Práctica 7.- Estudios de equilibrios de reparto de yodo entre dos disolventes no miscibles

Objetivos.-

Estudiar el efecto del yoduro de potasio en fase acuosa sobre la distribución del yodo entre agua y hexano. Explicar los fenómenos observados con base en la existencia de la formación de un complejo entre la molécula de yodo y el ion yoduro en la fase acuosa. Determinar el cociente de reparto del yodo entre agua y hexano mediante titulaciones yodimétricas. Calcular la constante de reparto del yodo entre agua y el hexano así como la constante de formación del ion triyoduro, I3

- en la fase acuosa.

Experimento 1.- Normalización de la disolución de tiosulfato de sodio.

Ecuación Química de la reacción de generación de yodo.

IO3 - + 5I- + 6H+ 3I2 + 3H2O

Ecuación Química de la titulación.

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

Concentración de KIO3

(mol/L)

Volumen de KIO3

(mL)

Mol de IO3- Mol de I2 Volumen gastado de Na2S2O3

Mol deNa2S2O3

Concentración de Na2S2O3 (mol/L)

1 1.576x10-2 1.0 mL 1.576x10-5 4.728x10-5 18.8 9.456x10-5 5.03 x 10-3

2 1.576x10-2 1.0 mL 1.576x10-5 4.728x10-5 19.1 9.456x10-5 4.951 x 10-3

3 1.576x10-2 1.0 mL 1.576x10-5 4.728x10-5 19.0 9.456x10-5 4.977 x 10-3 Promedio 4.98x10-3

Para normalizar el tiosulfato se preparo la disolución que se ejemplifica por las reacciones antes desarrolladas; con las cuales por medio del método de preparación, cálculos de moles y la estequiometria de las reacciones nos damos cuenta que el que impone el fin de la primera reacción (de formación de yodo); esto es, el reactivo limitante, es el iodato de potasio (tanto el yoduro como el ácido se encuentran en exceso). Por lo que la cantidad de yodo formada la impone esta especie con lo cual al titularlo con tiosulfato, y conocer el volumen gastado, comprobamos la concentración de éste, la cual es muy acercada al 0.005M deseado.

Experimento 2 .- Estudios de los equilibrios de distribución del yodo entre el hexano y disoluciones acuosas de yoduro de potasio

No de embudo

Volumen de KI 0.1 F (mL)

Volumen de H2SO4 0.1 F (mL)

Volumen de de I2 0.005 F en hexano

Volumen gastado de Na2S2O3

(mL)

Concentración de I1- en la fase acuosa (F)

1 0.0 50.0 mL 10.0 mL 1.5 mL 02 0.5 mL 50.0 mL 10.0 mL 2.5 mL 8.2644 X 10-4

3 1.0 mL 50.0 mL 10.0 mL 2.7 mL 1.6393 X 10-3

4 2.0 mL 50.0 mL 10.0 mL 3.5 mL 3.2258 X 10-3

5 3.0 mL 50.0 mL 10.0 mL 5.0 mL 4.7619 X 10-3

6 4.0 mL 50.0 mL 10.0 mL 5.8 mL 6.25 X 10-3

7 5.0 mL 50.0 mL 10.0 mL 6.4 mL 7.6923 X 10-3

0.1(molL ) (0.5mL)( 1L1000mL )( 1

0.0605 L )=¿

8.2644 X 10-4

0.1(molL ) (1.0mL)( 1 L1000mL )( 1

0.061L )=¿

1.6393 X 10-3

0.1(molL ) (2.0mL)( 1 L1000mL )( 1

0.062L )=¿

3.2258 X 10-3

0.1(molL ) (3.0mL)( 1 L1000mL )( 1

0.063L )=¿

4.7619 X 10-3

0.1(molL ) (4.0mL )( 1L1000mL )( 1

0.064 L )=6.25

X 10-3

Experimento 3: Determinación de la solubilidad de yodo en hexano

Análisis de Resultados:

En ésta práctica, se observó la distribución del yodo entre agua y hexano. El yodo en la fase acuosa lo podemos encontrar como I2 o como I3

- por lo que al valorar la fase acuosa con el tiosulfato, lo que encontramos es la concentración analítica del yodo, que a su vez es igual a la concentración de yodo en la fase acuosa después del reparto.

