Análisis volumétrico

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El análisis volumétrico (titulación) es un método de análisis cuantitativo/ masal , que se utiliza a menudo en química analítica , basado en la medición del volumen de una solución de reactivo de concentración exactamente conocida, consumido para la reacción con el analito. La titulación es el proceso de determinar el título de un analito. La titulación se lleva a cabo utilizando una bureta llena de valorante.hasta cero. No se recomienda la titulación a partir de otras marcas, ya que la escala de la bureta puede ser desigual. Las buretas se llenan con solución de trabajo a través de un embudo o con la ayuda de dispositivos especiales si la bureta es semiautomática. El punto final de la titulación (que no debe confundirse con el punto de equivalencia ) se determina utilizando indicadores o métodos fisicoquímicos (por conductividad eléctrica, transmisión de luz, potencial de electrodo indicador , etc.). Los resultados del análisis se calculan por la cantidad de solución de trabajo utilizada para la titulación.

Tipos de análisis volumétricos

El análisis valorimétrico se puede basar en varios tipos de reacciones químicas, con la transferencia de un protón , un electrón , un par de electrones , procesos de precipitación :

titulación ácido-base - reacciones de neutralización (acidezmetría (H 3 O + ), alcalimetría (OH - ));
valoración redox ( permanganatometría ( KMnO 4 ), yodometría ( I 2 ), cromatometría ( K 2 Cr 2 O 7 ), bromatometría ( KBrO 3 ), yodotometría ( KIO 3 ), cerimetría ( Ce(SO 4 ) 3 ), vanadatometría ( NH 4 VO 3 ), titanometría ( TiCl 3 ), cromometría ( CrCl 2 ), ascorbinometría ( C 6 H 8 O 6 )) - reacciones redox ;
titulación de precipitación ( argentometría ( AgNO 3 ), hexocianoferratometría, mercurometría ( Hg 2 (NO 3 ) 2 )) - reacciones que ocurren con la formación de un compuesto poco soluble, mientras cambia la concentración de iones precipitados en solución;
Titulación complexométrica : reacciones basadas en la formación de compuestos complejos fuertes , por ejemplo, con una complexona (generalmente EDTA ), mientras cambia la concentración de iones metálicos en la solución titulada [1] .

Tipos de titulación

Se distingue entre valoración directa, inversa y por sustitución.

En la titulación directa , se agrega una solución valorante (solución de trabajo) en pequeñas porciones a una solución del analito ( una alícuota o muestra pesada, la sustancia valorable ).
Durante la titulación por retroceso , primero se agrega un exceso conocido de un reactivo especial a la solución del analito y luego se titula su residuo, que no ha entrado en la reacción. La técnica de valoración por retroceso se utiliza si la velocidad de reacción es baja, no se puede encontrar un indicador o se observan efectos secundarios (por ejemplo, pérdidas del analito debido a la volatilidad ).

Ejemplos de valoración inversa:

1) La titulación directa de óxido de manganeso (IV) MnO 2 con sulfato de hierro (II) FeSO 4 es imposible debido a la baja velocidad de reacción:

{\mathsf ({\mbox{Mn}}{\mbox{O}}_{2}}}+2{\mbox{Fe}}^{2+}+4{\mbox{H}} ^{+}\leftrightarrow {\mbox{Mn}}^{2+}+2{\mbox{Fe}}^{3+}+2{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O }}

Por lo tanto, una muestra de MnO 2 se trata con una solución estándar de FeSO 4 , se toma en un exceso conocido y se calienta hasta que se completa la reacción. El Fe 2+ sin reaccionar se titula con una solución estándar de dicromato de potasio K 2 Cr 2 O 7 .

