Nicolas Villalobos Liliana Margarita

Ferrer Zaldivar Jose Luis

PRÁCTICA No. 7 ESTUDIO DEL REPARTO DEL YODO ENTRE DISOLVENTES NO MISCIBLES

OBJETIVOS.

Estudiar el efecto del yoduro de potasio en fase acuosa sobre la distribución

del yodo entre el agua y el hexano. Explicar los fenómenos observados con

base en la existencia de la formación de un complejo entre la molécula de

yodo y el ion yoduro en la fase acuosa.

Normalizar una disolución de tiosulfato de sodio

Determinar el cociente de reparto del yodo entre el agua y el hexano

mediante titulaciones yodimétricas.

Determinar la solubilidad del yodo en hexano a la temperatura ambiente.

Calcular la constante de reparto del yodo entre el agua y el hexano y la

constante deformación del ion triyoduro, I3-, en la fase acuosa.

INTRODUCCIÓN (BITÁCORA)

METODOLOGÍA (BITÁCORA)

RESULTADOS

Problema. ¿Cuál es el valor del cociente de reparto del yodo entre el hexano y

disoluciones acuosas de yoduro de potasio?

Parte A. Normalización de la disolución de tiosulfato de sodio 0.005 M

Tabla 1. Normalización del Na2S2O3

MM KIO3 = 213.98 g/mol MM Na2S2O3 = 158.07 g/mol

Equipo Masa

KIO3

(g)

[KIO3]

M

Volumen

KIO3 (mL)

Mol

KIO3

Mol I2 Volumen

Na2S2O3

(L)

Mol

Na2S2O3

[Na2S2O3]

M

1 0.0823 0.0154 1 1.54X10-

5

4.62X10-

5

0.0165 9.24X10-

5

5.6X10-3

2 0.0811 0.0152 1 1.52X10-

5

4.56X10-

5

0.0170 9.12X10-

5

5.4X10-3

3 0.0835 0.0156 1 1.56X10-

5

4.68X10-

5

0.0150 9.36X10-

5

6.2X10-3

Promedio: 5.7X10-3 M

Ejemplo de cálculo:

𝐌𝐚𝐬𝐚 𝐊𝐈𝐎𝟑 (𝐠): (0.0823 𝑔 KIO3

0.025 𝐿) (

𝑚𝑜𝑙

213.98 𝑔) = 0.0154 𝑀

𝐌𝐨𝐥 𝐊𝐈𝐎𝟑: 1 𝑚𝐿 (0.0154 𝑚𝑜𝑙

1000 𝑚𝐿) = 1.54𝑥10−5 𝑚𝑜𝑙

Reacción de generación de yodo:

IO3- + 5I- + 6H+ ↔ 3I2 + 3H2O

I2 + I- ↔ I3-

𝐌𝐨𝐥 𝐈𝟐: 1.54𝑥10−5 𝑚𝑜𝑙 𝐾𝐼𝑂3 (3 𝑚𝑜𝑙 𝐼2

1 𝑚𝑜𝑙 𝐾𝐼𝑂3) = 4.62𝑋10−5 𝑚𝑜𝑙

Reacción de titulación I3- + 2 S2O32- ↔ 3I- + S4O62-

𝐌𝐨𝐥 𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑: 4.62𝑋10−5 𝑚𝑜𝑙 𝐼2 (1 𝑚𝑜𝑙 𝐼3 −

1 𝑚𝑜𝑙 𝐼2) (

2 𝑚𝑜𝑙 S2O32 −

1 𝑚𝑜𝑙 𝐼3 −) = 9.24𝑋10−5 𝑚𝑜𝑙

[𝐍𝐚𝟐𝐒𝟐𝐎𝟑]: 9.24𝑋10−5 𝑚𝑜𝑙 𝑁𝑎2𝑆2𝑂3

0.0165 𝐿= 5.6𝑋10−3 𝑀

Parte B. Estudio de la distribución de yodo entre el hexano y disoluciones acuosas de

yoduro de potasio de concentración variable

Tabla 2. Resultados de la extracción

Embudo Vol. KI 0.1 M (mL) Vol. H2SO4 (ml) Vol. I2/Hex (ml) Gasto S2O32- (ml)

1 0.0 50 10 0.5

2 0.5 50 10 2

3 1.0 50 10 3

4 2.0 50 10 6

5 3.0 50 10 8.2

6 4.0 50 10 9

7 5.0 50 10 10.5

Embudo

Vol.

