UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE INGENIERA GEOLGICA, MINERA, METALRGICA Y GEOGRFICA

E.A.P INGENIERA METALRGICA

ANLISIS MINERAL CUANTITATIVO

TEMA:

Determinacin de Carbonatos

PROFESORA:

Ing. Pilar A. Aviles Mera

ALUMNO:

Carlos-wilfredo Isaias Llona Escobar14160226

2015

Tabla de contenido

I.INTRODUCCION3II.DESARROLLO4A.Anlisis Volumtrico (volumetra)4Las titulaciones de neutralizacin4Valoracin por retroceso5B.CARBONATOS (CO32-)6Solubilidad:6C.DETERMINACIN DE MEZCLA DE CARBONATOS CON HIDROXIDOS7Discusin7Procedimiento A8Procedimiento B8D.DETERMINACIN DE UNA MEZCLA DE CARBONATO E HIDROGENO-CARBONATO9III.BIBLIOGRAFA10

INTRODUCCION

Las rocas carbonticas corresponden a variedades ptreas con una amplia aplicacin en la industria, siendo la construccin y la fabricacin de cemento los mayores demandantes. El empleo de estas rocas que incluyen no solo las calizas sino tambin las dolomas depender de las propiedades mineralgicas y caractersticas fisico-qumicas que posean, por ello lo que buscamos es entender el mtodo y las reacciones por la cual se reconocen minerales formados por el radical (CO3)-2.

DESARROLLO

La qumica analtica tiene que ver con el suministro de informacin cualitativa y cuantitativa sobre la composicin qumica y estructural de una muestra de la materia. Una gran variedad de muestras, desde altas concentraciones de elementos en aleaciones de acero hasta el nivel de partes por billn de drogas en tejidos biolgicos, son manejadas por el analista. El campo se basa en la conversin de una propiedad fsica medida de las especies que se examina a una seal utilizable. En general, se divide en dos categoras, clsicas e instrumentales, sobre la base de su desarrollo histrico. La estrategia general consiste en preparar una muestra correctamente, seleccionar un mtodo particular de anlisis, e informar de los resultados en un formato significativo, que puede incluir una evaluacin estadstica.

Anlisis Volumtrico (volumetra) En el anlisis de titulacin, que a menudo se denomina anlisis volumtrico, se obtiene el volumen de un reactivo estndar requerido para consumir un analito completamente. De manera prctica, una solucin estndar de reactivo, de la cual se conoce la concentracin con precisin, se aade por una bureta hasta que se decida que el analito se ha consumido. Esta condicin generalmente se llama el punto de equivalencia. Puesto que es difcil de observar experimentalmente este punto, normalmente se aproxima por la distincin de un punto final, que se asocia con cambios fsicos detectables en este punto de equivalencia. Es generalmente el caso en el que las soluciones estndar se calibran con soluciones de un patrn primario que es una sustancia de referencia altamente pura y estable. Existen cuatro tipos de anlisis volumtrico. Uno consiste en la neutralizacin de cido o base, el segundo se refiere a las precipitaciones, el tercero con la formacin del complejo, y el cuarto con reacciones de oxidacin-reduccin. Antes de hacer esto debemos tener en cuenta varias definiciones. El peso equivalente de una sustancia es generalmente el peso que se combina con una cantidad estndar de reactivo. El parmetro se basa totalmente en la naturaleza de una reaccin particular y, por lo tanto, no puede tener significado ms preciso en esta etapa. La titulacin se refiere al proceso de adicin gradual de reactivo estndar, mientras que el ttulo de una solucin es el peso de una sustancia que es qumicamente equivalente a 1 ml de la solucin. Por ltimo, a menudo se ve el trmino normalidad, que expresa el nmero de miliequivalentes de soluto contenidos en 1 ml de solucin.El fin en los mtodos volumtricos se basa generalmente en una forma de distinguir dinmicamente la concentracin de analito o reactivo. El mtodo ms utilizado es el cambio en el color debido al reactivo, el analito, o indicador, pero el seguimiento de potencial elctrico y la corriente, y la turbidez, se utiliza a veces.Las titulaciones de neutralizacinEn esta tcnica la concentracin de cido o base se determina mediante el cambio abrupto de pH que se produce en el punto final de la valoracin. Aqu, el peso equivalente del cido o de la base es el peso que o bien contribuye o reacciona con 1 mol de iones hidrgeno en esa reaccin especfica. Los reactivos estndares utilizados en la titulacin son siempre cidos o bases fuertes, aunque el analito puede ser un cido o base dbil. Una solucin estndar de cido se puede preparar por valoracin del cido, por ejemplo HCl, en contra de una solucin que contiene un peso conocido con precisin de Na2CO3. De manera similar, las bases estn estandarizadas contra ftalato cido de potasio (KHC8H4O4). El fin de una titulacin acido/base fuerte se encuentra generalmente a partir del comportamiento de un indicador aadido, que es generalmente un cido orgnico dbil o base que sufre cambios qumicos en el que exhiben diferentes colores. Por ejemplo, podemos escribir para el indicador del tipo de cido HIn.

