PREPARACIÓN Y USO DE DISOLUCIONES PATRÓN OXIDO-REDUCTORAS Objetivos:
Preparar y estandarizar una disolución de KMnO4. Preparar y estandarizar una disolución de Na2S203.
Introducción: Las volumetrías redox tienen su fundamento en el estudio cuantitativo de una reacción de oxidaciónreducción utilizando el procedimiento de valoración. En las reacciones de oxidación-reducción existe transferencia de electrones de tal forma que hay una especie química que cede electrones (se oxida) y otra que los capta (se reduce); el número de electrones cedidos ha de ser igual al de electrones captados y por lo tanto el balance electrónico total en la reacción cero. La especie que cede electrones actúa como reductor y la especie que capta electrones actúa como oxidante. Como en toda determinación volumétrica, en las volumetrías redox es necesario que la estequiometria de la reacción esté perfectamente establecida, que la reacción sea rápida, y que se cuente con los medios para determinar un punto final tan cercano al punto de equivalencia como sea posible. Por otra parte también tiene gran importancia el grado de exactitud con que se conoce la concentración de la disolución del reactivo valorante. Por ello, siempre que sea posible debe emplearse como tal, una sustancia que sea patrón primario (alto grado de pureza, estable en disolución, etc). Las sustancias de tipo primario más comúnmente utilizadas en las volumetrías de oxidación-reducción son Na2C2O4, KBrO3, KlO3, I2 y K2Cr2O7. El permanganato potásico es un oxidante fuerte y sus disoluciones se utilizan con frecuencia para valorar sustancias reductoras. Sin embargo, el permanganato potásico no es patrón primario (contiene pequeñas cantidades de MnO2 y reacciona lentamente con el agua) y para poder ser utilizado como agente valorante la concentración de su disolución debe ser determinada, no por pesada directa del sólido simplemente, sino por valoración previa con una disolución patrón (Ej.: Na2C2O4). El tiosulfato de sodio, antes denominado hiposulfito sódico, es un compuesto inorgánico cristalino que se encuentra con mayor frecuencia en forma de pentahidrato Na2S2O3·5H2O. Su estructura cristalina es de tipo monoclínica. El anión tiosulfato se presenta con forma tetraédrica, en la que se produce la sustitución de un átomo de oxígeno por otro de azufre. La distancia entre los átomos de azufre (S-S) indica que entre ellos existe un enlace simple, lo que implica una carga negativa en las interacciones con el oxígeno (S-O) ya que estas presentan un enlace doble. El tiosulfato de sodio es el titulante reductor casi universal para el yodo. En soluciones neutras ó acidas, el tiosulfato reduce el yodo a yoduro. La forma usual del tiosulfato, Na2S2O3.5H2O no es lo suficiente pura para ser patrón primario, El tiosulfato suele estandarizarse haciendo reaccionar con una solución recién preparada de I2 a partir de KIO3 mas KI ó con u na solución estandarizada con As4O6.
Diagrama de bloques: -Desarrollo experimental
1) Estandarización de una disolución de KMnO 4 0.02 M. a) Se pesó con exactitud 50 mg de oxalato de sodio.
Se colocó en un vaso de precipitados de 100mL
b) Se adicionó 40 mL de agua destilada y 10 mL de H2SO4 2.5 M.
c) Se calentó a una temperatura de 55/60°C .
Hasta que fue notorio un cambio de color de transparente a ligeramente rosa.
d) Se realizó por triplicado la estandarización.
Y con agitación constante se adicionó con una bureta la disolución de KMnO4 gota a gota.
2) Estandarización de una disolución de Na 2S2O3 0.07 M.
b) Se adicionaron 40 mL de agua destilada y 10mL de H2SO4 2.5 M.
a) En un vaso de precipitados de 100 mL se pesó con exactitud 30 mg de KIO3
c) A la disolución anterior se agregaron 2g de KI sólido y con agitación constante se valoró con Na 2S2O3
d) Se adicionó 1 mL de almidón y se continuó con la valoración hasta que el vire fue de color azul a incoloro.
e) Se realizó por triplicado la estandarización.
Hasta que el color de la disolución fue ligeramente amarilla.
Resultados: Repetición
Peso en g de Na2C2O4
Vol. en mL de KMnO4gastados
Peso en g de KIO3
1 2 3
0.05 0.0501 0.0508
7.4 7.5 7.6
0.0306 0.0304 0.0304
Vol. en mL de Na2S2O3 gastados 12.7 12.6 12.1
Análisis y discusión: ESTANDARIZACION DE UNA DISOLUCIÓN DE KMnO4 0.02M KMnO4 + Na2C2O4 + H2SO4
MnO2 + K2SO2 + CO2+ H2O 55-60°C
Mn+7
Mn+2 (Se reduce,
5e )
Resultados: Repetición
Peso en g de Na2C2O4
Vol. en mL de KMnO4gastados
Peso en g de KIO3
1 2 3
0.05 0.0501 0.0508
7.4 7.5 7.6
0.0306 0.0304 0.0304
Vol. en mL de Na2S2O3 gastados 12.7 12.6 12.1
Análisis y discusión: ESTANDARIZACION DE UNA DISOLUCIÓN DE KMnO4 0.02M KMnO4 + Na2C2O4 + H2SO4
MnO2 + K2SO2 + CO2+ H2O 55-60°C
Mn+7
Mn+2 (Se reduce, gana 5e-)
C2+3
2C+4 (Se oxida, pierde 1e-)
(Mn+7 + 5e(C2+3 - 2 e-
Mn+2) 2 2C+4 ) 5
2Mn+7 2Mn+2 5C2+3 10C+4 2Mn+7 + 5C2+3
2Mn+2 + 10C+4
2KMnO4 + 5Na2C2O4 + 6H2SO4
2MnO2 + K2SO2 + 10CO2+ 5Na2SO4 + 6 H2O 55-60°C
Na2C2O4
2 moles MnO4 x
5 moles C2O4 1 mol C2O4
( )( )
x=
( )
Mn
Repetición 1
.