S2O32-

(ml)

Mol

S2O32-

Mol de I2 en fase

acuosa(después

del reparto)

Mol

inicial de

I2 en fase

orgánica

Mol de I2

en fase

orgánica

(después

del

reparto)

[I2] fase

acuosa

(después

del

reparto)

[I2] fase

orgánica

(después

del

reparto)

1 0.5 2.85X10-6 1.425X10-6 4.96x10-5 4.89x10-5 2.85X10-5 4.9x10-3

2 2 1.14X10-5 5.7X10-6 4.96x10-5 4.80x10-5 1.14X10-4 4.83x10-3

3 3 1.71X10-5 8.55X10-6 4.96x10-5 4.70x10-5 1.71X10-4 4.7x10-3

4 6 3.42X10-5 1.71X10-5 4.96x10-5 4.63x10-5 3.42X10-4 4.59x10-3

5 8.2 4.674X10-

5 2.337X10-5 4.96x10-5 4.58x10-5

4.674X10-

4 4.48x10-3

6 9 5.13X10-5 2.565X10-5 4.96x10-5 4.23x10-5 5.13X10-4 4.4x10-3

7 10.5 5.985X10-

5 2.9925X10-5 4.96x10-5 4.0x10-5

5.985X10-

4 4.38x10-3

Ejemplo de cálculo:

0.5 𝑚𝐿 S2O32 − (5.7X10−3 mol S2O32 −

1000 mL) = 2.85𝑋10−6 mol S2O32 −

2.85𝑋10−6 mol S2O32 − (1 𝑚𝑜𝑙 𝐼3 −

2 mol S2O32 −) (

1 𝑚𝑜𝑙 𝐼2

1 𝑚𝑜𝑙 𝐼3 −) = 1.425𝑋10−6 𝑚𝑜𝑙 𝐼2

1.425𝑋10−6 𝑚𝑜𝑙 𝐼2

0.05 𝐿= 2.85𝑋10−5 𝑀

Embudo

[KI] en la fase

acuosa (antes del

reparto)

[I2] fase acuosa

(después del

reparto)

[I2] fase orgánica

(después del

reparto)

Calculo

de D

Calculo

de 1/D

1 1.0 x10-3 2.85X10-5 4.9 x10-3 280.8 3.5 x10-3

2 1.9 x10-3 1.14X10-4 4.8 x10-3 209.1 4.7 x10-3

3 2.3 x10-3 1.71X10-4 4.75 x10-3 140.5 7.1 x10-3

4 4 x10-3 3.42X10-4 4.69 x10-3 90.8 1.1 x10-2

5 6.0 x10-3 4.674X10-4 4.5 x10-3 78.3 1.1 x10-2

6 8.2 x10-3 5.13X10-4 4.0 x10-3 66.4 1.5 x10-2

7 1.3x10-3 5.985X10-4 3.8 x10-3 50.6 1.9 x10-2

Parte C

Titulación 1

Conc S2O3 2- 5.7 x10 -3

Vol S2O3 2- 16.16ml

Mol S2O3 2- 9.24x10-5

Mol I2 4.96 x10-5

Vol alicuota I2 10ml

Conc I2 1:10 4.96x10-3

Conc sat I2 4.96 x10-2

Solubilidad de la disolución saturada de yodo en hexano 0.05 mol / L

En la parte B de la práctica se realizaron extracciones este método

es de gran utilidad para poder extraer algún compuesto de interés ya

que en ocasiones están mezclados y se necesitan separar.

Con el tratamiento de los datos pudimos obtener la constante de

formación del complejo yodo/yoduro sabiendo el valor de la constante

de reparto del yodo entre el agua y el hexano, entonces éste sería un

método indirecto para conocer la constante de formación de los

complejos a partir del equilibrio de reparto de un soluto entre dos

disolventes no miscibles.

