LABORATORIO DE QUIMICA ANALITICA - UNIVERSIDAD DEL VALLE
VOLUMETRÍA OXIDO-REDUCCION: YODO-YODIMETRIA Andrés Chinguad Chinguad (1532565), (1532565), Oscar David David Gutiérrez Gutiérrez Nopia (1626872) (1626872)
[email protected],
[email protected] 10 de mayo del 2017. Departamento de Química, Universidad del Valle. Palabras claves: métodos volumétricos, Yodimetría, Yodometría, óxido-reducción, agente reductor.
Abstract. En la práctica se llevó a cabo la preparación y estandarización de la solución de tiosulfato de sodio, además se determinó cuantitativamente el porcentaje de cobre presente en virutas de cobre dando como resultado un 79.84%.
Introducción. En el grupo de los halógenos, el yodo es el elemento menos reactivo, se encuentra en forma molecular en estado libre, presenta color gris violeta en su estado sólido y en su estado gaseoso tiene un color violeta. El color violeta permanece constante cuando Se disuelve en disolventes no polares tales como . Sin embargo, en disolventes polares se disuelve para dar color marrón rojizo, indicando la presencia de iones poliyoduró como . El yodo es el halógeno que se encuentra más fácilmente oxidado, también se encuentra como yodato de potasio ( ), en depósitos de nitrato de metales alcalinos [1]. El iodo es extraído principalmente de salmuera, en la cual está presente en la forma de ioduro, contenidos de 30 a 100 ppm. La salmuera es tratada con o y exceso de cloro, siendo arrastrados los vapores de iodo con aire [1]. Cuando un analito reductor se valora directamente con yodo para formar el ion yoduro, esta valoración se conoce con el nombre de Yodimetría. En el caso de que se tenga un analito oxidante, este se le puede adicionar un exceso de ion yoduro, ocasionando la formación de yodo, esta valoración se conoce cómo yodométrica y la solución de yodo es valorada con una solución estándar de tiosulfato, esta valoración es indirecta [2]. El ion tiosulfato es un agente reductor moderadamente fuerte que ha sido ampliamente usado para determinar agentes oxidantes, por un proceso indirecto que incluye al yodo como intermediario. Con el yodo el ion tiosulfato se oxida cuantitativamente a ion tetrationato de acuerdo con la semirreacción [3]. 2 − ↔ − 2
1.
En la práctica se realizó una valoración yodométrica en la cual se determinó la cantidad de cobre ( ) presente
en una muestra de virutas de bronce, preparando una solución de tiosulfato de sodio, una solución de yodo y una solución de almidón.
Metodología. Se pesaron 0.1096 g de muestra (virutas de cobre), luego se añadieron 10.00 mL de concentrado y 5.00 mL de concentrado, se procedió a calentar la muestra. Seguido se agregaron 2.00 mL de y se continuó calentando hasta que la solución expelía humo blanco. Se adicionaron 30 mL de agua destilada y se dejó enfriar. La solución se tornó alcalina con 7.00 mL de amoniaco concentrado, luego se agregaron 5 mL de ácido acético glacial para acidificar la solución. Posteriormente se agregaron 2.0782 g de y se dejó hervir por 1 minuto. Luego se dejó enfriar la solución y se agregaron 2.0081 g de y se adicionaron 5.00 mL de la solucion de almidon. Por último el yodo liberado fue titulado con la solución 0.1 M de tiosulfato de sodio hasta que la coloración azul desapareció. Se requirió 10.2 mL de tiosulfato de sodio.
Resultados. Determinación del contenido de cobre: Usando los 5.2 mL necesarios para estandarizar la solución de tiosulfato de sodio se procede a calcular la concentración del . = 0.025 0.0250 0 3 3∗ 3 − 1
2 1
=
1 214.001
∗
7.00910 − 5.210 −
= 0.13 0.135 5
Utilizando los 9.7 mL de 223 se procede a calcular la concentración de I.
9.7 ∗
0.135 1000 −
= 6.547 10
∗
que quiere decir que se descompone fácilmente en presencia de la luz [5].
1 2
/ 0.0097 = 0.0674
Utilizando los 10.2 mL de tiosulfato de sodio necesarios en la titulación se procede a calcular los gramos de en la muestra. Se utiliza la relación del (II) que reacciona en medio débilmente ácido con los iones yoduro, para dar triyoduro y yoduro de cobre (I) insoluble: 2 + + 5 − ↔ − 2.
Ahora bien el triyoduro generado en la reacción anterior se valora con tiosulfato según la reacción: −
2 − → 3− − 10.2 ∗
0.135 1000
2 + 1 −
%Cu =
∗
63.55 + 1 +
. .
∗
3. 1 − 2 −
∗
∗= 0.0875
x 100 = 79.84 %
Discusión. El yodo es un compuesto muy poco soluble en agua, pero esta solubilidad se puede aumentar si se forma un complejo con el ion yoduro dado por la siguiente reacción [2]. − ↔ − 4.
