VALORACIONES CONDUCTIMETRICAS Y COULOMBIMETRICAS DE UNA MUESTRA DE VITAMINA C.

Hernndez Bernal, Daniel Armando; Moreno Torres, Wilfredo; Ramos Hurtado, Niver Alexis.

Universidad Santiago de Cali. Facultad de Ciencias Bsicas. Programa de Qumica.* niar.10 @hotmail.com; Danielsam1011@hotmail.com

RESUMEN

Se determin el contenido de acido ascrbico en la vitamina C mediante titulaciones conductimtricas y coulombimtricas, mediante la titulacin conductimtrica se obtuvieron tres grficos (titulaciones fuerte - fuerte, fuerte - dbil y de la muestra) a travs de estos se determinaron los puntos de equivalencias, con los cuales se estandarizo el NaOH y el HCl obtenindose 0.08434M y 0.1054M respetivamente, de la misma manera se titulo la muestra con NaOH con lo cual se obtuvo un 30.40% del acido ascrbico y un margen de error del 2.8% el cual es relativamente bajo. En la titulacin coulombimtrica ocurre un proceso de oxido reduccin, en el medio de la oxidacin de yodo se obtuvo 0.485 g de acido ascrbico-ascorbato y un porcentaje de error de 3.0 %, por medio de la reduccin del agua se pudo obtener 0.246 g de acido ascrbico con un porcentaje de error del 1.6%. Esto refleja que estos mtodos son muy eficientes.

Palabras claves: Titulacin conductimtrica, titulacin coulombimtricas, punto de equivalencia.

ABSTRACT

We determined the ascorbic acid content of vitamin C by conductometric titrations and coulometerbyconductimetric titrationwere obtainedthree graphs(degreesstrong -strong, strong- weakand the sample)through thesepointswere determinedequivalenceswhichwas standardizedwithNaOHand HClwere obtainedand0.1054M0.08434Mrespectfully, in the samewaythe sample withNaOHtitlethusobtained a30.40% ofascorbicacidand a marginof error of2.8%which isrelatively low.Coulometertitrationoccursina process ofoxide- Reductionin the middleof the oxidation ofiodinewas obtained0.485gof ascorbic acid-ascorbate andan error rateof 3.0% throughreductionof watercould be obtained0.246gascorbicacidwithan error rateof 1.6%.This shows thatthese methodsare very efficient.

Keywords: Degreeconductivity,coulometertitration,equivalence point.

INTRODUCCIN

La conduccin de una corriente elctrica a travs de una solucin de un electrolito involucra la migracin de especies cargadas positivamente hacia el ctodo y especies cargadas negativamente hacia el nodo. La conductancia

de una solucin, que es una medida del flujo de corriente que resulta de la aplicacin de una

fuerza elctrica dada, depende directamente del nmero de partculas cargadas que contiene. Todos los iones contribuyen al proceso de conduccin, pero la fraccin de corriente transportada por cada especie est determinada por su concentracin relativa y su movilidad inherente en el medio. La aplicacin de las mediciones de conductancia directa al anlisis es limitada porque es una propiedad de naturaleza no selectiva. Los usos principales de las mediciones directas han estado confinados al anlisis de mezclas binarias de agua-electrolito y a la determinacin de la concentracin total del electrolito. Esta ltima medicin es particularmente til como criterio de pureza del agua destilada. Por otra parte, La ventaja principal del punto final conductimtrico es su aplicabilidad a la titulacin de soluciones muy diluidas y a sistemas en los que la reaccin es relativamente incompleta.2 Para las titulaciones coulombimtricas se utiliza el pasaje de corriente para depositar cuantitativamente uno o ms de los iones en solucin, obtenindolo bajo una nica forma en uno de los electrodos que fue previamente tarado. Las titulaciones coulombimtricas son aquellas coulombimetras en donde el reactivo titulante se genera in situ por electrlisis. Para ello es imprescindible que por cada faradio de carga que circula se genere un equivalente de reactivo titulante, sin que circule corriente mediante reacciones secundarias. Adems se debe cumplir la condicin de que el reactivo generado reaccione instantnea y cuantitativamente con la sustancia a titular.1 En esta prctica de laboratorio se valorara por medio de conductimetria y coulumbimetria una muestra de vitamina C para determinar el contenido de acido ascrbico.

