Valoración potenciométrica de compuestos que forman precipitados

OBJETIVOS

·         Determinar con precisión el punto de equivalencia de la valoración potenciométrica de KCl con AgNO3.

·         Trazar experimentalmente la curva de valoración potenciométrica de KCl con AgNO3

·         Determinar la concentración de una disolución que contenga cloruros cuando se valora con AgNO3 por método potenciométrico y volumétrico.

INTRODUCCIÓN

La concentración de iones que forman un precipitado puede determinarse por medio de una valoración potenciométrica. Las valoraciones de precipitación son prácticas solamente si el producto de la reacción es muy insoluble (Chang, 2010, pp. 735).

A medida que se aproxima el punto final el analito que forma el precipitado se diluye cada vez más.  Si la reacción es lenta sería necesario agregar el titulante aun con más lentitud. Uno de los motivos por los cuales estas reacciones suelen ser lentas es porque se produce precipitación continua de las superficies de las partículas de precipitado (Skoog, 2001).

Un segundo inconveniente al emplear estas reacciones es que tienden a no ser altamente especificas y además, los indicadores colorimétricos para estas titulaciones requieren de condiciones de pH y el precipitado suele opacar la solución (Skoog, 2001).

La formación del precipitado es un proceso dinámico, donde una reacción que produce a partir de una solución inestable hacia un equilibrio entre un sólido y la solución la precipitación se divide en un conjunto de etapas ordenadas:

a)      Sobresaturación: se logra agregando precipitante a la solución. ocurre cuando la fase en solución contiene más cantidad de precipitado disuelto de la que puede estar presente en equilibrio.

b)      Nucleación: se forman partículas  diminutas de precipitado desarrollados espontáneamente a partir de la solución sobresaturada.

c)       Crecimiento cristalino: formación de depósitos de iones procedentes de la solución. Sobre la superficie los núcleo cercen para formar coloides o partículas coloidales.

d)      La agregación puede iniciar en este punto. Dichas partículas se agregan al quedar pegadas entre si, por un proceso que compite con el desarrollo del cristal para dar lugar partículas de mayor tamaño. Se produce competencia entre el proceso de agregación y el de crecimiento del cristal.

ACTIVIDADES PREVIAS

1.       Realizar los cálculos para preparar las siguientes disoluciones:

a)      100 ml. De una disolución de KCl 0.1 M

b)      100 ml de AgNO₃ 0.1 M

                     c) Investigar cómo se prepara una disolución de cromato de sodio o potasio

a)      Realizar los cálculos para preparar 20 ml. De una disolución de dicromato de potasio o potasio al 1%.

1 ml. De sal en 99 ml. De agua para preparar una solución al 1%

                                               1 ml  sal --- 99 ml agua

                                                                                 19.8 ml de agua

X= 0.2 ml de sal

b)      Investigar los cuidados para el manejo de la solución AgNO₃

·         Es un veneno fuerte por lo que no puede ser ingerido, no inhalado.

·         Para su uso se tiene que usar lentes de protección y guantes

·         Por ningún motivo se debe pipetear con la boca

·         Tener cuidado al manejarlo, quema al contacto con la piel.

2.       Escribir la reacción que se verifica entre el KCl y el AgNO_3.

3.       Buscar el producto de solubilidad de AgCl.

Kps=1.6*10^-10

4.       Buscar las características que debe reunir un electrodo indicador metálico de primera especie.

Se utiliza para cationes, cuantifica el catión proveniente del metal con el que está construido el electrodo. Metales como el cobre la plata, el mercurio, el plomo y el cadmio presentan medias reacciones reversibles con sus iones, y son adecuados para la construcción de estos electrodos.

5.       Buscar las características de un electrodo indicador metálico de segunda especie.

Responde un forma indirecta a los aniones que forman precipitados escasamente solubles o complejos con su catión. Mide la presencia del ion a estudiar en una solución saturada con el complejo de formación de ese ion.

6.       Con ayuda de las ecuaciones que imponen el pCl en el transcurso de la valoración de KCl 0.1M con AgNO3 0.1 M.

pks de Cl = 9.75

DESARROLLO EXPERIMENTAL

i) Valoración potenciométrica del ión Cl^- con AgNO₃ 0.1 N

ii)  Valoración volumétrica del ión Cl^- con AgNO₃ 0.1 N

RESULTADOS

mL de titulante	mV registrados	mL del titulante	mV registrados
0	198	10.4	420
0.5	206	10.6	439
1	211	10.8	444
1.5	215	11	445
2	217	11.2	445
2.5	219	11.4	444
3	221	11.6	445
3.5	222	11.8	446
4	224	12	447
4.5	226	12.5	449
5	228	13	451
5.5	230	13.5	453
6	232	14	454
6.5	235	14.5	454
7	237	15	455
7.5	241	15.5	455
8	246	16	455
8.5	251	16.5	456
9	258	17	455
9.2	264	17.5	455
9.4	266	18	455
9.6	270	18.5	454
9.8	277	19	454
10	289	19.5	454
10.2	314	20	454

 Tabla 1. Volumen de titulante agregado (AgNO₃) y el voltaje (en mV) registrado en el potenciómetro de platino. El volumen del titulado (KCl) usado fue 10.0 mL.

Gráfica 1. Valoración potenciométrica de KCl con AgNO₃. Se grafica el potencial en función del volumen agregado de titulante (nitrato de plata). Se titularon 10.0mL de KCl.

