PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚFACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA

Laboratorio 1 de Química Analítica

SÉPTIMA PRÁCTICA ANÁLISIS VOLUMÉTRICO POR PRECIPITACIÓN

Fecha del experimento: 26 de mayo del 2010

Integrantes:

- Brenda D’Acunha- Said Neme

2010

Estandarización de nitrato de plata 0.01M

Se pesó entre 10 -15 mg de KCl

Se disolvió con 50ml de agua + 5 gotas de K2CrO4

Se tituló con AgNO3 hasta observar una coloración rojiza

Se calculó la concentración real

Estandarización de tiocianato de potasio 0.01M

Se midió una alícuota de 10ml de solución estándar de nitrato de plata

Se tituló con KSCN hasta observar una coloración rojiza

Se calculó la concentración real

+ 4 ml de HNO3 6 M + 40 ml de agua + 1 ml de alumbre férrico

Se realizó por triplicado + un blanco

1. Objetivo:

- Determinación de la concentración de cloruros en una muestra acuosa desconocida por medio de los métodos de Mohr y Volhard.

2. Procedimiento:

2.1.Estandarización de las soluciones:

Mohr

Alícuota de 10ml de la muestra

+ 40ml de agua + 5 gotas de K2CrO4 + 50ml de agua + 5 ml de HNO3 6M

Se realizó por triplicado + un blanco

Se tituló con AgNO3 hasta observar un precipitado blanco.

+ 10ml de exceso de AgNO3 + 1ml de alumbre férrico.

Se tituló con AgNO3 hasta observar coloración rojiza

Volhard

Se tituló con KSCN hasta obtener coloración rojiza.

2.2.Determinación de cloruro por los métodos de Mohr y Volhard:

3. Datos:

TABLA 1. Valores de KCl para la titulación con AgNO3:

Ensayo Peso de KCl (g)1 0.01242 0.01463 0.0205

Blanco -

TABLA 2. Estandarización de AgNO3:

Ensayo V gastado de AgNO3 (mL)

Concentración real de AgNO3 (M)

1 16.9 0.010332 18.7 0.010933 29.05 0.009731

Blanco 0.8 -

Concentración final de AgNO3: 0.0103M

TABLA 3. Estandarización de KSCN:

Ensayo V gastado de KSCN (mL)

Concentración real de KSCN (M)

1 9.95 0.010562 10.2 0.01033 10.3 0.0102

Blanco 0.2 -

Concentración final de KSCN: 0.01035M

TABLA 4. Valores obtenidos mediante el método de Mohr:

Ensayo V gastado de AgNO3 (mL)

1 14.72 13.83 13.4

Blanco 0.4

TABLA 5. Valores obtenidos mediante el método de Volhard:

Ensayo V gastado de AgNO3 (mL)

V gastado de KSCN (mL)

1 10 4.152 10 4.303 10 4.10

Blanco 10 9.7

4. Cálculos y resultados:

Estandarización del AgNO3 0.01MPor estequiometria el número de moles de plata es igual al número de moles de cloruro. Para hallar la concentración real se dividió el número de moles entre el volumen gastado de solución expresado en litros. Los datos hallados se muestran en la siguiente tabla:

TABLA 6. Estandarización del AgNO3 0.01M

EnsayoPeso de KCl (g)

Número de moles de Cl-

V gastado

AgNO3 (ml)V gastado real

AgNO3 (ml)[ AgNO3]

real (M)

1 0.0124 0.000166 16.9 16.1 0.01033

2 0.0146 0.000196 18.7 17.9 0.01093

3 0.0205 0.000274 29.05 28.25 0.009731

blanco - - 0.8 - -

[ AgNO3 ]=0.01033±0.00049M

Estandarización de KSCN 0.01MPor estequiometria también se cumple que las moles de plata son iguales que las moles de tiocianato. La concentración resulta del cociente del número de moles entre el volumen de solución gastado expresado en litros. Los datos se muestran en la siguiente tabla:

TABLA 7. Estandarización del KSCN 0.01M

EnsayoNúmero de

moles de Ag+ V gastado KSCN

(ml)V gastado real

KSCN (ml) [KSCN ] real

(M)

1 0.000103 9.95 9.75 0.010562 0.000103 10.2 10 0.0103

3 0.000103 10.3 10.1 0.0102

blanco - 0.2 - -

[KSCN ]=0.01035±0.00015M

Método de Mohr:Por estequiometria las moles de cloruro son iguales que las moles de plata. A este resultado se le multiplicó el peso molecular del cloro (35.35 g) y se obtuvo la masa de cloro presente en la muestra. La concentración se expresó en ppm. Los datos se muestran en la siguiente tabla.