PROCESOS EXPERIMENTALES Para la valoracin conductimetrica de una base fuerte (NaOH) primero se estandariz, pesando la cantidad necesaria de ftalato de potasio (0.1120 g) para que se requiriera 5 ml de NaOH 0.1 M. Luego se diluy el ftalato de potasio en una cantidad conocida de agua (100 ml) de tal manera que el electrodo del conductimetro se encontrara sumergido totalmente. Posteriormente se midi la conductividad inicial y despus de agregar 0.5 ml de la base hasta alcanzar 10 ml de esta. Despus se tomo 10 ml de NaOH estandarizado, agregndole una cantidad conocida de agua desionizada (100 ml) de tal manera que sumergiera el electrodo. Luego se midi la conductividad inicial y despus de agregar cada 0.5 ml de acido fuerte (HCl), hasta 5 ml despus del punto de equivalencia. Para determinar la cantidad de acido ascrbico en una muestra (vitamina C) por medio de la valoracin conductimetrica primero se homogenizaron 5 pastillas de estas con un mortero (ver figura 1) y se peso 0.5023 g de la mezcla homogenizada , luego se disolvi en agua y se enrazo en una matraz de 25 ml. Posteriormente se diluyo la muestra en una cantidad conocida de agua deionizada (100 ml) y se procedi a medir la conductividad inicial y cada vez que se le adicionaba 0.5 ml del titulante (NaOH), asegurndose adicionar por lo menos 5 ml de exceso de esta (ver figura 2).

Figura 1 Figura 2Pastillas homogenizadas Titulacin de la muestra

Para determinar el contenido de acido ascrbico en una muestra (Vitamina C) por titulacin coulombimetrica oxido-reduccin, se homogenizaron 5 pastillas de estas con un mortero y se peso 0.5031 g de la mezcla homogenizada, luego se disolvi en agua y se enrazo en una matraz de 250 ml. Luego se realiz un montaje de una celda electroltica conectada a una fuente de corriente de 5 a 20 amperios en la que como puente salino se utiliz un papel filtro remojado con una solucin saturada de KCl. En el vaso izquierdo (ctodo) se le agrego 50 ml de KI 0.2 M y en el vaso derecho (nodo) se le agrego 50 ml de KI 0.2 M, 2 ml de almidn y 1 ml de la muestra (ver figura 3). Luego este mismo proceso he hizo pero se intercambiaron los cables que conectan con la fuente de corriente para que el vaso izquierdo quedara como nodo y el derecho como ctodo (ver figura 4).

Figura 3 Figura 4Montaje celda electroltica Intercambio de cables en la fuente de corriente