Gráfica 2. Método de primera derivada para determinar punto de equivalencia. El p. Eq. aparece en 10.3mL con una variación (∆mV) de 530 mV.

Gráfica 3. Método de la segunda derivada. El punto de equivalencia de la valoración se encuentra en 10.3mL de AgNO₃.

Gráfica 4. Método de paralelogramo para determinar el punto de equivalencia. Dicho punto fue de 10 mL de nitrato de plata.

Tabla 2. Resultados de las titulaciones volumétricas y potenciométrica

Tipo de titulación	Método para determinar punto de equivalencia	Vol. de AgNO3 gastado en el p. de Eq. (mL)	Concentración de Cl- (N)	Concentración de Cl- (mg/L)
Potenciométrica	Paralelogramo	10.0	0.10	3,550
Potenciométrica	Primera derivada	10.3	0.103	3,650
Potenciométrica	Segunda derivada	10.3	0.103	3,650
Volumétrica	Vire del indicador	10.75	0.108	3,830
Volumétrica	Vire del indicador	11.0	0.11	3,890

Tabla 2. Sólo se realizó una valoración potenciométrica, y con base en los datos presentados en la gráfica 1, se obtuvieron los puntos de equivalencia. La valoración volumétrica se realizó por duplicado, se usó indicador de cromatos.

DISCUSIÓN

Sólo se realizaron un experimento de valoración volumétrica y otro de valoración potenciométrica. La valoración volumétrica es muy subjetiva porque está a la interpretación del investigador el punto dónde ocurre el cambio de color, por ello notamos una pequeña discrepancia (2.2%) en las dos valoraciones volumétricas. Una valoración potenciométrica, por el contrario es más objetiva, sin embargo, también se obtienen discrepancias en los puntos de equivalencia obtenidos

En la valoración potenciométrica se usaron tres métodos de obtención del punto de equivalencia, de los cuales dos de ellos (primera y segunda derivada) coincidieron en el dato, mientras que el método del paralelogramo está alejado de este último. El punto más confiable que podemos considerar es de 10.3 mL por dos razones: 1) el método experimental de valoración es más objetivo –valoración potenciométrica-, 2) dos métodos matemáticos –primera y segunda derivada- hechos por computadora coinciden en el punto de equivalencia que muestran. La concentración promedio de Cl- fue de 0.105 N.

Aún el promedio como la primera y segunda derivada reportan puntos de equivalencia que difieren en 6.1 y 3.8% con respecto a la concentración real de KCl. Ésta variación se puede atribuir a la presencia de iones Cl- dentro del matraz o vaso de valoración. Los iones Cl- están presentes en el agua de la llave y en el material que se suela lavar con agua de la llave, aún usando agua desionizada quedará un remanente de iones Cl- que se irá eliminando a razón de (N)^⅟2 donde N representa la cantidad de veces que se lava el vaso (Chang, 2008, pp. 657), por tanto, si lavamos tres veces el vaso, éste contendrá 1.73 veces menos iones Cl- que el original.

En un estudio realizado se demostró que la estabilidad del aciclovir es dependiente del vehiculo de dilución que se utilizara, cuando se preparaban disoluciones de aciclovir (1, 7 y 10 mg/ml ) en sol. fisiologica de cloruro de sodio 0.9% se produce un precipitado claramente visible, otorgándole un nivel de vida medio de 7 días a 23º C a dicha solución; esto se debe a que la molecula de acicolvir sufre una ruptura de la dispersion coloidal por solvatación ionica.

CONCLUSIONES

Es importante conocer las técnicas para calcular la concentración de determinado ión (como puede ser Na+, Ca+2, Mg+2, K+, Cl-) porque a veces interviene esta concentración en la estabilidad o absorción de algunos medicamentos. Por ejemplo, un cálculo renal es causado por la acumulación de oxalato de calcio insoluble en agua; se podría fabricar un medicamento que disuelva esos iones oxalato  y los excrete, asimismo, en algunos casos es importante hacer un estudio de la concentración de oxalato para conocer qué tan eficiente es la función renal que pudiera interferir con la excreción de determinado fármaco.

La mejor técnica es la valoración potenciométrica por ser más objetiva pero tiene la desventaja de ser muy tardada y requerir equipo adicional (un potenciómetro). Una técnica rápida y confiable es la valoración volumétrica apta para situaciones donde no se requiera conocer una concentración exacta o no se disponga del tiempo o el equipo para una valoración potenciométrica, pero se presta mucho a la propia percepción del investigador.

BIBLIOGRAFÍA

-Chang, R. (2008). Fisicoquímica (3ª ed.). E. U. A.: McGraw-Hill, pp. 768

-Chang, R. (2010). Química (10ª ed.).  E. U. A.: McGraw-Hill, pp. 543

-Day, R. y Underwood, A. (1989). Química analítica cuantitativa (5ª ed.). México, D.F.: Prentice-Hall Hispanoamericana. pp. 251-265

-Skoog, D., West, D., Holler, F. y Crouch, S. (2001). Química analítica (7ª ed.). México, D. F.: McGraw-Hill. pp. 363-374

Profundizar en el conocimiento científico es una de las mejores vías para lograr plenitud y libertad.

- Pilar Alvarez Pellicero
bióloga española