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CONTENIDO
INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................2
RESUMEN........................................................................................................................................3
PRINCIPIOS TEÓRICOS..................................................................................................................4
DETALLES EXPERIMENTALES....................................................................................................8
CÁLCULOS....................................................................................................................................12
CONCLUSIONES...........................................................................................................................15
RECOMENDACIONES..................................................................................................................16
CUESTIONARIO............................................................................................................................17
BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................18
INTRODUCCIÓN
Siendo el calcio uno de los principales productos de la metalurgia desde hace mucho tiempo y su uso está muy expendido en todos los campos de la vida cotidiana es importante el conocimiento de la proporción de dicho mineral presente en una muestra ,para este propósito en el laboratorio de análisis minerales dieron los fundamentos para hallar la cantidad presente en una muestra , mediante una titulación indirecta redox expresando esta cantidad en valores de porcentaje, empleando como solución titulante permanganato de potasio
En este presente informe relataremos el cómo se determinara el contenido de calcio en muestra buscando así una mejor comprensión en forma general a los alumnos de la presente materia.
Laboratorio de Análisis Mineral 2 Determinación de Calcio
RESUMEN
La determinación del Calcio se llevara a cabo por medio del método de titulación
indirecta redox que consiste en hallar la cantidad de calcio presente en una muestra de
mineral, dicho valor esta expresado en forma de porcentaje , para la práctica se empleó
una cantidad de 0.2gr aproximadamente, en relación al cálculo instrumental del alumno,
siguiendo los diferentes pasos resumidos en la marcha tanto sea como la acidificación en
sus inicios luego la decantación, filtración, lavado y titulado explícitamente para luego
obtener el volumen consumido en la titulación cuyo cálculo se basa en el porcentaje de
calcio contenido en la muestra.
Laboratorio de Análisis Mineral 3 Determinación de Calcio
PRINCIPIOS TEÓRICOS
En los minerales de contienen calcio, la determinación de calcio es un método volumétrico indirecto redox.
ELEMENTOS PRINCIPALES EN UN MINERAL DE CALCIO:
DISOLUCIÓN DE LA MUESTRA:
Disolver una porción pesada de caliza pulverizada en HCl, o sea:
CaCO3+2H 1+¿↔Ca+2+CO2+H 2O¿
Si no se solubiliza puede recurrirse a la fusión con un fundente de carbonato sódico
SUSTANCIAS QUE INTERFIEREN
La determinación de calcio por separación como oxalato exige una eliminación previa de todos los cationes, excepto magnesio y alcalinos. en un análisis sistemático como en la caliza, los iones fluoruro y fosfato que puedan existir en la disolución original precipitan en la disolución amoniacal en forma de sal calcita junto a los óxidos hidratados. Loa oxalatos de bario y estroncio son casi tan insolubles como el de calcio; son tolerables pequeñas cantidades de estos iones si se efectúa una doble precipitación de oxalato cálcico.
Laboratorio de Análisis Mineral 4 Determinación de Calcio
FILTRACION Y LAVADO
Si el precipitado se va a presar como carbonato, se recomienda la utilización de un crisol filtrante; si es preciso pesar en forma de sulfato o de fluoruro, se debe recoger el precipitado sobre papel filtro.
El precipitado se lava con una disolución fría de oxalato amínico hasta que las aguas de lavado estén exentas de ion cloruro. Si se proyecta valorar el precipitado con permanganato, el lavado preliminar con oxalato amónico debe ir seguido de un lavado con agua hasta que las aguas de lavado estén exentas de ion oxalato.
VALORACIÓN DEL CALCIO:
Precipitar el calcio en forma de oxalato monohidratado en condiciones especialmente reguladas:
C a+2+C2O−2
4+H 2O↔CaC2O 4 .H 2O
Se separa el precipitado por filtración y se lava con agua fría hasta que esté excento de oxalato (que está en exceso).
Se disuelve el CaC2O4.H2O en H2SO4 dando H2C2O4, o sea:
CaC2O4 .H 2O+2H +1↔Ca+2+H 2C2O4+H 2O
Se valora la solución del H2C2O4 con una solución estandarizada de KMnO4.
Aunque el Ca+2 no está ligado, o no interviene en la valoración final, como vemos, está relacionado estequiométricamente con la cantidad de ácido oxálico valorado, pues a cada Ca+2 le corresponde una molécula de H2C2O4.
El Zn, Cd, Pb, Co, Ni, forman precipitados insolubles de oxalato, pudiendo determinarse por este método, siendo obviamente, interferencias importantes para la determinación de Calcio por este método.
Es esencial que el CaC2O4.H2O posea una composición perfectamente definida, y que no esté contaminado con oxalatos coprecipitados.
Laboratorio de Análisis Mineral 5 Determinación de Calcio
Cuando se agrega la solución de oxalato a la solución acídica de la muestra de Ca+2 y se neutraliza lentamente con amoníaco acuoso, el precipitado obtenido es de mayor pureza que el obtenido por adición directa a una solución neutra o amoniacal de calcio, porque el CaC2O4.H2O puede contaminarse con Ca(OH)2 o con oxalato de calcio básico. El precipitado podría contener oxalato de Mg y Na coprecipitados, si la cantidad presente de estos elementos es muy grande o si no se sigue rigurosamente el procedimiento para la determinación del calcio.