TABLA 8. Determinación cuantitativa de cloruros por el método de Mohr

EnsayoV gastado

AgNO3 (ml)Número de

moles de Ag+

(mol)

Número de moles reales de Ag+ (mol)

Masa de Cl-

en la muestra (g)

1 13.9 0.0001436 0.0001395 0.0049452 13.8 0.0001426 0.0001385 0.0049098

3 13.4 0.0001384 0.0001343 0.0047609

blanco 0.4 0.000004132 - -

¿

¿

%Error=487.19−416.84416.84

x 100%=16.87%

Método de Volhard:También se cumple que el número de moles de cloruro es igual al número de moles de plata. Para calcular este último se procedió de la siguiente manera:

n Agreacciona=n Agtotal−n KSCN

El n Agreacciona es el número de moles de plata que reacciona con el cloruro. La cantidad de cloruro se expresó en ppm. Los datos se muestran en la siguiente tabla:

TABLA 9. Determinación cuantitativa de cloruros por el método de Volhard:

Ensayo V gastado

KSCN (mL)

Moles de KSCN (mol)

Moles de Ag+ (mol)

Moles de Ag+

reaccionan

(mol)

Moles de Ag+

netas

(mol)

Masa de Cl- en la muestra

(g)1 4.15 4.295E-05 0.0001033 0.0000603

50.00005705 0.002022

2 4.3 4.451E-05 0.0001033 0.00005879

0.00005549 0.001967

3 4.1 4.244E-05 0.0001033 0.00006086

0.00005756 0.002041

blanco 9.7 0.0001004 0.0001033 0.0000033 - -

¿

¿

%Error=201−416.84416.84

x100%=51,78%

5. Discusión y observaciones:

Lo primero que se hizo fue preparar las solución de AgNO3 0,01M y KSCN 0,01M, y luego estandarizarlas, para hallar la concentración verdadera.

Estandarización de la solución de AgNO3 0,01M:

Se disolvió en un matraz entre 10-15mg de cloruro de potasio con 50mL de agua destilada, y se agregaron 5 gotas de indicador K2CrO4 0,5M. Esto se realizó para 3 ensayos y un blanco, al cual no se le añadió KCl. Luego, se procedió a titular esta muestra con la disolución de AgNO3, hasta la aparición de un color marrón rojizo, producto de las siguientes reacciones:

Ag(ac )+¿+Cl( ac )

−¿↔AgCl( s )¿ ¿ Kps = 1.8x10-10

2 Ag(ac)+ ¿+CrO 4( ac)

2−¿↔Ag 2CrO 4(s )¿ ¿ Kps = 1.1x10-12

Al inicio de la titulación, los iones platas reaccionaron con los iones cloruro del KCl, para formar el AgCl(s). A medida que se agregaba más agente titulante, se observaba que la coloración, ligeramente amarilla, iba cambiando, haciéndose más intensa. Entonces, al llegar la reacción a su punto final, todos los iones cloruro ya habían reaccionado completamente, y al agregar más AgNO3 se formó el Ag2CrO4(s), precipitado de color marrón-rojizo.

Imagen 1. Titulación de la solución de KCl con AgNO3 antes de la reacción de punto final (izquierda) y después de que se alcanzó el punto de equivalencia (derecha).

Estandarización de la solución de KSCN 0,01M:

En un Erlenmeyer se colocaron 10mL de la disolución de AgNO3, se añadieron 4ml de HNO3 6, 1Ml de alumbre férrico y 40mL de agua destilada.Es necesario trabajar en medio ácido para evitar la hidrólisis del Fe3+ del alumbre férrico, ya que de otro modo, la formación del Fe(OH)3, que es muy soluble en agua, evitaría la formación del complejo con KSCN, y no se podría determinar el fin de la reacción.

