci%n constitu$en lo -ue seconoce con el nom;re de celda electroquímica.

!l potencial entre am;os electrodos esnormalmente medido con la a$uda de un e-uipoconocido como potenci%metro. Uno de loselectrodos involucrado en el proceso se denominaindicador, el cual tiene una respuesta respecto deuna especie particular presente en el seno de lasoluci%n $ cu$a actividad se mide durante e

eBperimento $ el otro reci;e el nom;re dere#erencia, cu$a característica m"s importante es-ue el potencial de semicelda de este electrodopermanece siempre constante. !l potencial de unacelda electro-uímica, viene dado por<

ECe%!& ' E#n! (Ere) *E+%

E"e% potencial de la celda electro-uímica.E#n! potencial de semicelda del electrodo indicador(#unci%n de la actividad de la especie.


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Ere) potencial de semicelda del electrodo dere#erencia (constante $ conocido.E+% potencial de uni%n lí-uida.

1os potenciales de semicelda de la ma$oría de loselectrodos indicadores responden, como $a se acomentado, a los cam;ios en la actividad de lasespecies a ser determinadas de acuerdo a laecuaci%n de )ernst. Así por e6emplo, un electrodo

de plata introducido en una soluci%n de iones Ag. Ag e? Ag0

1a ecuaci%n de )ernst,

!n #unci%n de la concentraci%n molar de la especieelectroatractiva<

Eiendo f Ag + el coe#iciente de actividad $ 8Ag: la

concentraci%n molar de la especie Ag. !staeBpresi%n de la ecuaci%n de )ernst puedeescri;irse en logaritmos de ;ase 0 $ a 27 Ccomo<

G por tanto el potencial de la celda electro-uímicaen todo momento vendría eBpresado por<

!n condiciones normales, se considera -ue lospotenciales del sistema AgAg0, el coe#iciente deactividad $ el potencial del electrodo de re#erenciaasí como el potencial de uni%n lí-uida sonconstantes durante el eBperimento $ por lo tanto<

Donde !0 es una constante -ue puede serdeterminada por la cali;raci%n con disolucionesest"ndar. 1a relaci%n lineal entre el !cel $ ellogaritmo de la concentraci%n (o actividad, si elcoe#iciente de actividad no es constante es la ;asede los métodos analíticos potenciométricos.

T#,s !e Me!#"#nes Pten"#m-tr#"&s

/odemos dividir en dos grandes grupos los tiposde medidas potenciométricas= por un lado las

valoraciones potenciométricas $ por otro laspotenciometrías directas. !n ;reves pala;raspodemos decir -ue< Potenciometría directa esa-uella en -ue los dos electrodos, indicador $re#erencia, est"n introducidos en una soluci%n aanalizar $ cu$a actividad es calculada por unalectura de potencial de la misma. 1a cali;raci%n deelectrodo indicador es totalmente necesaria $ suelerealizarse con soluciones de concentraci%n

conocida. !n las valoraciones potenciométricasse valora una muestra con una soluci%n deconcentraci%n conocida de agente valorante $ serealiza un seguimiento del potencial entre eelectrodo indicador $ el electrodo de re#erencia. !punto #inal de la valoraci%n se o;serva cuando seproduce un cam;io ;rusco en el valor de esepotencial.

/&%r&"#nes Pten"#m-tr#"&s

Dentro de los métodos potenciométricos de an"lisis

nos encontramos con las valoracionespotenciométricas, entendiendo por valoraci%npotenciométrica, una valoraci%n ;asada enmedidas de potenciales de un electrodo indicadoadecuado en #unci%n del volumen de agentevalorante adicionado.

Una valoraci%n potenciométrica implica dos tiposde reacciones<

Una reacci%n -uímica cl"sica, ;ase de lavaloraci%n $ -ue tiene lugar al reaccionar e

reactivo valorante a>adido a la soluci%n, ogenerado culom;imétricamente, con la sustancia avalorar. Una o varias reacciones electro-uímicasindicadoras de la actividad, concentraci%n, de lasustancia a valorar, del reactivo o de los productosde reacci%n. De esta #orma, el valor del potenciamedido por el electrodo indicador varía a lo largode la valoraci%n, traduciéndose el punto dee-uivalencia por la aparici%n de un punto singulaen la curva< potencial vs cantidad de reactivoa>adido. 1a detecci%n de este punto, punto finalpuede esta;lecerse mediante un método directo.

M-t! !#re"t consiste en gra#icar los datos depotencial en #unci%n del volumen de reactivo. !punto de in#leBi%n en la parte ascendente de lacurva se estima visualmente $ se toma como punto#inal 8:.