Se puede aprovechar la tendencia del ion magnesio a formar complejos oxalatos solubles y la tendencia de las soluciones de oxalato magnésico a quedar estables en estado saturado.
El Fe+3, Al+3 y Mn+2 no interfieren ya que forman oxalatos aniónicos.
La separación de Ca+2 por precipitación en forma de oxalato es una técnica necesaria y aceptada sea cual fuere la determinación final que haya de efectuarse.
El CaC2O4.H2O a 500ºC da CaCO3 puro y puede pesarse como tal.
El CaC2O4.H2O puede redisolverse y determinarse el contenido de Ca+2 por medio de una valoración complejimétrica (recordemos la determinación de Ca+2 con EDTA aún en presencia de Mg+2).
Determinación de calcio (Método AOAC 944.03). Titulación con
permanganato
El Calcio se precipita a pH 4 como oxalato (si hay fosfato presente se puede eliminar con ácido acético), posteriormente el oxalato se disuelve en ácido sulfúrico liberando ácido oxálico el cual se titula con una solución valorada de permanganato de potasio. Las reacciones involucradas son:
1. Precipitación del Calcio con Oxalato de Amonio.
CaCl2 + (NH4)2C2O4 → 2NH4Cl + CaC2O4
2. Liberación del ácido oxálico por la acción del ácido sulfúrico sobre el oxalato
de calcio
CaC2O4 + H2SO4 → CaSO4 + H2C2O4
3. Titulación del ácido oxálico con permanganato de potasio
Laboratorio de Análisis Mineral 6 Determinación de Calcio
5H2C2O4 + 2KmnO4 + 3H2SO4 → K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 10CO2
Método Alternativo
Determinación de calcio (Método NOM-187-SSA1/SCFI-2002). Formación de complejo con EDTA.
El EDTA (etilendiaminotetraacetico) forma complejo con muchos metales tales como calcio y magnesio. Está reacción puede emplearse para determinar la cantidad de minerales en la muestra por titilación complejométrica. El final de la titulación se detecta usando indicadores que cambian de color cuando forman complejo con los minerales. Los indicadores que se pueden emplear son la calgamita y el negro de eriocromo, los cuales cambian de azul a rosa cuando forman complejo con el calcio y magnesio. Se tiene el final de la titulación de la solución conteniendo el mineral con EDTA e indicador, cuando cambia de rosa a azul
Reacción general:
Metal*Indicador + EDTA → Metal*EDTA + Indicador
(rosa) (azul
Laboratorio de Análisis Mineral 7 Determinación de Calcio
DETALLES EXPERIMENTALES
Estos pasos son consiguientes a la determinación de insolubles, luego de obtener el filtrado tomamos alícuotas de 50ml, luego agregamos media cucharada de cloruro de amonio y 5 ml de agua oxigenada.
se adiciona hidróxido de amonio hasta observar precipitación de fierro. Hidróxido férrico para ser mas exacto. Llevamos a plancha y hervimos durante 10 minutos.
Laboratorio de Análisis Mineral 8 Determinación de Calcio
decantar unos minutos y adicionar un ligero exceso de hidróxido de amonio y filtrar sobre vaso de 400 ml, usando filtro whatman 2 . lavar con solucion lavadora y lavar en caliente. Desechar el filtro.
Adicionar 2 gotas de indicador anaranjado de metilo y luego ácido clorhídrico diluido más 5 ml de exceso hasta un viraje de rosado tenue. Llevar a plancha hasta ebullición.
Retirar de plancha y adicionar solución de oxalato de amonio, luego solución diluida de hidróxido de amonio gota a gota hasta viraje del indicador. Adicionar 5 ml de exceso.
Llevar a plancha y hervir durante unos minutos. Digestar en caliente durante 10 minutos, retirar de plancha y enfriar en baño maria.
Laboratorio de Análisis Mineral 9 Determinación de Calcio
Filtrar usando filtro whatman 40. Lavar con agua caliente. Descartar el filtrado. Debajo del embudo colocar el caso de 400 ml abrir el filtro y regresar el precipitado al vaso
con la ayuda de chorros de agua caliente. Lavar el filtro con 20 ml de solución diluida de ácido sulfúrico, luego lavar con agua caliente. Descartar el filtro.
Hervir la solución hasta completa dilución del precipitado. Retirar de la plancha y titular en caliente con solución de permanganato de potasio hasta viraje de incoloro a rosado tenue.