En el caso de la fase orgánica, el yodo baja completamente al hexano ya que se está forzando el equilibrio para que así podamos obtener los moles iniciales de yodo que se agregaron.

El uso de H2SO4 en la parte experimental B se debe a que este ayuda a que la fuerza iónica de las disoluciones no varié y que la constante de reparto (KD) sea la misma en todos los embudos valorados ya que el agua no fija la fuerza iónica y es la razón que no se use agua pura como disolvente.

La concentración del triyoduro en la fase acuosa aumenta prácticamente de manera constante al aumentar el volumen de yoduro de potasio, como se observa en la tabla 1, pero de acuerdo a la ley de reparto de Nernst, existe un punto en el que el yodo ya no baja a la fase acuosa, por lo que la concentración de triyoduro cambia en menor cantidad pues se va acercando a un valor constante

Al añadir iones I-, el equilibrio I2 + I- ↔ I3- se desplaza hacia productos, favoreciéndose de

esta manera la formación de I3-, muy soluble en agua al ser un compuesto polar, lo cual favorece las extracciones aumentando el rendimiento.

El cociente de reparto, disminuye al aumentar el volumen de yoduro de potasio añadido, lo cual indica que a mayor volumen de KI utilizado, se favorece más la extracción.

Después del tratamiento de datos, y llenado de tablas pudimos obtener los valores de la constante de formación (Kf) del ion triyoduro que fue igual a 102.7; el valor de la constante de distribución del yodo en agua y hexano (KD) que fue de 26.455 y de la solubilidad de I2 en hexano que es de 0.04486 M.

El valor de la constante de formación del ion triyoduro reportado en la literatura es de 10 2.6 que como se observa es diferente al obtenido con un porcentaje de error y se debe probablemente a los errores en el procedimiento experimental ya que se observa que la ecuación de la recta tiene un valor de correspondencia de 0.9669, es decir está alejado de ser una recta como tal.

Conclusiones:

En esta práctica se trabajó con extracciones líquido-líquido que es en donde existe la transferencia de un soluto, en este caso I2, de una fase líquida, a otra. La condición fundamental es que los dos líquidos sean inmiscibles entre sí. En una mezcla de dos fases, algo de los dos disolventes se encuentra en ambas fases, pero una fase está constituida principalmente por el agua, y la otra por un disolvente orgánico, en este caso hexano.

En las extracciones es de importancia el valor de D que es el coeficiente de reparto ya que cuanto mayor sea el valor de D, mayor será la concentración del soluto en la fase orgánica y habrá una mejor eficiencia de extracción.

Es necesaria la formación del complejo de triyoduro ya que este es más soluble en agua, pero podemos decir que en disolución acuosa se tiene al yodo como I2 y I3- y de acuerdo a los potenciales, la reacción de titulación es favorecida termodinámicamente por el I2 pues se encuentra más alejado del potencial del tiosulfato.

Bibliografía:

Duarte Lisci, Georgina; Cañizares Macías, Ma. Pilar. “Fundamentos de Química Analítica” UNAM, Depto. Química Analítica. Facultad de Química. 2ª edición. México 2009. Pp. 287-292. Lamarque, Alicia; Maestri, Damian. “Fundamentos Teórico Prácticos de Química Orgánica”. Grupo Editor Encuentro. 1º edición. Argentina 2008. Pp 52. Skoog, Douglas; West, Donald. “Química Analítica”. Mc Graw Hill. 4º edición. España 1989. Pp 518-521.