3.731310−moles
(. )( )
x=
Mn
( ) . .
1.4925210− moles MnO
0.0201
Repetición 2
.
3.738810−
(. )( )
x=
1.4955210− moles MnO
( )
Mn
. .
0.0199
Repetición 3
.
3.791010−
(. )( )
x=
( )
Mn
. .
1.516410− moles MnO
0.01995
MEDIA 0.01998
DESVIACIÓN ESTANDAR 8.5049X10-5
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (%) 0.425
ESTANDARIZACION DE UNA DISOLUCIÓN DE Na2S2O3 0.07M KIO3 + 5 KI + 3 H2SO4 2I+5
3 I2 + 3 K2SO4 + 3 H2O
I20
(se reduce, gana 5 e-).
2I-1 I20 1 moles KI
(se oxida, pierde 1 e-). 3 moles
3 I2 + 6 Na2S2O3 I20 2S2+2
6 NaI + 3 Na2S4O6
2I-1 S4+3
3 moles KI
(se reduce, gana 1 e-). (se oxida, pierde 1 e-).
6 moles N
1 moles KI 1 mol KI
3 moles x
( )( )
x=
( )
3 moles 1 mol KI
6 moles N y
( )( )
y=
( )
N
Repetición 1
.
1.429910−moles KIO3
(. )( )
x=
( )
4.28910−
(. )( )
y=
( )
N
8.57910− moles N
. .
0.0675
Repetición 2
.
1.420510−moles KIO3
(. )( )
x=
( )
4.261610−
(. )( )
y=
( )
N
8.523310− moles N
. .
0.0676
Repetición 3
.
1.420510−moles KIO3
(. )( )
x=
( )
4.261610−
(. )( )
y=
( )
N
8.523310− moles N
.
MEDIA 0.0685
.
0.0704
DESVIACIÓN ESTANDAR 1.344X10-3
COEFICIENTE DE VARIACIÓN (%) 1.96
En ambas disoluciones que preparamos, nos pudimos dar cuenta de que nuestros resultados no fueron tan variados a los esperados, pues, pesamos de manera adecuada las sustancias necesarias para prepararlas y planteamos correctamente nuestros cálculos para poder sacar las estandarizaciones de éstas. También nos pudimos dar cuenta que las titulaciones no nos quedaron perfectas, sin embargo, fueron casi exactas a lo estimado. Por lo tanto, es importante realizar de manera adecuada los pesajes y titulaciones sin pasarnos ni una gota de más, ya que esto nos ayudó a que ningún factor externo interviniera en nuestros resultados para que salieran muy variados o anormales.
Anexo: Memoria de cálculo: ESTANDARIZACION DE DISOLUCIONES:
Buscar el número de reducción o ganancia de electrones. Encontrar el número de moles de acuerdo al peso molecular:
=
[=]moles
Por una regla de 3: ()()
x=
[] moles de…
Cantidad de moles por litro:
.
Repetir 3 veces por cada estandarización.
OBTENCIÓN GENERAL DE DATOS ESTADÍSTICOS:
Media de moles gastados por litro:
ó . [=]
ESTANDARIZACION DE UNA DISOLUCIÓN DE KMnO4 0.02M: = Repetición 1,2, y 3 / 3 .+.+. = = 0.01998
ESTANDARIZACION DE UNA DISOLUCIÓN DE Na2S2O3 0.07M: = Repetición 1,2, y 3 / 3 .+.+. = = 1.344X10-3
Desviación estándar:
Coeficiente de variación:
X 100
Conclusiones: Al terminar la práctica los objetivos si se cumplieron ya que pudimos manipular adecuadamente el material para poder preparar y estandarizar tanto las 3 disoluciones que hicimos de KMnO4, como las 3 disoluciones de Na2S2O3. Cada uno de los integrantes del equipo manipulo correctamente la titulación para así poder lograr un tono rosa tenue y un color café claro, calculando así los volúmenes gastados en cada titulación; solo con un error al vertir el agente titulado en un primer caso de lo que nos dio la diferencia muy alta, ya que se abrió con rapidez la llave y no se controló al momento de caer el chorro se pasó. Sin embargo, en las demás titulaciones se pudieron observar los cambios tenues del color, danto el volumen del gasto mucho mejor, más preciso. En esta práctica pudimos aprender a calcular cuántos moles de la solución reaccionaban con cada mol del producto de la reacción, pudiendo así balancear la reacción correctamente y observando que elemento se redujo, en este caso el Mn, ya que gano electrones y por lo contrario el C2 se oxido ya que perdió electrones. También se observó como la temperatura influía en las titulaciones, para eso tuvimos la ayuda de una parrilla eléctrica y un agitador magnético que nos pudieron permitir llegar al punto de estandarización
Bibliografía:
Herring; Harwood; Petrucci, Química General, PRENTICE HALL 8º edición, 2003, pag.94. P. W. Atkins: Química General. Omega 1992. R. Chang: Principios Esenciales de Química General. 4ª edición McGraw-Hill 2006.
