GUIÓN DE PRÁCTICAS PRIMER CUATRIMESTRE

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1 TITULACIÓN: GRADO EN QUÍMICA ASIGNATURA: QUÍMICA ANALÍTICA CURSO: º GUIÓN DE PRÁCTICAS PRIMER CUATRIMESTRE ÍNDICE 1. Introducción al laboratorio analítico. Determinación de la alcalinidad de un agua.. Determinación de la dureza del agua. 4. Determinación de cloruro por valoración con plata (I). BIBLIOGRAFÍA GENERAL: - Harris, D. C., Quantitative Chemical Analysis (6ª ed.) Freeman, New York, 00. Versión española Análisis Químico Cuantitativo, Editorial Reverté, Barcelona, Skoog, D., West, D. M. y Holler, F. J., Crouch, S. Fundamentos de Química Analítica (8ª ed.), ITES-Paraninfo, Madrid,

2 Práctica : DETERMINACIÓN DE LA ALCANILIDAD DE UN AGUA Introducción La alcalinidad de un agua corresponde generalmente al contenido de ión hidrogenocarbonato y se determina mediante una valoración con una disolución patrón de ácido clorhídrico o de ácido sulfúrico. El indicador más habitual es el anaranjado de metilo, aunque pueden usarse otros. La reacción de valoración del anión bicarbonato con ácido clorhídrico es: HCO - + H + H El ácido carbónico formado se encuentra en equilibrio con: H CO + H O El punto final puede observarse con naranja de metilo (intervalo de viraje,1 a 4,4). Hirviendo la disolución justamente antes de alcanzar el punto final, se elimina el dióxido de carbono y se obtiene un punto final más acentuado. La disolución de ácido clorhídrico utilizada como agente valorante, debe ser previamente factorada con carbonato sódico, sustancia de tipo primaria. Reactivos y disoluciones Proporcionados: Ácido clorhídrico concentrado 5% d=1,185 Kg/L Carbonato sódico, tipo primario (previamente desecado) Rojo de metilo (disolución preparada disolviendo 0,1 g de sólido en un mezcla de 00 ml de etanol y 00 ml de agua) A preparar: Disolución de HCl 0,05 N Disolución de Na 0,05 N Procedimiento 1. Preparación de la disolución de HCl 0,05 N. Se calcula el volumen de HCl concentrado necesario para preparar 50 ml de disolución de HCl 0,05N. Se mide aproximadamente dicho volumen utilizando el dosificador (ya que después la disolución va a ser factorada) y se vierte a un matraz aforado enrasando con agua destilada hasta 50 ml. Se pasa la disolución a un frasco de 50 ml.

3 . Factoración de la disolución de HCl 0,05 N. Para la factoración de la disolución de HCl 0,05N se toma un volumen de 10 ml de la disolución de Na 0,05N, preparada en la práctica anterior, medidos con pipeta de doble enrase y se añaden 1- gotas del indicador rojo de metilo. Se valora añadiendo la disolución de HCl desde la bureta, agitando continuamente. El color de la disolución cambia gradualmente de amarillo puro al naranja y finalmente hasta un color rojo definido. En este punto se interrumpe la valoración y se calienta la disolución hasta que hierva de a minutos para eliminar el CO formado. Se enfría y se observará que el color debe revertir retornado el color amarillo puro. Se termina entonces la valoración, añadiendo valorante gota a gota hasta la aparición de un color rojo o rosado.. Valoración del problema. Se toma con una pipeta el volumen adecuado de la muestra de agua (generalmente 50 ml) y se introduce en un vaso de 100 ml. Se añaden dos o tres gotas de la disolución del indicador y se valora con la disolución patrón de ácido HCl 0,05N hasta que el indicador vira a color rojo, después del viraje del indicador se hierve la disolución durante dos o tres minutos y a continuación se enfría a temperatura ambiente mediante un chorro de agua exterior. Si este tratamiento provoca el retorno del indicador al color amarillo inicial, se añade más ácido, hasta que el indicador viere de nuevo (bastan unas pocas gotas). El proceso se repite hasta que el color rojo persista después de hervir la disolución. Cálculos 1. Determinación de la concentración exacta del reactivo valorante. Cálculo del factor de la disolución de HCl 0,05N. Determinación de la alcalinidad del agua. Resultado expresado como mgl -1 de HCO - Bibliografía adicional - Kolthoff, I. M.; Sandell, E. B.; Meehan, E. J. y Bruckenstein, S (1969): Análisis Químico Cuantitativo, 4ª ed., Librería y Editorial Nigar, S.R.L., p Métodos Normalizados para el Análisis de Aguas Potables y Residuales. APHA, AWWA, WPCF (199): Díaz de Santos, pp Oficial Methods of Analysis of the A.O.A.C. (1984): 14 ed., p. 618.

