practica alternativa.pdf

7/23/2019 Practica Alternativa.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/practica-alternativapdf 1/9

Universidad de Los Andes

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Química

Laboratorio de Química Analítica

Volumetría de Precipitación: Determinación de cinc en una muestra con

ferrocianuro de potasio

Nombres y Apellidos: Germán Morgado 25.151.816; María Romero 24.196.661

Fecha de realización de la práctica: 13/07/2015. Fecha de entrega del informe: 18/07/2015

Introducción

Los métodos volumétricos basados en la formación de precipitados escasamente solubles

se designan con el nombre de volumetrías de precipitación. De este modo, basados en una

volumetría de precipitación por retroceso se hace posible la determinación de cinc en una

determinada muestra. Dicho compuesto metálico que se encuentra en la naturaleza en su mayor

parte en forma de sulfuro (ZnS), mineral denominado Blenda posee múltiples aplicaciones en la

vida e inclusive en la industria, y que además es posible de valorar por retroceso añadiendo un

exceso de ferrocianuro y valorando con disolución de sulfato de cinc (patrón primario), puesto que

el ferrocianuro potásico no es patrón primario pero el ferricianuro sí.

Es preciso indicar, que la valoración de cinc utilizando ferrocianuro se ha ido popularizando

desde que se empezó a emplear la difenilamina como indicador. Así pues, la difenilamina es un

indicador redox, el cual se encuentra incoloro al reducirse y purpura al oxidarse. En la valoración

de cinc con ferrocianuro y difenilamina como indicador el punto final la solución se torna incolora,

es decir, la difenilamina se reduce y como es de saber, en todo proceso de reducción debe haber

una oxidación.

Ahora bien, cuando por adición de un poco de ferricianuro introducimos en la disolución el

par ferricianuro-ferrocianuro, el color de la base indicadora oxidable presente dependerá del

potencial de oxidación que determine en todo momento la relación [Ferricianuro]/[Ferrocianuro]

existente, del estado de adsorción según las concentraciones de los iones libres presentes y del

potencial de acidez de la superficie (Dr. Guillen, G.).



De este modo, potenciométricamente añadiendo ferricianuro se obtiene

(BuenasTareas.com, 2013):

Fe(CN)6-3 + 1e- ! Fe(CN)6

-4 Ec. (1)

E = E°+ 0,0559!log [Ferricianuro]

[Ferrocianuro] Ec. (2)

Es importante resaltar, que la adición de iones de cinc a una solución que contiene

ferricianuro y ferrocianuro causa una variación en el potencial de reducción del sistema. Por tanto,

mientras haya Zn+2 en solución la concentración de ferrocianuro será baja y el potencial elevado.

No obstante, cuando se consume el Zn+2 la concentración de ferrocianuro aumenta y el potencial

disminuye. Por otra parte, cuando una disolución de ferrocianuro potásico es valorada con otra de

sulfato de cinc, el ferrocianuro doble de cinc-potasio es el compuesto que se forma en todos loscasos, dando como resultado la siguiente reacción (BuenasTareas.com, 2013):

3 Zn+2 + 2 K4Fe(CN)6 ! K2Zn3[Fe(CN)6]2. + 6 K+ Ec. (3)

Asimismo, vale la pena mencionar que cuando sobre una muestra de disolución de

ferrocianuro en presencia de ferricianuro se deja caer gota a gota sulfato de cinc, el ferrocianuro

de cinc-potasio que se forma, retiene preferentemente los iones Fe(CN)-4 que están en exceso,

resultando entonces en una insuficiente proporción de los Fe(CN)6-3 que pueden fijarse, hecho que

provoca que el precipitado sea blanco. Sin embargo, cuando la disminución de [Fe(CN)6-4] es

suficiente, lo que ocurre en la inmediata proximidad del punto de equivalencia, genera que existan

suficientes Fe(CN)6-3 en la superficie de la red del ferrocianuro de cinc-potasio, para oxidar la base

aromática. Es por tanto, que la relación [Fe(CN)6-3]/[Fe(CN)6

-4] es en todo momento superior en la

superficie de la red, al valor que en el mismo instante posee en el medio (Dr. Guillen, G.).