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0. Met!%2& e3,er#ment&%

/ara la determinaci%n de cloruros en las muestrasde orina $ suero realizaron dos métodos< elargentométrico $ el método mediante un electrodode i%n selectivo. /rimeramente se realiz% lapreparaci%n de cada una de estas muestras para elmétodo argentométrico como para el método

mediante el i%n selectivo, tomando 2.0 m1 de cadauno $ trans#iriéndolas a un matraz volumétrico de70.0 m1 para luego ser enrasado.

!n el método argentométrico se procedi% con laestandarizaci%n del nitrato de plata (Ag)*+,soluci%n titulante, al 0.H, se prepar% 70 m1 $ conesta soluci%n se lleno una ;ureta de 27.0 m1.1uego se prepar% otra soluci%n de )aCl losu#iciente para secar 7 m1 de Ag)*+, -ue adem"sa esta se le adicion% gota de @)*+ concentrado $0.7 m1 de )a)*+ 7H. Ga con las soluciones

preparadas se procedi% con la toma de lospotenciales, para ello se arm% el sistema detitulaci%n -ue consistía en el voltímetro $ los doselectros, de re#erencia AgAgCl e indicador de Ag,introduciéndolos en la soluci%n de )aCl, la tomadel volta6e era cuando se esta;ilizara este mismocuando se adiciona;a el Ag)*+ en la soluci%n de)aCl. /ara esta toma de los potenciales seadiciona;a de a 0.9 m1 de la soluci%n titulanteasta o;servar un cam;io ;rusco en el voltímetro,al momento de o;servar este cam;io se adiciona;ade a 0.2 m1 de la soluci%n titulante asta o;servar

-ue el cam;io del volta6e no variara tanto $, a partirde aí se agrega;an de a 0.7 m1, m"s o menos+.0 m1.

/or Iltimo con la muestras diluidas de orina $suero preparadas inicialmente, se tomaron 27.0 m1de cada una -ue se le adicionaron una gota de@)*+ concentrado $ 0.7 m1 de )a)*+ 7H, paraluego adicionar la soluci%n titulante $ tomar lospotenciales de cada adici%n de la misma maneracomo se realiz% con la soluci%n de )aCl.

/ara el método mediante un electrodo de i%nselectivo de comienzo se prepararon 00 m1 deuna soluci%n de 000 ppm de Cl? $ a partir de estapor diluci%n se prepararon 27.00 m1 de solucionescon concentraciones de 370, 700, 270 $ 00 ppmCon cada una de estas soluciones se trans#irieron20 m1 a vasos de 70.00 m1 con la adici%n de 0.7m1 de )a)*+ a cada una.

/ara la toma de los potenciales se prepar% evoltímetro con la coneBi%n de los electrodos, el dere#erencia AgAgCl $ el del ion selectivo decloruros, $ se sumergieron en las solucionesest"ndares comenzando con la de menoconcentraci%n asta la de ma$or concentraci%nlavando con agua destilada cada vez -ue se va$aa cam;iar de soluci%n. /ara anotar el volta6e -uediera el voltímetro #ue necesario esperar por unos +min aproBimadamente para -ue se esta;ilizarapara así tomar un correcto valor del potencial.

G por Iltimo se tomaron 20.00 m1 de las muestrasde orina $ suero trans#iriéndolas a vasos de 70 m1adicion"ndoles 0.7 m1 de )a)*+ 7H -ue luego deigual #orma -ue con los est"ndares, a las muestrasde les sumergieron los electrodos para tomar losrespectivos potenciales, claro est" esperando -ueel valor -ue arro6a;a el voltímetro se esta;ilizarapara su respectiva anotaci%n.

1os reactivos utilizados #ueron )a)*+, Ag)*+@)*+ concentrado $ )aCl analítico 82:.


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4. Resu%t&!s 5 D#s"us#$n

T&6%& 1 Est&n!&r#7&"#$n ANO4

Potencial (V)Volumen AgNO3(mL)

Potencial (V) Volumen AgNO3(mL)

0,1 0 0,169 50,105 0,2 0,184 5,20,106 0,4 0,225 5,4

0,107 0,6 0,333 5,60,108 0,8 0,379 5,80,111 1,3 0,389 60,114 1,8 0,396 6,20,118 2,3 0,4 6,40,123 2,8 0,405 6,60,129 3,3 0,407 6,80,135 3,8 0,411 70,145 4,3 0,159 4,8

Gr&)#"& 1. Est&n!&r#7&"#$n ANO4

P&r& &r&nt#7&r e% ,unt )#n&% se s&" %& ,r#mer& !er#8&!&.

