TÉCNICAS DE MUESTREO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN. Ingeniería Ambiental

Transcripción

1 TÉCNICAS DE MUESTREO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN Ingeniería Ambiental

2 Problema Elección del método analítico Toma de muestra Tratamiento de la muestra Proceso de medida Tratamiento de los datos Valoración de los resultados Informe y conclusiones

3 UNIDAD Nº3 VOLUMETRÍAS

4 VOLUMETRIAS DE PRECIPITACION El fundamento consiste de una reacción de precipitación del analito con un punto final logrado mediante distintos métodos: Analito + valorante (agente precipitante) Precipitado A diferencia de las gravimetrías, el precipitado normalmente no se aísla y se continúa adicionando el agente valorante hasta que se visualiza el P.F. El volumen de agente valorante consumido se relaciona con la concentración de analito.

5 REQUISITOS DE LA REACCIÓN DE PRECIPITACIÓN 1. Formación de un precipitado insoluble. K X- + Ag+ AgX 2. Precipitación rápida, no deben formarse disoluciones sobresaturadas. 3. Estequiometría definida (ausencia de coprecipitación). 4. Disponer de medios adecuados para la detección del punto de equivalencia (indicadores punto final)

6 Coprecipitación: Compuestos que habitualmente son solubles, resultan arrastrados en la formación de un precipitado pueden ser: Oclusión. Atrapamiento o inclusión. Adsorción en la superficie. Formación de cristales mixtos. La coprecipitación suele ser una fuente de impurezas en el precipitado pesable y por tanto una fuente de error en el resultado.

7 Ejemplos Argentometrías Sustancia a valorar: Cl - X - + Ag + K AgX X - Br - I - Constante del producto de solubilidad Constante de reacción K PS = [Ag + ][X - ] K = 1 K PS SCN - A menor K ps mayor K mayor producto (precipitado)

8 Detección del punto final Fundamento: Debe de haber algún procedimiento que detecte la disminución de la concentración del analito o el incremento de la correspondiente al agente precipitante en el P.E. Clasificación de los indicadores: o Químicos (métodos de Mohr y Volhard) o Potenciométricos Químicos Método de Mohr: usa un anión precipitante competitivo Método de Volhard: usa un complejante que compite con el valorante Método de Fajans: usa un indicador de adsorción

9 Métodos de determinación de haluros (cloruros) Reacción volumétrica : Cl - + Ag + AgCl(s) (argentometría) Método de Mohr: Utiliza pequeñas cantidades (gotas) de anión cromato en el medio. Fundamento: Las diferentes solubilidades y colores de los precipitados que se forman. color blanco En el P.E: [ Cl - ] =[Ag + ] Momento en el que se inicia la precipitación del cromato!!!!! color rojo El Ag 2 CrO 4 es más soluble.

10 Método de Mohr o Se necesita tamponar el medio en torno a ph = 8 para evitar la formación de dicromato (no forma precipitado con la Ag). o Bastan pequeñas concentraciones de indicador(en la práctica 2.5x10-3 M) o Se debe de realizar una valoración del blanco, con el fin de observar el momento de formación del precipitado de cromato de plata (rojo)

11 Método de Volhard Fundamento: o Método indirecto que consiste en añadir un exceso conocido de nitrato de plata. o Una vez filtrado el precipitado (AgCl), el exceso se valora por retroceso con tiocianato potásico en presencia de Fe 3+ (indicador). o El P.E. Se detecta porque Fe y Ag compiten por el tiocianato. o El complejo (rojo) de Fe, sólo se formará cuando toda la plata haya precipitado (exceso de tiocianato)

12 MÉTODO DE VOLHARD Valorante: Disolución de SCN - Aplicación a- Determinación directa de Ag +. b- Valoración por retroceso de Cl -, Br - y I -. a- Determinación directa de Ag +. Reacción de valoración: SCN - + Ag + AgSCN K ps (AgSCN) = 1.00 x Reacción con el indicador: SCN - + Fe +3 FeSCN +2 K = 138

13 MÉTODO DE VOLHARD b- Determinación por retroceso de Cl -, Br - y I -. Reacciones Cl - + Ag + AgCl K ps AgCl = 1.78 x SCN - + Ag + AgSCN K ps AgSCN = 1.00 x SCN - + Fe +3 FeSCN +2 K = 138

14 GRAVIMETRÍA En este tipo de análisis la cantidad de un componente se determina por medio de una pesada. Para ello, el analito se separa físicamente de todos los demás componentes de la mezcla, así como del solvente. FACTORES QUE AFECTAN LA PRECIPITACIÓN. 1. Temperatura. 2. Velocidad de la mezcla de reactantes. 3. Concentración de reactantes. 4. Solubilidad del precipitado. 5. ph.

15 PROPIEDADES DE LOS PRECIPITADOS Y DE LOS REACTIVOS PRECIPITANTES. o El reactivo precipitante debe reaccionar con el analito para formar un producto tal que: o Se pueda lavar y filtrar fácilmente quedando libre de contaminantes. o Tenga una solubilidad lo suficientemente baja como para que no existan pérdidas importantes durante la filtración y el secado. o No reaccione con los componentes atmosféricos. o Tenga una composición conocida después de secarlo o calcinarlo si fuera necesario.

16 MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS POR PRECIPITACIÓN En este tipo de análisis el analito se convierte en un precipitado poco soluble. o Toma de muestra y pesada. o Disolución. o Dilución. o Ajuste del ph y de la temperatura previo a la precipitación. o Adición del reactivo o agente, bajo constante agitación. o Adición de un ligero exceso, previo a comprobación. o Digestión del precipitado. o Filtración. o Lavado del precipitado. o Calcinación en mufla hasta peso constante. o Se coloca el crisol con residuo en el desecador para que tome temperatura ambiente. o Pesado del crisol con el residuo. o Cálculos.