4 5. CÁLCULOS 1. Preparación de la disolución de HCl 0,05 N.. Preparación de una disolución de Na 0,05N. Determine la concentración exacta de la disolución estándar primario de Na teniendo en cuenta la cantidad real de Na pesada g Na Concentración Na (N). Determinación de la concentración de la disolución de reactivo valorante HCl Determine el volumen de la disolución HCl 0,05 N empleada en la valoración de 10 ml de disolución de Na por triplicado y calcule la concentración del reactivo valorante Na (ml) muestra Promedio HCl (ml) 4. Determinación de la alcalinidad del agua a. Determine el volumen de la disolución de reactivo valorante HCl empleada en la valoración por triplicado de 50 ml de la muestra problema de agua Volumen Muestra muestra problema (ml) HCl (ml) b. Calcule la alcalinidad expresada en mgl -1 de H - para cada una de las muestras valoradas, su valor medio y su desviación estandar relativa muestra 1 Valor medio DSR Alcalinidad, mgl -1 de H - 4

5 Práctica : DETERMINACIÓN DE LA DUREZA DEL AGUA. 1. INTRODUCCIÓN El contenido salino de las aguas potables es debido principalmente a las sales de calcio y magnesio y, por esta razón, las normativas legales especifican métodos oficiales para la determinación de las concentraciones de Ca(II), Mg(II) y de la suma de ambos (dureza del agua). La dureza del agua se determina mediante una volumetría de formación de complejos utilizando como agente valorante una disolución de la sal disódica del ácido etileno diamino tetracético (Na -EDTA) de concentración perfectamente conocida, a ph 10 y un indicador metalocrómico, negro de eriocromo T (NET) para detectar el punto final. En medio alcalino, el EDTA forma complejos estables con Ca(II) y con Mg(II) pero la constante de formación del complejo de Ca (II) es mayor que la del Mg(II). Si a una muestra de agua, llevada a ph 10, se añade NET, aparece un color rojo vinoso del complejo del Me(II) con el indicador, el cual es menos estable que el complejo del mismo ión con el EDTA por lo que, al añadir el valorante, en primer lugar se compleja el Ca(II), a continuación el Mg(II) libre y, por último, se produce el desplazamiento del Mg (II) del complejo con el indicador y la disolución cambia a un color azul celeste. En ocasiones interesa distinguir entre la dureza debida al calcio y la debida al magnesio; en estos casos se lleva a cabo una segunda determinación, a ph 1-1,5 utilizando murexida como indicador, que permite obtener la concentración de calcio. A ph entre 1 y 1, la murexida forma con el ión Ca(II) un complejo de color rosado, menos estable que el complejo Ca-EDTA, por lo que al añadir EDTA, en primer lugar se compleja el Ca(II) libre y después lo hace el calcio del complejo Ca-murexida y, cuando todo el calcio ha reaccionado, se produce el cambio de color de la disolución al color del indicador libre (violeta azulado en medio alcalino). La diferencia entre los volúmenes de valorante gastados en ambas volumetrías permite determinar la concentración de Mg(II). La normativa legal vigente en España exige expresar las concentraciones de calcio y magnesio en miligramos de cada ión contenidos por litro de agua (ppm) y la dureza del agua como la suma de las dos concentraciones anteriores expresadas en mg de Ca contenidos en un litro de agua. La mayoría de los suministros de agua potable tienen un promedio de 50 mg/l de dureza. Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso doméstico. El agua cuya dureza es menor de 60 ppm de Ca se considera blanda. 5

6 . REACTIVOS Na EDTA, cloruro amónico, amoníaco, sulfato de magnesio, hidróxido sódico, NET, clorhidrato de hidroxilamina, etanol, murexida y cloruro sódico.. PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES Disolución de EDTA 0,01 M. Calcule los gramos de Na -EDTA, previamente desecado en una estufa a 80 ºC, que ha de pesar para preparar 100 ml de disolución. Es necesario pesar esta cantidad con exactitud en la balanza analítica ya que el EDTA es un estándar primario. Diluir con agua destilada en un matraz aforado de 100 ml. Disolución reguladora de ph 10. Disolver 67,5 g de cloruro amónico en 570 ml de amoníaco (d=0,88 g/ml) y diluir a 950 ml con agua destilada. Añadir a esta disolución otra obtenida disolviendo 0,616 g de MgSO 4 7H O y 0,90 g de Na EDTA en 50 ml de agua destilada. Solamente se prepara una disolución por mesa de laboratorio. Disolución de NaOH 4 M. Disolver 16 g de NaOH en agua destilada y llevar a un volumen de 100 ml. Se utiliza el granatario para la pesada. Disolución de NET. Disolver 0,5 g de NET y 4,5 g de clorhidrato de hidroxilamina en 100 ml de etanol. Solamente se prepara una disolución por mesa de laboratorio. Murexida. Mezclar 0,0 g de murexida con 100 g de NaCl puro bien pulverizado. Solamente se prepara una mezcla por mesa de laboratorio. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL PARA LA VALORACIÓN A. Dureza total. Se miden 50 ml de la muestra de agua (con pipeta de doble enrase) y se transfieren a un vaso de cristal. Se añade 6 ml de disolución reguladora de ph 10 y gotas de la disolución de NET y se homogeneiza la mezcla con una varilla de vidrio. Se añade, gota a gota y agitando con la varilla, la disolución de EDTA hasta el cambio de color del rojo al azul. No retire la varilla sin enjuagarla. Esta valoración se hace por triplicado. B. Determinación de calcio. Se miden 50 ml de la muestra de agua (con pipeta de doble enrase) y se transfieren a un vaso de cristal. Se añade 1 ml de disolución de NaOH 4 M y unos cristales de murexida. Agitar con la varilla de vidrio hasta homogeneizar la disolución y, a continuación, ir añadiendo, gota a gota y agitando con la varilla, la disolución de EDTA hasta el cambio de color del rosado al violeta azulado. La valoración se hace por triplicado. 6