Color 1 en solucin cidaColor 2 en solucin bsica

Curvas de valoracin de neutralizacin para 50 ml de 0,05 Mcido fuerte (curva inferior) y el cido dbil (curva superior) con 0,1 Msolucin de NaOH

Por lo tanto, es muy importante conocer el rango de concentracin de iones de hidrgeno (es decir, pH) en la que se puede observar un cambio de color 1 al color 2. Generalmente, esto ocurre dentro de aproximadamente 1 unidad de pH del pKa del indicador. La titulacin de una solucin de cido fuerte por adiciones de una solucin de base fuerte estndar desde una bureta dara como resultado tericamente en el grfico inferior se muestra en la Fig. (la curva de valoracin). Por consiguiente, se necesitar un indicador aadido a responder al cambio de pH abrupto de aproximadamente 3-10. En este caso, la fenolftalena sera apropiada, ya que su cambio de incoloro a prpura se detecta fcilmente por el ojo. La curva de valoracin para un cido dbil (con una base fuerte) depende mucho de la disociacin constante del cido. Bsicamente, las adiciones de la base establecen una zona de amortiguamiento como en el conjunto de curvas que se muestran en la Fig. 2 (curva superior). La eleccin de un indicador para este tipo de titulacin es significativamente ms limitada que la de un cido fuerte, ya que ahora no hay cambio abrupto en el pH. No es sorprendente que las curvas adecuadas para cidos dbiles poliprticos son an ms complejas. Los mtodos de neutralizacin se emplean siempre que sean sustancias inorgnicas u orgnicas que poseen grupos cidos o bsicos. Una aplicacin importante es la conversin de los elementos.Valoracin por retrocesoEl mtodo devaloracin por retrocesose usa cuando se invierte el sentido de la valoracin, cambiando la sustancia a valorar. En vez de valorar el analito original se aade un exceso conocido de reactivo estndar a la disolucin, y luego se valora el exceso. Este mtodo es til si el punto final de la valoracin por retroceso es ms fcil de identificar que el punto final de la valoracin normal. Se usa tambin si la reaccin entre el analito y la sustancia titulante es muy lenta.CARBONATOS (CO32-)Loscarbonatosson lassalesdelcidocarbnico osterescon el grupo R-O-C(=O)-O-R'. Las sales tienen en comn el anin CO32-y se derivan delcido carbnicoH2CO3. Segn elpH(la acidez de la disolucin) estn enequilibrio qumicocon elbicarbonatoy el dixido de carbono.Algunas de lascaractersticas generalesde loscarbonatospueden resumirse en los trminos siguientes: La mayora de loscarbonatosson incoloros o blancos, salvo los demetales de transicin(iones cromforos), comoFe+2,Cu+2, Co+2o los que aparecen impurificados o teidos. Por ejemplo, loscoloresgrises a negros en calcitas son debidos a la presencia de materia orgnica, los colores verdes se deben a cloritas o a actinolita, los colores rojizos se deben a xidos frricos y los colores amarillentos estn causados porlimonitaso porarcillas. Muchoscarbonatosmuestranbrillovtreo, pero algunos como la cerusita o la siderita se pueden presentar conbrilloadamantino. Elbrillovtreo est muy extendido entre las oxisales. Entre loscarbonatos alcalino-trreosmuchos individuos presentanfluorescencia UV. Loscarbonatos anhidrosnunca poseendurezaelevada, oscilando entre 3 y 5, en laEscala deMohs. En principio, se puede decir que para un mismo tipo de estructura, a mayordensidadmayor dureza.Solubilidad:Todos los carbonatos normales, con la excepcin de la de los de metales alcalinos y de amonio, son insolubles en agua. Los carbonatos cidos o bicarbonatos de calcio, estroncio, bario, magnesio y posiblemente de hierro, existen en solucin acuosa; se forman por accin de un exceso de cido carbnico sobre los carbonatos normales, ya sea en solucin acuosa o suspensin, y se descomponen al hervir las soluciones.