17 ETAPAS EN EL ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO. Preparación de la solución. Precipitación. Digestión. Pesado Secado o incineración. Filtración y Lavado Cálculo.

18 a simple vista microscopio óptico ultra microscopio microscopio electrónico gravedad centrífuga ultra centrífuga permeable dialítica semi permeable Disoluciones o Dispersiones Según el Tamaño Del Soluto Tipos Tamaño del soluto (Å) Visibilidad Estabilidad Difusión a través de membranas Disolución verdadera Disolución coloidal Dispersión grosera / (μm) > COLOIDES: No sedimentan. No se pueden filtrar usando medios comunes de filtración. Mediante calentamiento, agitación o adición de un electrolito al medio.

19 MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS POR VOLATILIZACIÓN El analito o sus productos de descomposición se volatilizan a una temperatura adecuada. El producto volátil se recupera y se pesa o, como opción, se determina la masa del producto de manera indirecta por la pérdida de masa en la muestra.

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21 7. En una muestra de 200 ml de agua natural se determino el contenido de calcio mediante precipitación con C 2 O 4 2- en exceso. El precipitado se filtró, se lavó y se calcinó en un crisol cuya masa estando vacío, fue de 26,6002g. La masa del calcinado se determinó como 26,7134g. Calcular la concentración de Calcio cada 100 ml de agua. 8. En el análisis de una blenda (sulfuro de cinc), se tratan 0,9364g de mineral con ácido nítrico concentrado. En el proceso todo el azufre es transformado en ácido sulfúrico, el cual luego se precipita en su totalidad para la formación de sulfato de bario. El precipitado se filtra, seca y pesa. Se obtienen 1,8780 g de BaSO 4. Calcular la pureza de la blenda analizada.

22 REACCIONES REDOX EJEMPLO: Comprobar que la reacción de formación de hierro: Fe 2 O CO 2 Fe + 3 CO 2 es una reacción redox. Indicar los Est. de Ox. de todos los elementos antes y después de la reacción Est. Ox.: Fe 2 O CO 2 Fe + 3 CO 2 Reducción: El Fe disminuye su E.O. de +3 a 0 luego se reduce (cada átomo de Fe captura 3 electrones). Oxidación: El C aumenta su E.O. de +2 a +4 luego se oxida (en este caso pasa de compartir 2e con el O a compartir los 4 electrones).

23 ESTUDIO SISTEMÁTICO DE LAS REACCIONES REDOX Con independencia del montaje experimental, cualquier reacción REDOX, es el resultado de acoplar dos semireaciones o procesos OX 1 + ne- RED 1 Ce e- Ce 3+ RED 2 OX 2 + me- Fe 2+ Fe e- nred 2 + mox 1 m RED 1 + n Ox 2 Ce 4+ + Fe 2+ Fe 3+ + Ce 3+ La fuerza del desplazamiento de esos equilibrios viene dada por el POTENCIAL REDOX de cada semireacción!

24 REACCIONES REDOX EN ANÁLISIS QUÍMICO Se usan mucho para preparar muestras y ajustar los estados de oxidación del analito o destruir matrices, eliminar interferencias, etc. En volumetrías REDOX VOLUMETRÍAS REDOX Utilizan una reacción REDOX en la que el agente valorante es un oxidante (oxidimetrías) aunque en ocasiones puede ser una sustancia reductora (reductimetrías) Indicadores Pueden ser potenciométricos (electrodos), o sustancias con propiedades REDOX que ponen de manifiesto el P.F. o bien inducen a cambios de coloración específicos Curvas de valoración Expresan variaciones del potencial en función de la concentración de agente valorante.

25 AGENTES VALORANTES MAS USADOS REACTIVOS OXIDANTES REACTIVOS REDUCTORES KMnO 4 K 2 Cr 2 O 7 Ce(SO 4 ) 2 I 2 KIO 3 KBrO 3 Na 2 S 2 O 3 I - Fe 2+

26 OXIDIMETRÍAS PERMANGANATO DE POTASIO DICROMATO DE POTASIO E = 1,51 V No es patrón primario Se estandariza con oxalato Sus disoluciones son inestables (MnO 2 ) Sirve de autoindicador (violeta/incolora) YODO Eº = 1,44 V (medio ácido) Es patrón primario Forma disoluciones muy estables Usa difenilaminosulfonato de bario en valoración de Fe +2 (indicador incoloro a violeta, en exceso da coloración verde) Reactivo muy inestable, poco soluble en agua, al menos que se adicione I - : I 2 + I - = I 3 (YODIMETRÍAS) Las disoluciones son inestables debido a la oxidación del yoduro en exceso Como indicador se usa el complejo de almidón No es patrón y se debe estandarizar con As2O3

27 CURVAS DE VALORACIÓN REDOX Ejemplo: Valoración de 20 ml solución ferrosa aproximadamente M con solución cérica M en medio H 2 SO 4 1M Reacción de valoración Ce + Fe Ce + Fe solución valorante de Ce 4+ 0,1000 M ml de solución ferrosa aprox. 0,0400 M

28 CURVA DE VALORACIÓN REDOX DETERMINACIÓN DEL PUNTO DE EQUIVALENCIA El potencial que se alcanza en el P.E. es función de una serie de concentraciones implicadas (caso general) (caso particular)

29 Expresión válida que solo se cumple si las concentraciones involucradas sean exclusivamente: Caso particular

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