Laboratorio de Análisis Mineral 10 Determinación de Calcio
RX PARA LA DETERMINACIÓN DEL CALCIO :
CaC2O4 + H2SO4 -----> CaSO4 + H3C2O4
2KMNO4 + 3H2SO4 + K2SO4 -----> K2SO4 + 2MNSO4 + 10CO2 + 8H2O
Laboratorio de Análisis Mineral 11 Determinación de Calcio
CÁLCULOS
Normalización de la solución de Permanganato de Potasio:
1) Estándar 1 :
P(muestra) = 0.2021g
Vol. Gastado permanganato = 31.09ml
N1(permanganato) = Pesooxalato
P . Eq .Oxalato xVol . gastado
Entonces, se tiene:
N1( permanganato) = 0.2021g
67 x31.09 = 9.7 x 10-5
2) Estándar 2 :
P(muestra) = 0.2021g
Vol. Gastado permanganato = 30.79ml
N2(permanganato) = Pesooxalato
P . Eq .Oxalato xVol . gastado
Entonces, se tiene:
N2( permanganato) = 0.2011 g
67 x30.79 = 9.75 x 10-5
3) Estándar 3 :
P(muestra) = 0.2011g
Vol. Gastado permanganato = 30.93ml
N3(permanganato) = Pesooxalato
P . Eq .Oxalato xVol . gastado
Entonces, se tiene:
Laboratorio de Análisis Mineral 12 Determinación de Calcio
N3( permanganato) = 0.2011 g
67 x30.93 = 9.70 x 10-5
N( promedio ) = N 1+N 2+N 3
3 = 9.7 x10−5+9.75x 1 0−5+9.7 x 10−5
3 = 9.72 x 10-5
Calculando el % de Calcio en la muestra de cada uno:
Cuellar Astete, Renzo:
%Ca = Vol (gastado permanganato ) x N (prom ) x P .Eq .Ca
PesoMuestra x 100
%Ca = Vol (gastado permanganato ) x N (prom ) x P .Eq .Ca
PesoMuestra x 100
Delgado Seclen, Daniel:
%Ca = Vol (gastado permanganato ) x N (prom ) x P .Eq .Ca
PesoMuestra x 100
%Ca = Vol (gastado permanganato ) x N (prom ) x P .Eq .Ca
PesoMuestra x 100
Jara Valencia, Angel:
%Ca = Vol (gastad o permanganato ) x N (prom ) x P . Eq .Ca
PesoMuestra x 100
Laboratorio de Análisis Mineral 13 Determinación de Calcio
%Ca = Vol (gastado permanganato ) x N (prom ) x P .Eq .Ca
PesoMuestra x 100
Rodríguez Barrera, Elías:
%Ca = Vol (gastado permanganato ) x N (prom ) x P .Eq .Ca
PesoMuestra x 100
%Ca = Vol (gastado permanganato ) x N (prom ) x P .Eq .Ca
PesoMuestra x 100
Laboratorio de Análisis Mineral 14 Determinación de Calcio
CONCLUSIONES
La práctica es importante porque nos lleva a la determinación del porcentaje de
calcio presente en la muestra.
El proceso de determinación de determinación del calcio se lleva a cabo por el
método de permanganometria.
Se agrega la solución de cloruro férrico para la precipitación completa del Fe.
la titulación se debe hacer con el mayor cuidado posible para tener un volumen
consumir del mismo.
La concentración titulaste determinara el volumen a consumir del mismo.
Se debe hallar la normalidad del titulaste y asimismo el peso equivalente del calcio
con el menor error posible para obtener un dato preciso al cálculo final.
la solución después de agrega el H2SO4 se tiene que calentar para así obtener el
gasto real de la solución titulaste ,porque si no se gasta mucho titulaste
Laboratorio de Análisis Mineral 15 Determinación de Calcio
RECOMENDACIONES
Tener especial cuidado con el manejo de los ácidos por ser este altamente
concentrado.
Tratar de no contaminar los diferentes depósitos de los ácidos demás reactivas.
Mejorar correctamente los conceptos dados en clase para no perder tiempo en
cálculos.
Laboratorio de Análisis Mineral 16 Determinación de Calcio
CUESTIONARIO
1. ¿Qué función tiene calcinar la muestra durante el ataque?
2. ¿Qué función tiene la adición de la solución saturada de cloruro férrico?
Esta solución elimina interferentes como lo son el arsénico, antimonio, además regula el pH de la solución.
3. ¿Qué función tiene la adición de oxalato de amonio?
La función del oxalato de amonio es precisamente para la precipitación de calcio como Oxalato (CaC2O4) y también para tamponar la solución.
5. ¿Qué función tiene la adicion de solución diluida de ácido sulfúrico?
Favorece la liberación del ácido oxálico al actuar sobre el oxalato de calcio, así obtenemos sulfato de calcio (CaSO_4) para su respectiva pesada.
Laboratorio de Análisis Mineral 17 Determinación de Calcio
BIBLIOGRAFÍA
Autor: James. S. Fritz y George H. Schenk
Título: Química Analítica Cuantitativa
3ra Edición.
Autor: V.N. Alexeiv
Título: Análisis Químico Cuantitativo
2da Edición.
Autor: Gilbert H. Ayres
Título: Análisis Químico Cuantitativo
Ediciones Harla
http://www.calidoscopio.com
http://depa.fquim.unam.mx
Laboratorio de Análisis Mineral 18 Determinación de Calcio