UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA SETIEMBRE 2013

DETERMINACION DE COBRE

1. Fundamento terico

La determinacin de cobre en un mineral o en muestras de solucin puede llevarse a cabo por el mtodo yodometrico. Segn este mtodo se procede a la disolucin de la muestra, oxidacin del cobre de la misma a Cu(II), adicin de un exceso de KI y finalmente la valoracin del iodo liberado con tiosulfato de sodio.

Al encontrar el Cu2+ con I- ocurren las siguientes reacciones redoxReduccin: Cu2+ + 1e- Cu1+Oxidacin: 3I- I3- + 2e-Reaccin redox: 2Cu2+ + 3I- 2Cu1+ + I3-

Pero aadiendo un exceso de KI, el Cu1+ reacciona con el I- formando CuI(S):2Cu1+ + 2I- 2CuI(S)

Entonces obtenemos la siguiente reaccin global:

Reaccin Global: 2Cu2+ + 5I- 2CuI(s) + I3-

Es importante que el pH de la disolucin sea el adecuado, ya que si Es demasiado acido se producen errores por oxidar el oxgeno del aire al yoduro, y si es demasiado alto la reaccin no transcurre de forma cuantitativa.El triyoduro formado se valora mediante la siguiente reaccin utilizando tiosulfato de sodio (Na2S2O3):

Pero algunas cantidades de yodo quedan atrapadas en la superficie del CuI(s) formado, por lo cual se procede a aadir NH4SCN ocurriendo la siguente reaccin:CuI(s) + SCN- CuSCN(S) + I-

De esta manera tendremos la determinacin de la cantidad de cobre de un mineral o de una solucin o muestra. 2. Materiales y equipos

1 bureta de 50ml 2 erlenmeyer de 50ml 1 pinza 1 soporte universal 1 vaso de 250ml 1 embudo de filtracin 1 papel de filtro 1 vagueta 1 probeta de 20ml

3. Procedimiento experimental

3.1. Estandarizacin del Na2S2O3

Aadir 10ml de la sustancia patrn KIO3 , 7.5ml de KI 20% y 1ml de HCl 6N. La solucin debe tornarse de color rojizo. Comenzar a valorar gota a gota con Na2S2O3 hasta que el color sea amarillo. Aadir 5ml de una solucin de almidn, y seguir valorando hasta que la solucin sea incolora.

3.2. Determinacin yodometrica de Cu

Tomar 10ml de la solucin muestra que contiene iones Fe y Cu, aadir NH3 15N hasta que se torne color azul oscuro o verde oscuro. Filtrar el precipitado formado lavando con agua desionizada bastantes veces.

4. Datos y grficos

4.1. Hoja de datos

GRUPOV(Na2S2O3)EstandarizacinV(Na2S2O3)Yodometria Cu

16.8ml17.3ml

27ml18.5ml

35.9ml17.5ml

46.4ml18.1ml

4.2. Datos

4.2.1. Estandarizacin del Na2S2O3

C(KIO3)=2.6076g/L y V(KIO3)=10ml

4.2.2. Determinacin yodometrica del Cobre

V(muestra)=10ml

4.3. Procesamiento de datos

4.3.1. Estandarizacin del Na2S2O3

Dadas las ecuaciones qumicas, se procederemos a calcular la verdadera concentracin de Na2S2O3.

n(IO3-)=C(KIO3).V(KIO3)/M(KIO3)=(2.6076g/L)x(10ml)/(214g/mol)n(IO3-)=0.1218mmolesEntonces:n(I3-)=3xn(IO3-)=0.3655mmoles

Ahora calcularemos la verdadera concentracin del Na2S2O3, utilizando la siguiente reaccin:

Entonces:n(S2O32-)= 2x n(I3-)=0.7311mmolesC(S2O32-)= n(S2O32-)/ V(S2O32-)=0.7311mmoles/5.9mL=0.1239MEn normalidad:C(S2O32-)=0.2478N

4.3.2. Determinacin yodometrica del Cobre

Utilizando las ecuaciones qumicas, procederemos a determinar la cantidad de I3- que reacciono con el Na2S2O3.

n(I3-)=( n(S2O32-))/2 =( C(S2O32-) x V(S2O32-))/2 =((0.1239mol/L)x17.5mL)/2=1.084mmolesn(I3-)=1.084mmolesPero el I3- fue generado por la siguiente reaccin:

Entonces:n(Cu2+)=2x n(I3-)=2x1.084mmoles=2.168mmolesC= n(Cu2+)/ V(Cu2+)=2.168mmoles/10mL=0.2168M

4.4. Resultados

Utilizando los procedimientos de datos descritos anteriormente se completa la siguiente tabla, la cual nos informa sobre los datos y resultados de los dems grupos:

Estandarizacin del Na2S2O3

GrupoV(Na2S2O3)C(Na2S2O3)

C(Na2S2O3)

16.8ml0.1075M0.2150N

27ml0.1044M0.2088N

35.9ml0.1239M0.2478N

46.4ml0.1142M0.2284N

Determinacin yodometrica del Cobre

GrupoV(Na2S2O3)C(Cu2+)