Por otra parte, hay muchos factores que pueden afectar la determinación del punto final,

como por ejemplo, la concentración de difenilamina, la acidez del medio, la concentración de cinc,

la presencia de sales neutras, velocidad y temperatura durante la titulación, por eso llevar a cabo

este ensayo volumétrico requiere de mucho cuidado. Otro de los problemas que se tienen al

realizar esta valoración es el hecho de que la solución parte de color azul (debido al color que

adquiere el ferrocianuro al estar unido a metales), progresivamente va aclarando hasta llegar al

punto final en el que el color desaparece, y la precisión no es de fiar. De esta forma, para obtener

mejores resultados se realiza la valoración por retroceso (Kolthoff M; 2013).



Cabe señalar que la solución es acidificada y seguidamente se le añade cloruro férrico

para la realización de la prueba de ferrocianuro, la cual resulta positiva al momento que se forme

un precipitado azul intenso. No obstante, el ion ferricianuro produce una coloración verde oscura

cuando se le añade cloruro férrico, pero no se forma un precipitado. La presencia de trazas de

ferrocianuro en soluciones son el resultado de la reducción parcial del ion ferroso debido al polvo,

papel y otros agentes reductores. Ambos iones son problemáticos porque forman precipitados

insolubles con muchos reactivos, especialmente con metales pesados, causa debida al acidificar y

especialmente por calentamiento, con la formación de iones ferrosos. Así pues, el ion ferroso se

oxida parcialmente debido a la acción del aire para formar ion férrico, con la subsecuente

aparición de un precipitado azul o un coloide de ferrocianuro férrico y que son removidos de las

soluciones por precipitación de cinc (Dr. Guillen, G.).

En base a lo anteriormente expuesto, el cinc se determina precipitándolo y pesándolo

como Zn2Fe(CN)6 que además de las variaciones redox que tienen lugar en la fase líquida donde

se realiza la precipitación, intervienen otros efectos motivados por la adsorción del anión

ferricianuro y de los indicadores por las superficies de los ferrocianuros que precipitan. Es decir,

existen oxidaciones en las superficies de los precipitados formados donde son adsorbidos tanto

los indicadores como el ion ferricianuro. Por tal causa los procesos adsortivos tienen un carácter

primario, cuya intensidad, capacidad y selectividad dependen del sustrato (Sierra, F.).

Es más, la oxidación del indicador por los iones Fe(CN)6-3 tiene lugar siempre en la

superficie adsorbente del ferrocianuro de cinc, que precipita, donde ambos eran adsorbidos. Y sin

embargo, la reducción del colorante en el punto final, por los iones Fe(CN)6-4 ahora en exceso,

tiene lugar siempre en la fase líquida al ser aquel expulsado (Sierra, F.).

En otra síntesis de ideas, los indicadores de adsorción como la difenilamina por ejemplo,

son colorantes orgánicos aniónicos, en la cual la acción de estos indicadores es debida a que la

adsorción del indicador se produce al alcanzar el punto de equivalencia, y durante el proceso deadsorción ocurre un cambio en el indicador que lo transforma en una sustancia de color diferente,

en cuyo caso de la difenilamina ha de pasar de una tonalidad incolora con la especie reducida a

un purpura que indica que la especie se ha oxidado. El cambio de color en estos indicadores se

debe a una deformación de sus capas electrónicas que tiene lugar cuando un ion entra dentro del

campo eléctrico de un ion vecino de carga opuesta, donde la relación entre la concentración del

indicador reducido y la concentración del indicador en su forma oxidada, se ajustan de tal manera

que en todos los puntos de la titulación, el potencial del indicador se ajusta al potencial de la

mezcla (Harris D; 2007).



Objetivos Generales (Cercvera M; 2011)

• Determinación de cinc en una muestra problema empleando ferrocianuro de potasio.

• Determinación del potencial de oxido-reducción para el ferrocianuro de potasio.

• Conocer el funcionamiento de los indicadores químicos en las titulaciones de precipitación.

• Comprender los principios químicos que rigen la formación de complejos.

Equipos, Reactivos y Material de Laboratorio (Cercvera M; 2011)

Instrumentos

Cilindro graduado de 50 mL

2 Matraz aforado de 250 mL

Pipeta de 10 mL

Varilla de vidrio

2 Vasos precipitados

2 Buretas

1 Erlenmeyer

Vidrio de reloj

Propipeta

Reactivos

Acido Sulfurico 1:1

Ferricianuro Potasico

Difenilamina (indicador)

Sulfato de Cinc

Sulfato de Diamonio

Agua Destilada

Metodología Experimental (Cercvera M; 2011)

Primera parte: Preparación de la disolución patrón de sulfato de cinc 0,05M

En primera instancia se pesan aproximadamente 3,6 g se sulfato de cinc, los cuales han de

transferirse a un vaso precipitado de capacidad de 250 mL. Seguidamente se añade suficiente

agua para poder disolver el sólido. Una vez disuelto el sulfato de cinc, se transfiere la solución a

un matraz aforado de 250 ml, enrasando finalmente con agua destilada, para posteriormente

proceder a homogenizar la solución agitando.