Los carbonatos cidos de los metales alcalinos son solubles en agua, pero son menos solubles que los correspondientes carbonatos normales. Al combinar con cido clorhdrico diluido, se descompone con efervescencia, debida a la evolucin de dixido de carbono.

El gas se puede identificar por su propiedad de enturbiar el agua de cal (o el agua de barita):

Algunos carbonatos naturales, tales como la magnesita MgCO3, siderita FeCO3, y la dolomita (Ca,Mg)CO3, no reaccionan apreciablemente en fro.Cualquier acido que sea ms fuerte que el cido carbnico (K1 = 4,310-7) lo desplazar, especialmente calentndolo.

DETERMINACIN DE MEZCLA DE CARBONATOS CON HIDROXIDOSDiscusinDos mtodos se pueden utilizar para este anlisis. En el primer mtodo, el total de lcali (hidrxido + carbonato) se determina por valoracin con cido estndar, usando naranja de metilo, naranja de metilo-ndigo carmn o azul de bromofenol como indicador. En una segunda porcin de la solucin de carbonato se precipita con un ligero exceso de solucin de cloruro de bario y sin filtrar, la solucin se valora con cido estndar utilizando azul de timol o fenolftalena como indicador. Esta ltima titulacin da el contenido de hidrxido, y restando esto desde la primera titulacin, se obtiene el volumen de cido necesario para el carbonato.Na2CO3 + BaCl2 = BaC03 (insoluble) + 2NaClEl segundo mtodo utiliza dos indicadores. E pH de carbonato de sodio medio neutralizado, es decir, en la fase de carbonato de hidrgeno de sodio, es de aproximadamente 8.3, pero los cambios de pH en el entorno del punto de equivalencia es relativamente lento; en consecuencia, el cambio de color del indicador con fenolftalena (pH entre 8,3 a 10,0) o timol azul [rango de pH (base) 8.0-9.6] no es demasiado agudo. Esta dificultad se puede superar mediante el uso de una solucin que contiene la comparacin de hidrogeno-carbonato de sodio de aproximadamente la misma concentracin que el desconocido y el mismo volumen de indicador. Un mtodo ms sencillo es emplear una mezcla de indicadores compuesta de 6 partes de azul de timol y 1 parte de rojo cresol; esta mezcla es violeta con un pH de 8,4, azul a pH 8,3 y se levant a un pH de 8,2. Con este indicador mixto la mezcla tiene un color violeta en solucin alcalina y cambia a azul en las proximidades del punto de equivalencia; en la fabricacin de la titulacin se aade el cido lentamente hasta que la solucin toma un color rosa. En esta etapa todo el hidrxido ha sido neutralizado y el carbonato convierte en hidrogeno-carbonato. Deje que el volumen de cido de referencia consumido sea v ml.OH- + H+ =H2OCO2- + H+ = HCO3

Otra titulacin se realiza con naranja, naranja de metilo ndigo carmn o azul de bromofenol como indicador. Sea el volumen de cido V ml.OH-+H+=H2OCO32- + 2H+ = H2CO3H2CO3 = H2O + CO2

