7/23/2019 Titulacion_redox
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Rolando Oyola Martnez, Ph. D.Universidad de Puerto
Rico-Humacao
Departamento de Qumica, Call Box 860Humacao, PR 00792-4300
[email protected]
Derechos Reservados@ene-mayo 2014-15
Titulacin REDOX: determinacin de hierro en un mineral
IntroduccinEl hierro en yacimientos se halla presente en
diferentes
formas y estados de oxidacin. Los minerales ms
comunes son: hematita (Fe2O3), limonita (3Fe2O33H2O) y
magnetita (Fe3O4). Estas formas moleculares contienen
hierro en estado divalente (ferroso, Fe2+) y trivalente
(frrico, Fe3+). Al disolver estos minerales en cido
concentrado, ambos estados de oxidacin coexisten en
equilibrio. La determinacin de hierro mediante una
titulacin oxidacin-reduccin (redox) requiere el
convertir todo el hierro a un estado de oxidacin antes de
titularlo con una solucin valorada de un agente oxidante o
reductor. En este experimento se determinar el hierro
contenido en una muestra mineral por titulacin
volumtrica de redox. El anlisis consiste en tres
pasosfundamentales; disolver el slido mineral con cido,
reducir todo el hierro en la muestra al in ferroso y titular
el in ferroso con una solucin valorada del agente
oxidante dicromato de potasio (K2Cr2O7).
El primer y segundo paso del anlisis es la disolucin del
slido con cido concentrado y la reduccin. Estos pasos
se pueden representar por la ecuacin (1):
3 2 2 4 2
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )2 2ac conc ac ac ac excFe HCl Sn Fe Sn
Sn+ + + + +
+ + + +(1)
La disolucin del slido se lleva a cabo mediante la
adicin de HCl a la muestra del slido mineral, el cual es
insoluble en agua. La solucin resultante posee un coloramarillo
claro, caracterstico de iones de hierro. El paso de
reduccin del in frrico a ferroso se lleva a cabo mediante
la adicin de cloruro estao (II) (SnCl2) a la solucin del
slido. El proceso de reduccin se puede identificar
mediante el color de la solucin. El in Sn4+, el producto
de la reaccin 1, le imparte un color verde a la solucin.
Por lo tanto, es fcil determinar que especie domina en
solucin durante el proceso de reduccin. Sin embargo, el
tener el in de Sn2+ como producto en exceso en la
reaccin (1) nos presenta un problema qumico para el
tercer paso del anlisis. Si no se elimina el in de Sn2+de
la solucin, el tercer paso induce la oxidacin de este in a
Sn
4+
al titular con dicromato de potasio como agenteoxidante. Este
factor induce un error positivo en el
volumen de la titulacin dando un por ciento mayor que el
real para el desconocido. Para eliminar este factor se le
aade cloruro mercurio (II) (HgCl2) a la solucin para
llevar a cabo la oxidacin del in Sn2+ de acuerdo a la
ecuacin (2).2 4
( ) 2 ( ) 2 2 ( )2 ( ) ( ) 2ac ac acSn HgCl ac Sn Hg Cl s Cl+
+
+ + + (2)
El slido cloruro mercurio (I) es color blanco lo cual nos
ayuda en determinar s hemos oxidado el in Sn2+.
Finalmente, justo antes de la titulacin se aade a lasolucin cido
fosfrico (H3PO4) y cido sulfrico
(H2SO4). El H3PO4 causa un aumento en la capacidad
reductora de la media reaccin de oxidacin de titulacin
(Fe2+/Fe3+) mientras que el H2SO4 aumenta la capacidad
oxidante de la media reaccin de reduccin de titulacin
(Cr2O72-/Cr3+).
En este experimento usted determinar la concentracin
de hierro en un slido mineral por titulacin redox basada
en la ecuacin (3).2 2 3 3
( ) 2 7 ( ) ( ) ( ) 26 ( ) 14 6 2 7
ac ac ac acFe Cr O ac H Fe Cr H O
+ + + +
+ + + + (3)
El punto final de la titulacin estar dado por el uso de un
indicador redox. El indicador es cidodifenilaminosulfnico (ADAS)
el cual nos brinda un
cambio en color de verde a violeta. La titulacin tambin
se puede llevar cabo mediante medidas de potencial
(potenciometra) usando un electrodo de platino y uno
saturado de Calomel sirviendo como electrodo indicador y
referencia, respectivamente. S la titulacin se lleva cabo
por potenciometra, el anlisis cuantitativo se puede llevar
a cabo mediante anlisis grfico de la primera y segunda
derivada como en el experimento de titulacin
potenciomtrica en un anlisis de mezclas de cidos.
Objetivo
Determinar la concentracin de hierro en una muestra deun slido
mineral desconocido por titulacin redox con
dicromato de potasio (agente oxidante).