Cuando se realizó la normalización del tiosulfato de sodio, se mezcló una

disolución acuosa de yodato de potasio con un exceso de disolución de

yoduro de potasio, sin embargo, no fue hasta que se agregó una

disolución de ácido sulfúrico que se observó la formación del yodo. Esto

se explica ya que es necesario que el medio tenga un pH

aproximadamente igual a cero ya que en estas condiciones,

estableciendo una escala de los potenciales estándares de las especies

la pendiente que representa la reacción entre el yodato y el yoduro es

positiva, lo que indica que la reacción será cuantitativa.

PREGUNTAS Y CONCLUSIONES

1.- Informar las observaciones visuales llevadas a cabo durante el

desarrollo de los experimentos.

Se pudo observar que la fase acuosa era la más densa debido a

que se encontraba debajo de la fase orgánica, el yodo por ser un

compuesto molecular su a fin es la fase orgánica. Debido al principio de

Le Chatelier se puede observar que al ser alterado el equilibrio es

desplazado a la fase acuosa buscando contrarrestar el cambio.

2.- Con base en los resultados experimentales de la sección B, calcular el

cociente de reparto del yodo D[I2] entre el hexano y las disoluciones

acuosas de yoduro de potasio.

El significado que tiene la D nos indica que si es mayor a 1 el soluto

en fase orgánica es mayor que la fase acuosa. Y si es menor a 1 nos indica

que el soluto en su mayor parte está en fase acuosa no es efectiva la

extracción. En nuestros cálculos el valor de D nos salió en su mayoría

menor a 1 por lo que entonces decimos que no es efectiva la extracción.

Un punto que tenemos que mencionar es que estos resultados no

se nos hacen coherentes a lo que tuvimos que haber obtenido, pensamos

que lo mas probable es que nuestra falla halla estado en el calculo de la

concentración de yodo en la fase orgánica después del reparto, sin

embargo no pudimos encontrar alguna otra forma de calcular este valor

salvo el ya mencionado.

3.- Utilizando la expresión del cociente de reparto del yodo entre el

hexano y las disoluciones acuosas de yoduro de potasio, establecer la

siguiente expresión:

1

𝐷[𝐼2]=

1

𝐾𝐷[𝐼2]+

𝐾𝑓[𝐼−]

𝐾𝐷[𝐼2]

Donde:

D[I2] = cociente de reparto del yodo

KD[I2] = constante de reparto del yodo

Kc = constante de formación del complejo triyoduro

Utilizando la expresión del cociente de reparto del yodo entre el hexano

y las disoluciones acuosas de yoduro de potasio, se establece:

1

𝐷[𝐼2]=

1

𝐾𝐷[𝐼2]+

𝐾𝑓[𝐼−]

𝐾𝐷[𝐼2]

𝑦 = 𝑏 + 𝑚𝑥

𝑦 =1

𝐷[𝐼2] 𝑏 =

1

𝐾𝐷[𝐼2] 𝑚 =

𝐾𝑓[𝐼−]

𝐾𝐷[𝐼2]

4. -Representar la gráfica de los datos experimentales (1/ D[I2]) = f(|I-

|ac). Los puntos de esta curva deben estar situados aproximadamente

sobre una recta. Calcular la pendiente y la ordenada al origen de la

recta de regresión de los puntos anteriores. Calcular la constante de

reparto del yodo entre el hexano y el agua así como la constante de

formación del complejo I3-.

Sin embargo esta fue la grafica que obtuvimos y no podemos decir que

observamos el comportamiento ya mencionado.

5.- Reflexionar sobre la utilidad del equilibrio de reparto entre disolventes

para evaluar el valor de la constante de formación del complejo

yodo/yoduro.

La KD entre mayor sea su valor habrá una mejor eficiencia de extracción.

Lo que debimos de haber observado es que conforme se va

aumentando el volumen del KI en la fase acuosa y hacer la extracción,

0

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014

(1/D

)

[I-]

(1/D) vs [I-]

[KI] en la fase acuosa

(antes del reparto) (x) Calculo de 1/D (Y)

1.0 x10-3 3.5 x10-3

1.9 x10-3 4.7 x10-3

2.3 x10-3 7.1 x10-3

4 x10-3 1.1 x10-2

6.0 x10-3 1.1 x10-2

8.2 x10-3 1.5 x10-2

1.3x10-3 1.9 x10-2

en la titulación se gasta más volumen de tiosulfato estos nos indican que

hay más formación de triyoduro.