7 5. CÁLCULOS 1. Determinación de la concentración de EDTA Determine la concentración de la disolución estándar primario de EDTA teniendo en cuenta la cantidad real de EDTA pesada g EDTA Concentración EDTA (M). Determinación de la dureza total Determine el volumen de la disolución estándar primario de EDTA empleada en la valoración de la suma de Ca(II) y Mg(II) Muestra 1 EDTA (ml). Determinación de calcio Determine el volumen de la disolución estándar primario de EDTA empleada en la valoración de Ca(II) Muestra 1 EDTA (ml) 4. Determinación de magnesio Determine el volumen de la disolución estándar primario de EDTA empleada en la valoración de Mg(II) Muestra 1 EDTA (ml) 5. Determinación de las concentraciones de calcio y magnesio Calcule las concentraciones de Ca(II) y Mg(II) del agua de la muestra expresadas en mg de ión/l y la dureza en mg Ca /L. mg Ca + /L mg Mg + /L Dureza, mg Ca /L 7

8 DETERMINACIÓN DE CLORURO POR VALORACIÓN CON PLATA(I). Introducción La mayoría de las valoraciones por precipitación utilizan una disolución de nitrato de plata patrón. Una aplicación típica es la valoración de cloruro utilizando el método de Mohr. Reacción de valoración: Cl - + Ag + AgCl (s) (blanco) La formación de un segundo precipitado fuertemente coloreado es la base para la detección del punto final en el método Mohr. El ión cromato es el indicador, y el punto final se detecta por la aparición de un precipitado rojo ladrillo de cromato de plata. Reacción del punto final: CrO Ag + Ag CrO 4 (s) (rojo) La determinación debe llevarse a cabo en un medio de ph entre 7 y10. Se necesita un cierto exceso de plata para poder apreciar visualmente el color rojo del precipitado formado. Este error de valoración se puede corregir por medio de una valoración en blanco en la que no haya cloruro presente. El volumen de plata necesario para formar el color rojo detectable se sustrae del volumen para la valoración del cloruro. Reactivos y disoluciones Proporcionados: Disolución de cromato sódico al % A preparar: Disolución estándar de nitrato de plata 0,0 M. Procedimiento 1. Preparación de la disolución estándar de nitrato de plata. Se calcula la cantidad de nitrato de plata necesario para preparar 100 ml de disolución 0,0 M. Se pesa dicha cantidad en balanza de precisión, se disuelve en agua destilada y se traslada al matraz aforado de 100 ml. La disolución debe mantenerse en frasco topacio y protegida de la luz.. Valoración de la muestra de cloruro (H O potable). Se toman 50 ml de la muestra que contiene el cloruro (medidos con pipeta de doble enrase) y se añaden 5 ml de disolución de cromato de sodio. Se valora añadiendo la disolución de Ag (I) desde la bureta agitando continuamente hasta observar la aparición de color rojo.. Valoración del blanco. Se toman 50 ml de agua destilada y se repite el procedimiento exactamente igual que para la valoración de la muestra problema. Cálculos Se valoran alícuotas de la disolución problema y se calcula el volumen de plata necesario para la valoración del cloruro. A este volumen se resta el volumen requerido para la formación del cromato de plata, calculado valorando el blanco. Se calcula la concentración de cloruro en la muestra problema y se expresa como ppm de cloruro. 8

9 Grado en QUÍMICA QUÍMICA ANALÍTICA Contestar brevemente a las siguientes cuestiones: 1.- Cuál es el objetivo de la práctica realizada:.- Cuál es el analito o sustancia problema determinado:.- Reactivo valorante utilizado: 4.- Sustancias de tipo primario utilizadas 5.- Indicador. 6.- Reacciones involucradas en la factoración del reactivo valorante y en la determinación de sustancia problema. 7. Resultado: Valor medio: Desviación estandar: Coeficiente de variación % 9