117.3ml0.1860M

218.5ml0.1932M

317.5ml0.2169M

418.1ml0.2068M

5. Anlisis y discusin de resultados

6. Observaciones

6.1. Estandarizacin del Na2S2O3

Al aadir la sustancia patrn (KIO3) junto con exceso de KI en medio acido (HCl) este se torn color rojizo lo q nos indicaba la formacin del triyoduro . Cuando se comenz a estandarizar por medio de una valoracin redox, agregando gota a gota nuestra solucin de Na2S2O3, nuestro triyoduro paso de color rojizo a un amarillo. Al aadir el indicador de la estandarizacin (almidn) y agregando gota a gota nuestra solucin a estandarizar (Na2S2O3), paso de un amarillo al punto final incoloro.

6.2. Determinacin yodometrica del Cobre

Al aadir NH3 a nuestra solucin problema de Fe y Cu de color celeste, se torn verde oscuro lo cual nos indicaba la precipitacin del complejo Fe(OH)2; habindose formado tambin el complejo Cu(NH3)42+ pero se encontraba en solucin. Una vez lavado la solucin, se not el color azul intenso del complejo Cu(NH3)42+ , se le agrego H2SO4 y se torn de color celeste (se rompi el complejo). Al agregar NH4F a la solucin anterior esta cambio su tonalidad a un celeste claro. Al aadir KI la solucin de Cu2+ se torn marrn caf. Al ir aadiendo gota a gota Na2S2O3 para valorar el Cobre, baj la tonalidad. Se le agreg el indicador de la valoracin (almidn), la solucin de torno color negro, y se continu agregando gota a gota Na2S2O3 hasta que se obtuvo un color blanco. Se le aadi NH4SCN para liberar el I2 atrapado y se torn un poco oscura, se continu agregando Na2S2O3 hasta un punto final de color blanco.

7. Conclusiones

Las estandarizaciones de soluciones utilizan una sustancia patrn. Algunos iones se quedan atrapados en la superficie del precipitado que se forma, como es el caso del I3- . El almidona es un buen indicador de la presencia de I2. La coloracin azul nos indica dicha presencia.

8. Aplicaciones

Muchos mtodos volumtricos se basan en la siguiente semirreaccin: I2+2e2ITales mtodos se agrupan en dos categoras: la primera implica el uso de una disolucin patrn de yodo para valorar sustancias fcilmente oxidables y los mtodos correspondientes se clasifican como yodimtricos. En stos, se produce la reduccin del yodo (I2) a iones I-.La segunda categora comprende los mtodos yodomtricos, en los que se utiliza una disolucin patrn de tiosulfato de sodio para valorar el yodo formado, como producto de la reaccin de una sustancia oxidante con yoduro de potasio aadido en exceso. Por tanto, en los mtodos yodomtricos se produce la oxidacin de los iones yoduro (I-) a yodo (I2).

Es importante aclarar que, aunque en algunos textos pueden encontrarse unificados ambos mtodos bajo el nombre de mtodos yodimtricos, en los mismos aparecen descritas porseparado las dos opciones que pueden ser aplicadas, identificando los mtodos yodimtricos como directos y los yodomtricos, como indirectos. Sin embargo, esta asociacin de las dos variantes con el mtodo de valoracin no resulta muy exacta, como podr apreciarse ms adelante. El potencial normal del par I2/2I es relativamente pequeo (+ 0,54V), por lo tanto, a diferencia de los oxidantes ms utilizados y anteriormente mencionados (KMnO4, sales cricas y K2Cr2O7 ), el I2 es un oxidante relativamente dbil. Por el contrario, los iones I- tienen un poder reductor mucho mayor que los iones Mn2+, Ce3+y Cr3+.La posicin del par I2/2I-, aproximadamente ubicado en el centro de la tabla de potenciales normales de reduccin,permite realizar dosconsideraciones importantes: Existe una seriede reductoresque pueden ser oxidados porel I2 (todos los que poseen un potencial normal de reduccin menor que +0,54 V).2.Existen tambinvarios oxidantescapaces deser reducidospor losiones I- (todos los que poseen un potencial normal dereduccin mayor que +0,54 V).En resumen, puede plantearse que el sistema I2/2I puede ser aplicado para realizardeterminaciones cuantitativas tanto de oxidantes como de reductores y que, en dependencia del carcter de la especie que va a ser valorada, deber decidirse la aplicacin de la yodimetra o la yodometra.

9. Referencias bibliogrficas

Flaschka H.: Qumica Analtica Cuantitativa, Editorial Continental. Captulo 19, Mxico 1962, Tomo IV. Pgina: 315-354. Harris Daniel C.: Anlisis Qumico Cuantitativo, Editorial Iberoamericana. , Mxico 1992, Tomo II. Pgina: 300-305. Manual de Laboratorio Qumica Analtica Cuantitativa, FIQT.

LABORATORIO DE ANALISIS QUIMICO CUANTITATIVO

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