T&6%& 1.1. "ur8& !e %& ,r#mer& !er#8&!&.

!"V (V"mL) Volumen AgNO3 (mL) !"V (V"mL) Volumen AgNO3 (mL)0#2 0#025 4#8 0#0280#4 0#005 5 0#050#6 0#005 5#2 0#0750#8 0#005 5#4 0#2051#3 0#006 5#6 0#54

1#8 0#006 5#8 0#232#3 0#008 6 0#052#8 0#01 6#2 0#0353#3 0#012 6#4 0#023#8 0#012 6#6 0#0254#3 0#02 6#8 0#01


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Gr&)#"& 1.1. Cur8& !e %& ,r#mer& !er#8&!&.

T&6%& 0. Determ#n&"#$n !e "%rurs 9m-t! &rentmetr#":; r#n&.

Potencial(V)

VolumenAgNO3(mL)

0,143 00,159 0,50,183 10,37 1,50,394 1,70,407 1,90,415 2,10,423 2,30,427 2,50,434 2,90,437 3,30,436 3,7

0,426 4,1


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Gr&)#"& 0. Determ#n&"#$n !e "%rurs 9m-t! &rentmetr#":; r#n&.

P&r& &r&nt#7&r e% ,unt )#n&% se s&" %& ,r#mer& !er#8&!&.

T&6%& 0.1. "ur8& !e %& ,r#mer& !er#8&!&.

!"V(V"mL)

VolumenAgNO3(mL)

0#032 0#5

0#048 1

0#374 1#5

0#12 1#7

0#065 1#9

0#04 2#10#04 2#3

0#02 2#5

0#0175 2#9

0#0075 3#3

Gr&)#"& 0.1. Cur8& !e %& ,r#mer& !er#8&!&.


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T&6%& 4. Cur8& !e "&%#6r&"#n

Potencial(mV)

Logconcent$aci%n(&&m)

0#000386 2

0#000376 2#398

0#000367 2#699

0#000356 2#875

Gr&)#"& 4. Cur8& !e "&%#6r&"#$n

La ecuaci%n 'e linealiaci%n 'e la cu$a e*+

on'e - e*+ log ./l

1# ue*t$a 'e o$ina

2# ue*t$a *ue$o


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Tabla 4. Curva de calibración.

Potencial(mV)

concent$aci%n(&&m)

3860 100

3760 250

3670 5003560 750

Grafica 4. Curva de calibración. Potencial vs concentración

DISCUS


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Im&en1. Pre"#,#t&"#$n !e AC%.

Al con#irmar -ue la concentraci%n del Ag)*+ con el-ue se tra;a6o era la de;ida se procedi% adeterminar la concentraci%n de las muestras deorina $ suero de la misma manera como se e#ectu%la estandarizaci%n del Ag)*+ pero con ladi#erencia -ue $a no era )aCl sino la de;idamuestra diluida, $ de igual manera la realizaci%n de

los c"lculos necesarios para determinar laconcentraci%n de cloruros en la orina o;teniendouna concentraci%n de 0,00709H lo -ue e-uivale a34mg1, lo -ue indica una ;a6a concentraci%n decloruros en la orina pues, las eBcretas umanas $en general las de todos los organismos superiores,(la orina principalmente, poseen unaconcentraci%n de cloruros -ue esaproBimadamente igual a la -ue se ingiere en losalimentos= si se supone -ue cada personaconsume en promedio 2,7 gramos de i%n cloruro,por día, (gpersonadía, $ -ue cada persona

ingiere aproBimadamente 7 litros de agua por día,entonces la concentraci%n de cloruros en la orinavendría a ser del orden de los 700 mg1 89:,cuandose realiz% la medici%n a la muestra de suero no #ueposi;le encontrar los potenciales con losvolImenes adecuados, $a -ue se present% unainconsistencia en la medici%n pues el potencialnunca se esta;iliz% para realizar la medici%n, unadeducci%n a cerca del por-ué #ue -ue la soluci%npreparada de suero no esta;a realmente a laconcentraci%n adecuada o por el deterioro delelectrodo.

Con el método de i%n selectivo se realiz% una curvade cali;raci%n (gra#ica + $ con esta #ue posi;leencontrar la concentraci%n de cloruro en la orina(+5,5 ppm $ en el suero (+40,4ppm, los cualesson datos con#ia;les pues estos -uedaron dentrode la curva. Ei comparamos estos datos con eleco de -ue la concentraci%n de cloruros en laorina es de 700mg1, se puede decir -ue estemétodo es muco m"s e#iciente -ue elargentométrico pues las concentraciones #ueron

muco m"s cercanas a este valor de re#erencia, $a-ue la muestra se analiz% directamente sinnecesidad de adici%n de otra sustancia como en elargentométrico.