2) reacción estequiométrica

{\mathsf {5}}{{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}^{-}}+2{{\mbox{Mn}}{\mbox{O} }_{4}^{-}}+6{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Mn}}^{2+}+5{{\mbox{N}}{\ mbox{O}}_{3}^{-}}+3{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}

complicado por la descomposición del ácido nitroso HNO 2 , formado en un ambiente ácido:

{\mathsf {2}}{{\mbox{H}}{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}}\leftrightarrow {\mbox{N}}{\mbox{ O))+{\mbox{N}}{\mbox{O}}_{2}+{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}

Debido a la volatilidad de los óxidos de nitrógeno, el analito se pierde. Por lo tanto, se agrega un exceso de una solución estándar de permanganato de potasio KMnO 4 al nitrito , se acidifica y, una vez completada la reacción, se titula el ion permanganato restante.

En la titulación por sustitución , se lleva a cabo una reacción estequiométrica del analito con un reactivo auxiliar, y el producto obtenido en una cantidad equivalente se titula con un titulador adecuado. La titulación de sustituyentes se utiliza si la reacción no es estequiométrica o procede lentamente.

Ejemplos de valoración por sustitución:

1) La interacción de los iones dicromato (Cr 2 O 7 2- ) y tiosulfato (S 2 O 3 2- ) procede de forma no estequiométrica. Por lo tanto, una solución que contiene Cr 2 O 7 2- se agrega a una solución de yoduro de potasio KI , que reacciona estequiométricamente :

{\mathsf {{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}}+6{\mbox{I}}^{-}+ 14{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Cr}}^{3+}+3{\mbox{I}}_{2}+7{\mbox{H}}_ {2}{\mbox{O}}

El yodo liberado en una cantidad equivalente al dicromato se titula con una solución de tiosulfato de sodio Na 2 S 2 O 3 :

{\mathsf {\mbox{I}}}_{2}+2{{\mbox{S}}_{2}{\mbox{O}}_{3}^{2-}}\ flecha izquierda-derecha 2{\mbox{I}}^{-}+{{\mbox{S}}_{4}{\mbox{O}}_{6}^{2-}}

2) Para determinar el plomo se llevan a cabo varias reacciones de sustitución estequiométrica sucesivas:

{\mathsf {\mbox{Pb}}}^{2+}+{{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}^{2-}}\leftrightarrow {{\ mbox{Pb}}{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}}

{\mathsf {2{\mbox{Pb}}{\mbox{Cr}}{\mbox{O}}_{4}}}+2{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Pb}}^{2+}+{{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}+{\mbox{H} }_{2}{\mbox{O}}

{\mathsf {{\mbox{Cr}}_{2}{\mbox{O}}_{7}^{2-}}}+6{\mbox{I}}^{-}+ 14{\mbox{H}}^{+}\leftrightarrow 2{\mbox{Cr}}^{3+}+3{\mbox{I}}_{2}+7{\mbox{H}}_ {2}{\mbox{O}}

{\mathsf {\mbox{I}}}_{2}+2{{\mbox{S}}_{2}{\mbox{O}}_{3}^{2-}}\ flecha izquierda-derecha 2{\mbox{I}}^{-}+{{\mbox{S}}_{4}{\mbox{O}}_{6}^{2-}}

La cantidad de iones de tiosulfato es equivalente a la cantidad de iones de plomo [1] .

Formas de trabajar en la titulación

Método de pipeteo: titulación de diferentes porciones de una solución ( alícuotas ), tomadas con una pipeta de un matraz aforado de un volumen determinado, en el que se disuelve una muestra del analito. A partir de los resultados de valoraciones paralelas, se encuentra el valor medio aritmético y se utiliza para calcular la masa del analito.
Método de pesaje por separado: varias porciones pesadas de una sustancia tomadas en una balanza analítica se disuelven en pequeños volúmenes de solvente y se titulan en cada solución.

El método de pipeteo es más rápido y menos laborioso, pero también menos preciso que el método de muestras individuales [1] .

Galería

Proceso de titulación
Los escolares aprenden a valorar
Equipos para titulación automática

Notas

↑ 1 2 3 Fundamentos de Química Analítica, 2004 .

Literatura

Fundamentos de química analítica / ed. Yu. A. Zolotova . - 3º, revisado. y adicional - M. : Superior. escuela, 2004. - T. 2. - 503 p. — (Libro de texto universitario clásico).