Segunda Parte: Preparación de la solución patrón de ferrocianuro 0,05 M y ferricianuro

0,001M

Se pesan alrededor de 4,6 g de ferrocianuro potásico y 0,08g de ferricianuro potásico. Ambos

sólidos han de transferirse a un vaso de precipitado de capacidad de 250 mL. Consecutivamente,

se añade la suficiente cantidad de agua destilada con el objetivo de disolver el sólido

correspondiente. Un vez disuelto, se transfiere la solución a un matraz aforado de 250 mL y se

enraza la solución con agua destilada, agitando simultáneamente y guardando para su posterior

empleo en dicha práctica.

Tercera parte: Estandarización de la solución de ferrocianuro

En primer lugar se ha de llenar una de las buretas con la solución de ferrocianuro, mientras que la

otra bureta se llena con la disolución patrón de sulfato cinc preparada en la parte 1 del

experimento. Es importante tener presente que ambas buretas deben de encontrase previamente

limpias y secas así como también, curadas por la solución ha trabajar. Ahora bien, para la

valoración del cinc se toman 10 ml de la solución patrón y se transfiere a un vaso precipitado

limpio y seco, añadiendo luego 20 ml de agua medidos en un cilindro graduado, 10 ml de HCl 1:1

y 10 g de sulfato de diamonio. De esta manera se procede con agitar la solución, y por ultimo se

adicionan tres gotas de difenilamina. Una vez esto, se inicia la titulación con la solución patrón de

ferrocianuro, donde la primera gota de reactivo valorante hace virar el indicador y donde a su vez

el valorante pasara de azul a incoloro, en dicha titulación por retroceso.

Se debe tener en consideración que la disolución se torna turbia en un momento dado porque es

una valoración por precipitación, en la que precipita el ferrocianuro de cinc y potasio. Por otra

parte, después de que haya desaparecido el color azul, es necesario añadir un volumen en

Figura No 1: Solución diluida de ferrocianuro potásico y

ferricianuro potásico, en la que se aprecia el color

amarillo intenso que caracteriza la solución y que será

empleado como patrón primario en la determinación del

cinc.



exceso de 2 o 3 mL de ferrocianuro. Luego se procede a valorar la solución obtenida con la

solución patrón de sulfato de cinc, valoración que se lleva a cabo por retroceso hasta la aparición

del color azul del indicador, (los indicadores tienen una reacción reversible). Finalmente se lee el

volumen en cada una de las dos buretas y se toma nota (se recomienda hacer la valoración por

triplicado).

Cuarta parte: Análisis del contenido de cinc en la muestra

Se miden 10 mL de la muestra problema y se transfiere al matraz aforado. Se añaden 35 mL de

agua destilada, 10 ml de H2SO4 1:1, 10 g de sulfato de diamonio, y por último las tres gotas de

difenilamina. Se procede a valorar la muestra con la solución patrón de ferrocianuro, y luego con

la solución patrón de cinc. Nuevamente el color de la solución cambia a azul, hasta llegar al punto

de equivalencia en el que la solución se torna incolora. Una vez que la solución se torne incolora

se agregan 2 o 3 mL de exceso y se titula con la solución patrón de sulfato de cinc hasta que

aparezca nuevamente el color azul en la solución. Anotando de la misma manera los datoscorrespondientes a los volúmenes de la soluciones que se requirieron. Dicha valoración se

recomienda hacer por triplicado.

Figura No 2: Titulación con la solución

patrón de ferrocianuro, donde la primera

gota de reactivo valorante hace virar el

indicador.

Figura No 3: Solución producto de un

exceso de ferrocianuro con el objetivo de

valorar con sulfato de cinc por retroceso.



Manejo y análisis de datos.