Entonces V - 2 (V - v) corresponde a la hidrxido, 2 (V - v) para el carbonato, y V el lcali total. Para obtener resultados satisfactorios por este mtodo, la solucin valorada debe estar fro (tan cerca de 0 C como sea posible), y la prdida de dixido de carbono debe evitarse en la medida de lo posible, manteniendo la punta de la bureta sumergido en el lquido.Procedimiento APesar con precisin en un frasco de pesadas con tapn de vidrio alrededor de 2,5 g de hidrxido de sodio comercial (por ejemplo en forma de escamas). Transferir cuantitativamente a un matraz aforado de 500 ml y completar hasta la marca. Agitar el frasco con cuidado. Valorar 25 o 50 ml de esta solucin con cido clorhdrico 0,1 M estndar, usando naranja de metilo o metilo-naranja ndigo carmn como indicador. Llevar a cabo dos o tres titulaciones: stos no deben diferir en ms de 0,1 ml. Esto le da la alcalinidad total (carbonato + hidrxido). Calentar otra porcin 25 o 50 ml de la solucin a 70 C y aadir una solucin de cloruro de bario 1 por ciento lentamente desde una bureta o una pipeta en un ligero exceso, es decir, hasta que se produce no ms precipitado. Enfriar a temperatura ambiente, se aaden unas gotas de fenolftalena a la solucin, y se valora muy lentamente y con agitacin constante con cido clorhdrico 0,1 M estndar; el punto final se alcanza cuando el color slo cambia de rosa a incoloro. Si el azul de timol se utiliza como indicador, el cambio de color es de azul a amarillo. La cantidad de cido utilizado corresponde al presente hidrxido. Este mtodo produce slo resultados aproximados debido a la precipitacin de carbonato bsico de bario en presencia de hidrxido. Resultados ms precisos se obtienen considerando la valoracin anterior, como un preliminar a fin de determinar el contenido aproximado de hidrxido, y luego llevar a cabo otra titulacin de la siguiente manera. Tratar 25-50 ml de la solucin con cido clorhdrico estndar suficiente para neutralizar la mayor parte del hidrxido, a continuacin, el calor y precipitar como antes. En estas condiciones, carbonato de bario prcticamente puro se precipita.1mL 1M HCI = 0.0401 g NaOH1mL 1M HCI = 0.05300 g Na2CO3Procedimiento BLos detalles experimentales para la preparacin de la solucin inicial son similares a las dadas en el Procedimiento A. Valorar 25 o 50 ml de la solucin fra con cido clorhdrico 0,1 M estndar y naranja de metilo, naranja de metilo-ndigo carmn, o azul de bromofenol como indicador. Valorar otro 25 o 50 ml de la solucin fra, se diluye con un volumen igual de agua, lentamente con el cido estndar utilizando fenolftalena o mejor, la mezcla azul de cresol con rojo de tymol; en este ltimo caso, el color en el punto final es rosa. Calcular el resultado como se describe en la discusin anterior.

DETERMINACIN DE UNA MEZCLA DE CARBONATO E HIDROGENO-CARBONATOLos dos mtodos disponibles para esta determinacin son modificaciones de los descritos para las mezclas de hidrxido con carbonato. En el primer procedimiento, que es particularmente valiosa cuando la muestra contiene cantidades relativamente grandes de carbonato y pequeas cantidades de hidrogeno-carbonato, el lcali total se determina primero en una porcin de la solucin por valoracin con cido clorhdrico 0,1 M estndar usando naranja de metilo, naranja de metilo-ndigo carmn o azul de bromofenol como indicador.OH-+H+=H2OCO32- + 2H+ = H2CO3H2CO3 = H2O + CO2

Sea este volumen V mL HCl 1M. Para otra muestra, un exceso medido de hidrxido de sodio estndar de 0,1 M (libre de carbonato) sobre el requerido para transformar el carbonato de hidrgeno en carbonato es aadido:HCO3- + OH- = CO32- + H2OUn ligero exceso de solucin de cloruro de bario 10 por ciento se aade a la solucin caliente para precipitar el carbonato como carbonato de bario, y el exceso de solucin de hidrxido de sodio determinada inmediatamente, sin separar por filtracin el precipitado, por valoracin con el mismo cido estndar; fenolftalena o azul de timol se utiliza como indicador. Si el volumen de exceso de solucin de hidrxido de sodio aadido corresponde a v ml de hidrxido de sodio 1 M y v mL 1M del cido corresponde al exceso de esta ltimo, entonces v v = carbonato de hidrgeno, y V - (v - v ') = carbonato.

BIBLIOGRAFA

Vogel, Arthur Israel. TEXTBOOK OF QUANTITATIVE CHEMICAL ANALYSIS. Quinta Edicin. Londres: Longman Scientific & Technical, 1989.

Ulrich J. Krull. ANALYTICAL CHEMISTRY. Tercera Edicin.