4.1 S%u"#$n !e Preunt&s

1. =Cu>% es e% ,r,$s#t !e% N&NO4?

!vita -ue otras especies en la soluci%n -ueprecipitan con el )itrato de plata $ -ue tienen Mps

mu$ cercanos al del AgCl cooprecipiten con el ionCl?, $a -ue el )a)*+ arro6ando resultados m"saltos -ue los reales 87:.

4. su,n#en! @ue e% resu%t&! 6ten#! en %&!eterm#n&"#$n !e "%rur en r#n& es e% 8&%r,rme!# !e un& muestr& !e 0 Br&s; est#me"u&nts m#%#r&ms !e #n "%rur se e3"ret&n,r !2&; s# e% 8%umen me!# !e r#n& !#&r# es!e 1mL."m,&r&r este 8&%r "n e% "nsum!e "%rur !e s!# re"men!&! en %&s !#et&s.

!l resultado o;tenido en la determinaci%n decloruros #ue de 34mg1, si se supone -ue es evalor promedio de una muestra de 29 oras en700m1 se estimaría una cantidad de mg igual a<

!ntonces por día se eBcretaría 254mg de ioncloruro.Ei se compara este valor con el del consumo decloruro de sodio recomendado seria<1a organizaci%n mundial de la salud recomiendanno ingerir m"s de 5 gramos por día, lo -ue e-uivalea 5000mg diarios, es decir -ue la cantidad de ioncloruro -ue se elimina diariamente en la orina esmu$ ;a6a 85:.

. =u- #nter)eren"#&s se ,!r2&n ,resent&r en

%&s !eterm#n&"#nes me!#&nte e% us !e #nse%e"t#8?

Ei en la muestra a$ presentes iones -ue a#ectenal electrodo selectivo, este responder" tanto a losiones de interés como a los inter#erentes. /or lotanto es necesario garantizar -ue no a$ especiesinter#erentes antes de iniciar un an"lisis. Ei laespecie a medir no est" li;re, es decir esta enlazada a otras especies o a;sor;ida, no puede sermedida. !n estos casos es necesario tratapreviamente la muestra con tal de -ue el ion a

medir se encuentre en #orma li;re 83:.

. Ls e%e"tr!s #n!#"&!res met>%#"s se"%&s#)#"&n en e%e"tr!s !e ,r#mer& es,e"#e; !eseun!& es,e"#e; !e ter"er& es,e"#e 5e%e"tr!s re!3 est&6%e7"& %&s ,r#n"#,&%es!#)eren"#&s entre ests "u&tr t#,s !ee%e"tr!s met>%#"s.

1os electrodos met"licos de primera clase est"n ene-uili;rio directo con el cati%n -ue deriva de


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electrodo met"lico. !n este caso interviene unaInica reacci%n. 1os de segunda clase con#recuencia se puede conseguir -ue un metalresponda a la actividad de un ani%n con el -ue#orma un precipitado o un ion comple6o esta;le. Eepuede acer, en ciertas circunstancias, -ue unelectrodo met"lico responda a un cati%n di#erente=entonces se convierte en un electrodo de terceraclase. /or Iltimo los electrodos construidos con

platino, oro $ paladio u otros metales inertes sirven#recuentemente como electrodos indicadores parasistemas oBidoreducci%n. !n estas aplicaciones, elelectrodo inerte actIa como una #uente o unsumidero de los electrones trans#eridos desde unsistema redoB presente en la disoluci%n. 8:

. Cn"%us#nes

.1. !l método de ion selectivo es m"s eBacto -ueel método argentométrico.

9.2. /ara o;tener un punto #inal de titulaci%n m"svisi;le en el método argentométrico se acenecesario aplicar una segunda derivada.

. Re)eren"#&s

8: 6ttp%#s#s Instrument&%,Univalle, Facultad de Ciencias, Departamento de

Química, Cali?Colom;ia, ?7, 20

8+: Daniel C. @arris, An>%#s#s u2m#" Cu>nt#",Prupo !ditorial ;eroamericana, !stados Unidos de)orteamérica, 53?4, 200

89: D.A. ERoog, D.H. Sest, F.J. @oller,Fun!&ments !e u2m#"& An&%2t#"& e!#"#$n,!ditorial Tomson, HéBico, 5++?5+9, 2000.

87:nttp

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