Estandarización de la solución de ferrocianuro

La estandarización de la solución de ferrocianuro se efectúa por una valoración en retroceso

debido a que la variación del color es de azul a incoloro por lo general el punto de equivalencia no

se puede determinar con certeza. Una vez valorada la solución con ferrocianuro se procede a

tomar nota de los volúmenes empleados, y ya que la estandarización se realiza por triplicado, se

debe considerar que el volumen de equivalencia es el promedio aritmético de los volúmenes

hallados en las replicas. Así pues, el error de los volúmenes será la desviación estándar del trio de

valores medidos. Posteriormente se realiza una diferencia entre el volumen inicial de ferrocianuro

y volumen en exceso de ferrocianuro, obteniendo de esta forma la cantidad de ferrocianuro que

reacciona en principio con la solución patrón que se encontraba inicialmente en el vaso

precipitado.

Vpromedio=Vi

n

i=1

n

Ecuación 1.

!promedio

=

Vi-Vpromedio

2

n-1 Ecuación 2.

Volumen de ferrocianuro que reaccionó = V inicial

ferrocianuro

-V exceso

ferrocianuro

Ecuación 3.

Posteriormente se determina la concentración Normal de la solución de ferrocianuro.

!!"##$%&'()#$ !

! !"#$%&'()#

!"

!"#$

!"#$%!%&'()

! ! !"#$%&'()#

!"

!"#$

!"#$%!%&'()

!!"##$%&'()#$

!"#

!"#$$%&'(

Ecuación 4.

Figura No

4: Resultado final de la valoración por

retroceso, producto que se obtiene luego que la

solución de color blanco lechoso como se muestra

en la figura No 3 se titula con una solución patrón

de sulfato de cinc, que da como resultado un

precipitado de color azul intenso.



Análisis del contenido de cinc en la muestra

Se procede de la misma forma que en el caso anterior empleando la ecuación 1 para determinar

el volumen promedio empleado en la valoración y seguidamente se emplea la ecuación 3 con el

objetivo de obtener la cantidad de ferrocianuro que reacciona con la solución problema. Una vez

esto, se determina la cantidad de cinc presente en la muestra realizando los respectivos cálculos

estequiométricos.

!!!"#$%&'

!"# !"

!!! !

!!"##$%&'()#$

!"#

!"#$$%&'(

!!!"##$%&'()#$

!"#

!"#$$%&'(

!!!"#$%&'

!"#

!"!!!

Ecuación 5.

Consecutivamente se determina la concentración molar de la solución de Zn2+ contenidos en los

10mL de alícuota, y en la que se establece la siguiente relación:

moles de Zn2+=mol

L !0,010L Ecuación 6.

Ahora bien, como se determinó los moles en una alícuota de 10mL se debe determinar los moles

en toda la muestra, para ello se tendrá:

moles de Zn2+

en la muestra = mol

10mL!mL de muestra Ecuación 7.

Finalmente, una vez determinado los moles, se determina la masa del Zn +2, y para ello se debe

multiplicar por el peso molecular.

masa de Zn en la muestra = moles de Zn2+

en la muestra!65, 38 g Zn

mol Ecuación 8.

!!

!"

!

!"#"

!" !"

!"

!"

!"#$%&'

!"

!"

!"#$%&'

Ecuación 9.

Bibliografía

• Cercvera, M. (2011). Determinación volumétrica de cinc con ferrocianuro. Universidad de

Valencia. Disponible en línea: http://mmedia.uv.es/buildhtml/27133

• Dr. Guillen, G. (s/f). Utilización analítica del Ion Ferrocianuro. Universidad de Murcia.

Disponible en línea: http://revistas.um.es/analesumciencias/article/viewFile/100891/96181



• Harris, D (2007). Análisis químico cuantitativo. Ed. Reverté. Barcelona- España.

• Kolthoff, M. (1932). Titration of Zinc with Potassium Ferrocyanide. Universidad de

Minnesota, Minneapolis. Disponible en línea:

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ac50077a068

• Sierra, F. (s/f). Sobre la valoración de cinc con ferrocianuro y la eliminación de

interferencias por el uso del AEDT-H 2 Na2 . Universidad de Murcia. Disponible en línea:

http://revistas.um.es/analesumciencias/article/viewFile/102191/97331

• (2013). Determinación de Zinc en Minerales. BuenasTareas.com. Recuperado 04, 2013,

de: http://www.buenastareas.com/ensayos/Determinacion-De-Zinc-En-

Minerales/24295443.html

practica alternativa.pdf

Documents