El yodo tiende a disolverse de manera lenta en soluciones de yoduro de potasio cuando la concentración de yodo es pequeña, para evitar este inconveniente, el yodo se disuelve en un volumen pequeño de solución concentrada de y después se diluye hasta el volumen requerido [4]. Las soluciones de yodo son poco estables debido a que presentan distintos factores que alteran su composición y su concentración; uno de estos factores es su volatilidad ya que se pueden producir perdidas por vaporización en un espacio de tiempo muy corto, otra razón es que el yodo ataca muchos materiales orgánicos, por tanto no deben emplearse instrumentos que sean hechos a base de una composición orgánica, además las soluciones de yodo son foto sensibles, lo
Para encontrar el punto final de la valoración yodométrica, se empleó un compuesto que funcionara como indicador, el cual cambiara de color justo después del punto de equivalencia, el compuesto elegido fue el almidón. El almidón es un compuesto de origen vegetal de proveniente de hidratos de carbono, su composición se debe a la interacción de dos polímeros, la amilosa y la amilopectina. La amilosa tiene forma helicoidal y es la parte del almidón que funciona como indicador, ya que puede formar un complejo con el yodo. Este complejo, a diferencia del yodo y el almidón en solución, presenta una coloración azul, y su formación se da por la absorción de yodo en las cadenas de amilosa [6]. Para la determinación de cobre, la muestra se disuelve en , ocasionando la precipitación del estaño como oxido hidratado (ácido metaestannico). Después se utiliza un método para evaporar el exceso de nitratos para ello se utiliza . Seguidamente se adiciona amoniaco observando la formación del complejo tetraamincobre, se acidifica la solución y se añade el . Para que el hierro se precipite, se adiciono en exceso, obteniendo la reducción cuantitativa del + a + la reducción esta descrita por la siguiente ecuación: 2 + 4 − →
5.
Para obtener una reducción total del cobre, la solución que lo contenga debe de tener ciertas características específicas tales como: la solución debe contener un mínimo de 4% del ion yoduro en exceso, el pH de la solución debe ser menor de 4, esto evita la formación de complejos de cobre que se dan en medio básico, con el ion yoduro, por último la concentración de + no debe ser superior a 0.3 M ya que se favorece la oxidación del yoduro por el aire catalizada por el cobre y esta oxidación ocurre a mayor velocidad en medio acido. Aunque se obtuvo un porcentaje de recuperación alto del 79.84%, el porcentaje de cobre que no se recuperó, se pudo haber perdido, debido a la formación de otras especies tales como: complejos de cobre debido a que la solución no fuera suficiente mente acida o que la concentración de ion yoduro en solución no fuera adecuada.
Preguntas. 1 Explique el funcionamiento del almidón como indicador. ¿Por qué no es recomendable usarse cuando hay concentraciones elevadas del yodo?
El iodo liberado es titulado en una segunda etapa con 223.
En los métodos analíticos en que interviene yodo no son necesarios los indicadores redox normales, porque se dispone de almidón, el cual presenta en su composición la macromolécula amilosa capaz de formar un complejo con yodo. El complejo de yodo tiene un color azul muy intenso, esta coloración sirve de indicador para determinar el final de la valoración.
2 ↔ 3 10.
Con el gasto de tiosulfato de sodio se calcula la cantidad de cobre presente en la muestra. Por lo tanto de acuerdo a estas reacciones se encontró que él % de cobre en la muestra es de: 79.84%
Conclusiones. Es importante preparar la solución de Ahora bien el almidón no ha de estar presente en la solución que se valora hasta que la concentración de I 2 libre no sea baja, pues grandes cantidades de yodo causan coagulación de la suspensión de almidón y promueven además la descomposición de esta sustancia. 2. Plantee las reacciones químicas involucradas en cada uno de los protocolos analíticos desarrollados. Primero que todo el yodo es un agente oxidante débil que se utiliza principalmente para la determinación de reductores fuertes, − 2 → 3 −
6.
La oxidación del ion yoduro provoca también cambios en la molaridad de una solución de yodo: 4 2() 4 22 22 7. En la determinación de cobre mediante una valoración yodométrica cuando se agrega yoduro potásico en exceso a una solución ácida de cobre (II), ocurren simultáneamente dos reacciones. Primero, el cobre (II) oxida yoduro a ion triyoduro y se reduce a cobre (I). Segundo, el cobre (I) reacciona de inmediato con yoduro y forma un precipitado blanco de yoduro de cobre (I). Se pueden combinar estos dos procesos en la reacción: 2 + 5 − ↔ 2() − 8
La determinación de cobre por este método estriba grandemente en la insolubilidad del yoduro de cobre. Una gran cantidad de oxidantes pueden determinarse por Yodometría, en este caso el + al actuar sobre el se reduce ha + liberándose una cantidad de 2 que guarda una relación estequiometrica con la sal cúprica que reacciona de la siguiente manera: 2 4 ↔ 2 2 9.
yodo con , en un volumen muy pequeño de agua, ya que esto permite obtener una mayor disolución del yodo Es importante evitar la formación de otras especies (complejos de cobre), ya que si se forman estas especies, la valoración no se hará por completo y la concentración de cobre hallada no será la correcta. El almacenamiento de la solución de yodo debe de ser bueno, bien sea forra el recipiente contenedor con aluminio o utilizar un frasco ámbar, ya que con la exposición a la luz, la solución se puede descomponer, además que el yodo solido es muy volátil y se puede evaporizar fácilmente.
Referencias. [1] SHRIVER, D.F. ATKINS, P.W. Química inorgánica. 5Ed. Editorial Reverte, S.A. pág. 420. [2] HARRIS, D.C. Análisis químico cuantitativo 3Ed. Reverte S.A. Pág. 361. [3] SKOOG, D.A; WEST, D.M y Holler: Química analítica. 8ed. México: Thomson editores S.A, 2005, pág. 572 [4] SKOOG, D.A; WEST, D.M y Holler: Química analítica. 8ed. México: Thomson editores S.A, 2005, pág. 168 [5] página web: información material fotosensible https://alfredodibujo.files.wordpress.com/2012/05/materialesfotosensibles.pdf 08 de mayo del 2017 [6] página web: la estructura del almidón http://milksci.unizar.es/bioquimica/temas/azucares/almidon.ht ml 08 de mayo del 2017.