MtodoEn este experimento se usar la tcnica de titulacin
redox
usando dicromato de potasio (agente oxidante) como
agente titulante y el indicador cido difenilaminosulfnico
(ADAS). La concentracin del agente titulante se
determinar por pesada directa.
Reactivos y su preparacin:1) Solucin de estndar primario de
K2Cr2O7 (PM
294.185) 0.016 M = Nota: La sal de dicromato de
potasio no se tiene que secar ya que no es
higroscpico. Preparar la solucin 0.016 M por
pesada directa en un volumen total de 250.0 mL.
Recuerde anotar el peso con precisin ya que tiene
que calcular la concentracin de la solucin del agente
titulante.
2) Solucin de HCl 6 M = disponible en el extractor.
3) Solucin de SnCl20.2 M = disponible en el extractor.
De no ser as, prepare por dilucin 100.0 mL de
solucin con concentracin de 0.2 M en SnCl22H2O
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(PM 225.615) por pesada directa usando HCl 1 M
como disolvente.
4) Solucin HgCl2al 5% = disponible en el extractor.
5) Solucin de H2SO4 concentrado= disponible en el
extractor.
6) Solucin de H3PO485%= disponible en el extractor.
7) Solucin del indicador cido difenilaminosulfnico
(ADAS) = disponible en el extractor.
8) Solucin de la muestra desconocida = Secar en el
horno por 1 hora a 140C.
Procedimiento1) Pese en la balanza analtica 3 muestras del
desconocido con masa de 0.3 - 0.4 gramos en tres
matraces cnicos de 500 mL. De aqu en adelante
TIENEque trabajar con una sola muestra a la vez.
2) La parte de disolucin y reduccin de la muestra
TIENEque hacerlo en el extractor. Adems tiene que
tener todos los reactivos preparados y medidos con
anticipacin ya que el hierro se oxida fcilmente con
el aire.
3) Aada a la muestra 25 mL de HCl 6 M asegurndose
que todo el slido es expuesto al cido.4) Caliente la muestra
hasta hervir por ~ 30 segundos.
No permita que se evapore el lquidocompletamente.Si se evapora
puede aadir ms HCl
6 M. Puede ser que observe partculas color gris,
puede continuar con el anlisis.
5) Aada gota a gota la solucin de SnCl2 a la muestra
caliente agitando continuamente para que todo el
mineral se disuelva. Siga aadiendo gotas de SnCl2
hasta que la solucin se torne verde muy tenue. Luego
de lograr el cambio en color, aada una o dos gotas
adicionales de SnCl2. S aade demasiado SnCl2 la
solucin se tornar turbia.
6) Enfre la solucin hasta temperatura de saln.7) Tan pronto la
muestra llegue a temperatura ambiente,
aada 15 mL de la solucin de HgCl2al matraz. Agite
continuamente la solucin. En este momento debe
observar la formacin de un precipitado blanco y de
poca cantidad. Si no observa precipitado blanco o el
precipitado es color gris oscuro DESCARTE la
muestra y comience con una muestra nueva.
8) Aada 75 mL de agua deionizada, 10 mL de H2SO4
concentrado, 15 mL de la solucin de H3PO4y 8 gotas
del indicador ADAS al matraz.
9) Titule la muestra con el K2Cr2O7 hasta detectar el
punto final mediante un cambio de color verde a
violeta pasando por un verde grisceo a mitad detitulacin.
10) Repita el procedimiento para las muestras restantes, si
alguna. Al menos debe tener tres determinaciones de
la muestra desconocida.
Datos Experimentales
Masa K2Cr2O7
Tabla 1: Titulacin del desconocido.
Masa
muestra (g)
Volumen K2Cr2O7 (mL)
Inicial Final Aadido
1
2
3
Clculos1) Determine la concentracin de la solucin de estndar
primario K2Cr2O7 y su incertidumbre absoluta por
propagacin de error.
M K2Cr2O7
2) Determine % peso/peso de hierro para cada muestra
( )( )( )( )( )( ) ( )
2 2 7 2 2 7
2-
2 7
6 100%
1
K Cr O K Cr OV M mol Fe PA Fe
Femo l C r O Peso Muestra
= (4)
3) Determine los valores estadsticos de %Fe
ConclusionesPresente los resultados obtenidos junto con sus
incertidumbres absolutas o relativas. Identifique posibles
fuentes de error y discuta como el error afecta el valor
reportado en sus resultados. Identifique en qu direccin,
mayor o menor relativo al valor esperado, el error descrito
afecta sus resultados.
Anejo:Colores que debe observar durante loa titulacin:
a) Justo luego de primeras gotas
agente titulante.
b) Luego de aadir varios
volmenes agente titulante.
c) Cerca de mitad titulacin d) Punto final
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