RESULTADOS Y DISCUSIN

En la valoracin conductimetrica se pudo analizar que cuando no ocurre una reaccin inica, la conductancia simplemente aumentar, pero si ocurre una reaccin inica, la conductancia puede aumentar o disminuir; en efecto, con el agregado de una base a un cido fuerte, la conductancia decrece debido al reemplazo del ion hidrgeno de alta conductividad por otro catin de conductividad ms baja. Este es el principio en el que se basan las titulaciones conductimtricas, es decir, la sustitucin de iones con cierta conductividad por iones con diferente conductividad. Una titulacin conductimtrica implica la medicin de la conductancia de la muestra luego de sucesivos agregados del reactivo titulante. En esta prctica se determino el punto final con grficos de conductancias en funcin del volumen del titulante, en el cual se extrapolan las dos porciones lineales y se obtiene el punto de equivalencia en la interseccin de ambas. Debido a que las reacciones no son absolutamente completas, las curvas de titulacin conductimtrica muestran invariablemente desviaciones con relacin a la linealidad rigurosa en la regin del punto de equivalencia. Las regiones curvas se vuelven ms pronunciadas cuando la reaccin en cuestin se hace menos favorable y cuando la solucin resulta ms diluida. En contraste con los mtodos potenciomtricos o con indicador, el anlisis conductimtrico es ms ventajoso para titulaciones basadas en equilibrios relativamente desfavorables. Para esta prctica se hizo necesario conocer las concentraciones reales de los titulantes (NaOH y HCl), esto se realizo mediante estas valoraciones conductimtricas. En la figura 5 se puede observar una titulacin fuerte - fuerte (NaOH y HCl) en la cual la conductancia primero disminuye, debido al reemplazo del ion hidronio por un nmero equivalente de iones de sodio de menor movilidad y luego del punto de equivalencia, aumenta rpidamente con el agregado de base fuerte debido al aumento de las concentraciones de iones sodio y oxhidrilo (este ltimo de alta conductividad). En la prctica, con excepcin de la regin inmediata al punto de equivalencia, es necesario que antes y despus del volumen de equivalencias se realicen muchas valoraciones con el titulante para trazar las rectas en cuya interseccin se encuentra el punto final. Esta titulacin es de inters prctico cuando las soluciones son oscuras o muy coloreadas.El cambio porcentual en la conductividad durante la titulacin de un cido o base fuerte es el mismo, cualquiera que sea la concentracin de la solucin. As, pueden analizarse soluciones muy diluidas (10-3-10-4M) con una precisin comparable a otras ms concentradas.Con base a esta grafica y mediante procesos estequiometricos (ver anexo 1) se pudo determinar la concentracin real del HCl obtenindose una concentracin de 0.1054 M.

Figura 5. Titulacin base fuerte con acido fuerte, estandarizacin de HClLa Figura 6 ilustra la titulacin de un cido moderadamente dbil, cmo el cido de potasio, con hidrxido de sodio. La no linealidad en las primeras porciones de la curva crea problemas para establecer el punto final; sin embargo, con soluciones concentradas, es posible realizar la titulacin.

Se puede interpretar esta curva en base a los cambios que ocurren en la composicin. Aqu, la solucin tiene inicialmente una concentracin moderada de iones hidronio. La adicin de base establece un sistema amortiguador y por consiguiente una disminucin de la concentracin de iones hidronio. Coincide con esta reduccin, el aumento de la concentracin de ion sodio y de la base conjugada del cido. Estos dos factores actan oponindose uno al otro. Al principio, predomina la disminucin de la concentracin de iones hidronio y se observa una reduccin de la conductancia. Al progresar la titulacin, el pH se estabiliza (en la regin amortiguadora); el aumento del contenido de sal se convierte entonces en el factor ms importante, y resulta finalmente un aumento lineal de la conductancia. Despus del punto de equivalencia, la curva adquiere pendiente ms pronunciada debido a la mayor conductancia inica del ion oxhidrilo. Con base a esto se pudo determinar la concentracin real del NaOH la cual fue de 0.08434M.

Figura 6. Titulacin acido dbil con una base fuerte, estandarizacin de NaOH.

A partir de lo anterior se titulo la muestra con la base NaOH debido a que esta es un acido relativamente dbil (acido ascrbico C6H8O6), obtenindose un grafico similar al anterior (ver figura 7), con base en esto se determino el porcentaje de C6H8O6 presente en la muestra el cual fue de 30.40%, esto muestra que este mtodo es muy efectivo ya que al comparar el porcentaje obtenido con el terico (31.29%) son muy parecidos, con un margen de error de 2.8 % (ver anexo 1), este se atribuye a las fallas sistematicas en el momento de las preparaciones de las soluciones, debido a que al producirse una alteracin en los componentes de estas soluciones afecta directamente la conductancia y por ende el punto de equivalencia , por lo tanto el porcentaje a obtenerse de acido ascrbico no es exacto.