La solución titulante fue el KSCN 0,01M, a medida que se agregaba al Erlenmeyer con la solución de AgNO3, la coloración inicial, que era amarillenta – incolora, se tornaba más intensa, primero se obtuvo un precipitado blanco, de apariencia lechosa, y luego, a medida que se avanzaba con la titulación, la coloración de la solución fue cambiando, tornándose marrón-rojiza, hasta obtener un color rojizo, que indicaba el fin de la titulación. Esto se debe a que ocurrieron las siguientes reacciones:

Ag(ac )+¿+SCN (ac )

−¿↔AgSCN ( s )¿ ¿

Fe(ac)3+¿+SCN ( ac )

−¿↔¿¿ ¿

Es posible ver, entonces, que el punto final de la reacción se dará cuando al agregar un exceso de KSCN, reaccione con el Fe3+

(ac) y se forme un complejo de coloración rojiza¿. Este procedimiento se realizó para 3 ensayos y un blanco.

Una vez se terminó con la titulación, se calculó la concentración verdadera de las soluciones preparadas.

Determinación cuantitativa de cloruros por el método de Mohr:

Se tomó una alícuota de 10mL de la muestra problema (probablemente “Sporade” sabor manzana) y se colocó en un Erlenmeyer. Se agregaron 40mL de agua y 5 gotas de K2CrO4 0,5M.

Se empezó a titular con la solución estandarizada de AgNO3. Inicialmente, no se tuvo problemas, pero luego, se observó que el Sporade contenía azúcares, sales y otros componentes que reaccionaban con el indicador, de manera que este no reaccionaba con el exceso de AgNO 3

agregado y no se formaba el compuesto que indicaba el fin de la titulación. Para esto, se agregaron 5 gotas más de indicador en cada ensayo y se tituló normalmente, pero no se tomó en cuenta que al dejar reposar, el dicromato seguiría reaccionando con los componentes de la muestra.Esto llevó a un error en el proceso, ya que se agregó más agente titulante que el necesario, pero que no fue posible ver sino hasta agregar más indicador en el momento, donde se observó que el punto final ya había sido alcanzado. Es por esta razón que al momento de determinar la concentración de cloruros en la muestra, se obtuvo un valor mayor al verdadero.

En la titulación, se llevaron a cabo las siguientes reacciones:

Ag(ac )+¿+Cl( ac )

−¿↔AgCl( s )¿ ¿ Kps = 1.8x10-10

2 Ag(ac)+ ¿+CrO 4( ac)

2−¿↔Ag 2CrO 4(s )¿ ¿ Kps = 1.1x10-12

La primera, es la reacción de titulación inicial, en la que se formó un precipitado blanco, luego, a medida que reaccionaban todos los cloruros de la muestra, se fue formando otro precipitado de color rojizo (cromato de plata), que determinó el fin de la titulación.

Imagen 2. Titulación por el método de Mohr

La imagen muestra la coloración ligeramente rojiza obtenida luego de la titulación por el método de Mohr.

Es importante mencionar que la reacción tiene que ser llevada a cabo en medio neutro o ligeramente alcalino. De otro modo, en medio ácido, ocurre la siguiente reacción:

2CrO42−¿+2H +¿↔2HCrO

4

−¿↔C r2O7

2−¿+H2O ¿

¿¿¿

El HCrO4−¿ ¿ es un ácido débil, por lo que la concentración del ión cromato disminuye y por tanto,

puede que no se alcance el producto de solubilidad para la formación del cromato de plata, que muestra el punto final de la reacción.

Por otro lado, un pH sumamente básico también pudo afectar de manera negativa la concentración final de cloruros hallada.En medio básico, la siguiente reacción puede ocurrir:

Ag+¿+OH−¿↔AgOH (s ) ¿¿ Kps = 2.3x10-8

Este precipitado de coloración amarronada puede enmascarar el punto final de la reacción.

En el experimento, no se midió el pH en ningún momento, por lo que no se descarta que esto haya sucedido y haya aumentado el porcentaje de error en la determinación de cloruros.

