MÉTODOS ARGENTOMÉTRICOS Y DETERMINACIÓN VOLUMÉTRICA DE CLORUROS (MÉTODOS DE MOHR, FAJANS Y VOLHARD).

Daniela Cepeda, Katherine Truyol, Álvaro Carrillo, Joel David Thorné

Barranquilla 6 de Junio de 2014

Universidad del Atlántico.

RESUMEN

En esta práctica de laboratorio se aplicó un tipo de valoración por precipitación que involucra al ion plata (Ag1+). Argentometría, utilizados los métodos de Morh, Fajans y Volhard, esto se usó para determinar la cantidad de cloruro presente en muestras de agua de grifo, agua de piscina, agua de pozo y en una solución de sal de cocina. Las muestras problemas se analizaron con una solución de nitrato de plata de concentración conocida, en donde los aniones cloruro reaccionaron con los cationes plata (Ag2+) para producir el cloruro de plata insoluble.

INTRODUCCIÓN

Las titulaciones de precipitación se basan en reacciones que forman compuestos iónicos con solubilidad restringida, el titulante más reactivo es el AgNO3 y es, también, uno de los más utilizados en las determinaciones como en esta experiencia. Estas determinaciones fueron posibles gracias a los métodos de Morh; Fajans y Volhard. Existe en el análisis volumétrico un grupo de reacciones de sustitución en la que uno de los productos es insoluble, y por esto, a los métodos que tienen como base la formación de un precipitado, se les denomina titulación volumétrica por precipitación.

El nombre de argentometría es conferido debido a que en las reacciones más importantes de este método intervienen los iones plata.

MARCO TEÓRICO

Los métodos volumétricos basados en la formación de un producto poco soluble (precipitado) se denominan titulaciones de precipitación y particularmente aquellas en las que el ión precipitarte es el catión Ag+, titulaciones argentométricas. La aplicación más importante de estos métodos está referida a la cuantificación de haluros: Cl-, Br-, I-, CN-, en general. El punto final en estas técnicas se determina usando un sistema de indicación apropiado, siendo dos, los

tipos de indicadores que se emplean con mayor frecuencia.

1. Indicadores que reaccionan con el titulante: dan origen a dos métodos muy usados: a) Método de Mohr; b) Método de Volhard. En el primero se forma un segundo precipitado coloreado en el entorno del punto de equivalencia (precipitación fraccionada). En el segundo, se forma un complejo coloreado soluble en las proximidades del punto de equivalencia.

2. Indicadores de adsorción: la reacción se verifica en la superficie del precipitado, y el indicador existe en forma ionizada en la solución. El Método de Fajans usa un indicador de este tipo, la fluoresceína para cuantificar haluros a un pH = 7.2

Método de Mohr

Se trata de un método directo para valorar haluros (cloruros y bromuros) mediante la adición de una solución estándar de AgNO3 0,1 N y como indicador se emplea una solución soluble de cromatos, el K2CrO4 que imparte coloración amarilla a la solución problema. Lo que se pretende es que reaccionen en primer lugar los cloruros dando un precipitado blanco de AgCl (cloruro de plata) y que al consumirse éstos, el primer exceso de ión plata reaccione con el indicador dando un precipitado de Ag2CrO4 (cromato de plata) rojo, indicativo del final de la titulación.1

Volhard

Es un tipo de valoración química, También puede ser utilizada para valorar haluros y otras sustancias que precipiten con plata a través una valoración por retroceso. En el año 1878, introdujo el empleo de otro indicador en argentometría, para la titulación de la plata con solución valorada de sulfocinato de amonio; este indicador es el alumbre férrico-amónico, o el nitrato férrico. 1

Fajans

En las valoraciones químicas que utilizan el método Fajans se suelen usar indicadores conocidos como, de absorción. Dichos indicadores fueron descubiertos por el propio Fajans, un físico y químico polaco, cuando se encontraba estudiando la activación de ciertos halogenuros de plata por colorantes del grupo de las ftaleínas. Típicamente se utiliza diclorofluoresceína como indicador, se marca el punto final porque la suspensión verde se vuelve rosa. Previo al punto final de la titulación, los iones cloruro permanecen en exceso. Se adsorben a la superficie del AgCl e imparten una carga negativa a las partículas. Los pigmentos aniónicos como la diclorofluoresceína son atraídos a las partículas y al ser adsorbidos cambian de color, lo cual representa el punto final.1

PROCEDIMIENTO

Estandarización de la solución AgNO3 0,0500M por el método de Morh.