Figura 7. Titulacin de la muestra problema

En la valoracin coulumbimetrica, al reaccionar la muestra (vitamina C) en el nodo se obtuvo 0.485 g de acido ascrbico mas ascorbato ya que el yodo reacciona completamente con estos, obtenindose el 3.0 % de error (ver anexo 2), presentando la muestra un valor terico de 500 mg (0.500 g). En el nodo el yodo se oxida produciendo las siguientes reacciones:

2KI- I2 + 2e

En el punto final de la titulacin el nmero de moles de yodo reducido es equivalente a los moles de cido ascrbico oxidado. Es importante sealar que con este mtodo se determina la capacidad reductora total de la disolucin, por ello, si la disolucin a titular contiene otras sustancias reductoras adems del cido ascrbico el volumen de la disolucin oxidante (yodo) consumida puede estar aumentada, y por tanto, el contenido de cido ascrbico sobrestimado. Adems hay que tener en cuenta que la vitamina C es oxidada fcilmente por el aire, por tanto, las disoluciones que contienen vitamina C deben ser preparadas inmediatamente antes de ser tituladas, con el fin de obtener resultados fiables. Por otro lado El almidn se utiliza como indicador para el yodo, debido a que forma un complejo de color azul intenso con el mismo. Cuando aadimos yodo sobre vitamina C reducida desaparecer pues pasar a yoduro (la vitamina C se oxidar en el proceso). Cuando ya no quede vitamina C reducida el yodo no desaparecer, se unir al almidn y aparecer el color azul indicando el fin de la titulacin (ver figura 8).

Figura 8. Punto final de la titulacin.

por otro lado al reaccionar la muestra (vitamina C) en el ctodo se obtuvo 0.246 g de acido ascrbico ya que en la reduccin del agua el ion OH- reacciona solamente con este y por ende el valor terico de la muestra seria 250 mg (0.250 g), obtenindose asi el 1.6 % de error. Las reaccines que se producen son las siguientes:2H2O + 2e- 2OH- + H2 (g)C6H8O6 + OH- C6H7O6 + H2OSegn los porcentajes de errores bajos (3.0 % y 1.6 %) se puede decir que la fuente de corriente posea aproximadamente una eficiencia del 100 %, es decir que cada faraday de electricidad provoco en el analito el cambio qumico equivalente a un mol de electrones. Unos ejemplos de la eficiencia de corriente al 100 % es la posible titulacin de Fe(II) con solucin de Ce(IV) generadoin situ de acuerdo a:Fe2++ Ce4+== Fe3++ Ce3+

El Ce4+se genera mediante la aplicacin de una corriente, que tambin puede oxidar directamente al Fe2+con lo que se consigue una eficiencia de 100% para la valoracin. Tambin es til para la cuantificacin de halogenuros, la cual se consigue mediante la generacin de cationes Ag+ a partir de la oxidacin de un nodo (de gran rea) de Ag.Ag(s)==Ag+(ac)+eAg+(ac)+ X- == AgX(s)

CONCLUSIONES

Las titulaciones conductimtricas y coulombimtricas son una forma segura y practica de determinar y analizar los diversos componentes de una muestra, la cual se basa en el flujo de corriente que es generado por la aplicacin de una fuerza elctrica dada. Estos mtodos fueron eficaces para determinar la cantidad de acido ascrbico contenido en una pastilla de vitamina C ya que arrojaron porcentajes de error del 2.8 % y del 1.6 %. Adems cabe resaltar que el mtodo coulombimetrico posee ciertas ventajas debido a la fuente de corriente constante que reemplaza reactivos para la valoracin, mientras que en la conductimetria se emplea bureta y reactivos titulantes. El mtodo coulombimetrico tampoco necesita la calibracin previa frente a patrones, ya que la relacin funcional entre la cantidad medida y la concentracin de analito se puede deducir tericamente.

BIBLIOGRAFA

1. Electrogravimetria [Consultado 02 de octubre de 2011] disponible en internet:

http://catedras.quimica.unlp.edu.ar/qa2/guias/2010-TP-06lectrogravimetria_y_Coulombimetria.pdf

2. Conductimetria [Consultado 02 de octubre de 2011] disponible en internet:

www.monografias.com Quimica

3. Skoog D, West D .Quimica analtica.6 ed, McGraw-Hill, Espaa, 1998. Caps. 20 y 22.