Determinación cuantitativa de cloruros por el método de Volhard:

Se tomó una alícuota de 10mL de la muestra problema y se colocó en un Erlenmeyer. Se agregaron 50mL de agua destilada y 5ml de HNO3 6M. Es importante agregar ácido ya que evita, como se mencionó antes, la formación del hidróxido de hierro, que es soluble y no se podría formar el complejo que da color a la solución para ver el punto de final de titulación.Se tituló inicialmente con el AgNO3 estandarizado previamente. Al agregar 2 gotas, se observó la formación de un precipitado blanco, de acuerdo a la siguiente reacción:

Ag(ac )+¿+Cl( ac )

−¿↔AgCl( s )¿ ¿ Kps = 1.8x10-10

De acuerdo a la guía de laboratorio, se debió agregar un exceso de 10mL de la solución titulante, por lo que se agregaron, aparte de las 2 gotas, 10mL más de AgNO3. Esto ocasionó uno de los errores más importantes en la titulación por este método. Se debió agregar la solución titulante hasta lograr la precipitación completa de AgCl, y luego agregar 10ml de exceso, pero sólo se agregaron 2 gotas de AgNO3 y 10ml de exceso, por lo que al momento de titular esta solución con el KSCN, y hacer los cálculos para hallar la concentración, se obtuvo un valor que era casi la mitad del valor teórico.

Luego, se pasó a la titulación con KSCN. Se agregó 1mL de alumbre férrico y se tituló el exceso de AgNO3 con el KSCN estandarizado en la primera parte de la experiencia. La siguiente reacción se llevó a cabo:

A gexceso+¿+SC N−¿↔AgSCN ¿ ¿

Luego, a medida que se agregaba más agente titulante, la solución se oscurecía ligeramente, hasta tornarse rojiza, por la reacción de formación del siguiente complejo:

Fe3+¿+FeSCN−¿↔Fe ¿¿¿

Es importante mencionar que se puede llevar a cabo una reacción secundaria, ya que el AgCl es una sal ligeramente más soluble que el AgSCN, entonces, el AgCl se disuelve lentamente, mientras que el AgSCN lo va sustituyendo, y así, el color que determina el punto final de la reacción va desapareciendo. Esto se vio claramente en el proceso; la coloración no se mantenía por mucho tiempo y era necesario agregar más agente titulante, esto pudo haber ocasionado un aumento en el error al momento de realizar este método.

A continuación se muestra una imagen captada en el laboratorio, que muestra la coloración final obtenida después de la titulación.

Imagen 3. Titulación por el método de Volhard

Finalmente, se procedió a realizar el cálculo para determinar la concentración de cloruros en la muestra.

6. Conclusiones:

- Se determinó la cantidad de cloruros en una muestra problema por los métodos de Mohr y Volhard, obteniendo 487,17 ppm y 201 ppm respectivamente

- El método de Mohr permite, de una manera directa, la determinación de cloruros de una muestra desconocida. En nuestro caso, se obtuvo un porcentaje de error ligeramente alto (17%), debido a que no se tomó en cuenta la medición del pH, y la interacción entre el indicador y los componentes de la muestra. Sin embargo, es un proceso sencillo, que puede ser reproducido varias veces en poco tiempo.

- El método de Volhard permite de una manera indirecta (doble titulación), determinar la concentración de cloruros de una muestra. En nuestro caso, el error es bastante grande (52%) debido a un error en el procedimiento; al agregar muy poca cantidad de AgNO3, ya que esto ocasionó que no hubiera suficiente nitrato de plata para cuantificar todo el contenido de cloruros en la muestra; que se tomará en cuenta para futuras titulaciones. Además, no se tomó en cuenta la posible aparición de reacciones secundarias que pudieron afectar de manera sustancial la determinación del punto final en la titulación.

7. Bibliografía:

- KORKMAZ, D. Precipitation Tritation: Determination of chloride by the Mohr method. En: http://academic.brooklyn.cuny.edu/esl/gonsalves/tutorials/Writing_a_Lab_Report/xPrecipitation%20Titration%20edited%203.pdf. Búsqueda realizada el día: 2 de junio del 2010.

- VINASCO, J; JARAMILLO, D; BETANCOURT, R. Análisis de cloruros. Departamento Tecnología Química, Universidad del Valle, Santiago de Cali, 2007. Búsqueda realizada el día 2 de junio del 2010.

- Vogel’s Textbook of quantitative chemical analysis 5th ed. Editorial Longman. Nueva York, 1989. Pp. 350-355.