6.- Cuando se realiza la normalización del tiosulfato de sodio, se mezcla

una disolución acuosa de KIO3 con un exceso de disolución de KI, en

estas condiciones, no se observa ninguna reacción al realizar esta

operación, cuando se añade una disolución de H2SO4 a la mezcla

anterior, se observa la formación del yodo. Considerando los potenciales

estándares a pH = 0 de los sistemas IO3-/I2/I- respectivamente iguales a

1.20 V y 0.62 V, explicar porqué no se observa ninguna reacción en la

mezcla de yodato de potasio y yoduro de sodio en ausencia de ácido

sulfúrico.

Es necesario que el medio tenga un pH aproximado a cero, pues

en estas condiciones, estableciendo una escala de los potenciales

estándares de las especies es la pendiente formada entre el yodato y el

yoduro es positiva, por lo que tenemos una reacción cuantitativa. Porque

la reacción de oxido-reducción entre el yodato de potasio y el yoduro de

sodio es una reacción cuantitativa, pero se debe llevar en un medio

suficientemente ácido.

7.- Con base a las observaciones visuales efectuadas durante la

realización de esta práctica y la ley de Le Chatelier, ¿Cuáles son los

hechos que permiten suponer la existencia de por lo menos un complejo

entre las especies de yodo y yoduro en la fase acuosa?

Es la formación de un color Amarillo en la fase acuosa, esto debido

a que al tener yodato más un exceso de yoduro estos reaccionan

produciendo yodo molecular.

IO3- + 5 I- + 6 H+ → 3 I2 + 3 H2O

Pero dado que este es muy poco soluble en agua se lleva a cabo

una segunda reacción con el yoduro, para dar lugar al complejo

triyoduro que es quien le da la coloración a la disolución.

De acuerdo al principio de Le Chatelier el sistema tratará se

contrarrestar dicho efecto, desplazándose el equilibrio hacia la

formación de productos (formación del complejo de triyoduro)

I2 + I- → I3-

8.- Indicar un método alterno para normalizar las disoluciones de

tiosulfato de sodio.

Un método alterno sería la normalización con el patrón primario

10 2O32- + 2 IO3

- + 12 H+ → 5S4O62- + I2 + 6 H2O

9.- El yodo es un sólido que sublima fácilmente. Las disoluciones de yodo

en agua o en disolventes orgánicos pierden fácilmente el yodo disuelto.

¿En qué forma afecta la pérdida volatilización a los resultados a las

constantes calculadas en la práctica?

Ya que al haber pérdida de yodo, afecta en las concentraciones

calculadas que posteriormente se utilizan para las constantes calculadas

en la práctica, las constantes de reparto y la de formación del complejo

de yodo serán menores de lo que esperábamos debido a que la

cantidad de yodo que se titule será mucho menor de la que teníamos en

un principio, es decir la concentración de yodo en el agua y en hexano

será muy baja, más de lo que debería de ser.

Conclusiones. El utilizar la técnica del equilibrio de reparto entre disolventes, le

permite al experimentador poder realizar un análisis cualitativo de algún

analito, al basarnos en la extracción, se aíslan los analitos con base a la

solubilidad, sabemos que en la extracción líquido-líquido hay

transferencia de un soluto de una fase a otra con la condición de que los

dos líquidos sean inmiscibles entre sí. También pudimos observar cómo es

que el efecto del ion común o el principio de LeCheatelier nos puede

favorecer para lograr extraer cierto soluto de algún disolvente orgánico.

Bibliografía. Daniel C. Harris, Análisis Químico Cuantitativo, 2ª Edición, Editorial

Reverté S.A., Barcelona, España, 2001, apéndice I, J, pp.306-307.

Burriel M. Fernando, et al. Química Analítica Cualitativa 18° edición,

Editorial Paraninfo. Madrid, España