En un Erlenmeyer adicionar 50,00 ml del estándar primario NaClAgregar: 1-2 ml de indicador K2CrO4 al 5%, Luego valorar con disolución patrón AgNO3. 0,005M. Observar cambio.

Estandarización de la solución AgNO3 0,0500M por el método de Fajans.

En un Erlenmeyer adicionar 50,00 ml del estándar primario NaClAgregar: 5,00 ml de solución Dextrina al 2 % (Agitar antes de usarla)10 gotas de indicador Diclorofluresceína. Valorar con disolución patrón AgNO3. 0,005M. Observar cambio.

Estandarización de la solución KSCN 0,0500 M con disolución patrón AgNO3 0,0500M

Medir 25,00 ml de solución patrón AgNO3 0,0500MTrasladar a Erlenmeyer y adicionar: 2 ml de HNO3 concentrado 2 ml de solución indicadora sulfato férrico amónicoValorar con disolución patrón KSCN 0,0500 M

Realización ensayo en blanco para determinar el error por exceso de AgNO3.

En un Erlenmeyer adicionar: 50,00 ml de agua destilada, 300 mg de CaCO3

1-2 gotas de indicador K2CrO4 al 5%,

Titular gota a gota con disolución patrón AgNO3. 0,005M.

Determinación de Cloruros por Método de Morh.

Tomar muestra de 50 ml de agua de grifo, pozo y piscina.Transferir cada una a un matraz Erlenmeyer correspondiente a cada una.Adicionar 1-2 ml de K2CrO4 al 5%,

Valorar con disolución patrón AgNO3. 0,005M.

Determinación de Cloruros por Método de Fajans.

En un Erlenmeyer adicionar, 50,00 ml de solución de NaCl (sal de cocina)Agregar solución dextrina al 2% e indicador Diclorofluresceína. Valorar con disolución patrón AgNO3. 0,005M

Método Volhard.

1. Realización de dos Mezclas de Halogenuros.

Primer Mezcla: Se pesaron 40 mg NaCl y 40 mg de BaCl2.2H2 O

Se pasaron a un Erlenmeyer y se les adicionó:

70 ml de agua destilada

10 ml de HNO3 5,00 M

25 ml de AgNO3 0,05 M

5,00 ml de CHCl3 ó CCl4

2 ml de indicador alumbre férrico

Valorar exceso de AgNO3 0,05 M, con solución patrón de KSCN 0,05M

Para la segunda mezcla se realizó el mismo procedimiento, excepto que se pesaron 0,05 g de KCl y 0,05 g de KBr.

Determinación de Cloruros en una solución de Lactato de Ringer o solución Hartman.

En un Erlenmeyer se adicionó:

5,00 ml de solución Ringer

50,00 ml de agua destilada

10,00 l de HNO3 5,00 M

25 ml de AgNO3 0,05 M

5,00 ml de CHCl3 (AGITAR)

2 ml de indicador alumbre férrico

Valorar exceso de AgNO3 0,05 M, con solución patrón de KSCN 0,05M

RESULTADOS

Estandarización de la solución AgNO3 0,0500M por el método de Morh

Volúmen de AgNO3 0,0500M desalojado = 18,9 ml (Va)

Cambio de color de amarillo a naranja marrón en la solución

Estandarización de la solución AgNO3 0,0500M por el método de Fajans.

Volúmen de AgNO3 0,0500M desalojado = 19,4 ml (Va)

Cambio de color en la solución de Amarillo a verde con precipitado color rosa en el Erlenmeyer

Estandarización de la solución KSCN 0,0500 M con disolución patrón AgNO3 0,0500M

Aparición de color Pardo-rojizo en el Erlenmeyer.

Realización ensayo en blanco para determinar el error por exceso de AgNO3.

Primer ensayo. Volúmen de AgNO3 0,0500M desalojado = 0,6 ml (Vb)

Segundo ensayo. . Volúmen de AgNO3 0,0500M desalojado = 0,9 ml

Cambio de color de amarillo a anaranjado en solución

Determinación de Cloruros por Método de Morh.

Cambio de color de amarillo a anaranjado en solución

Volúmen de AgNO3 0,0500M desalojado Muestra

1,8 ml Agua de piscina

1,4 mlAgua de poso

0,4 ml Agua de grifo

Determinación de Cloruros por Método de Fajans

Volúmen de AgNO3 0,0500M desalojado para muestra de solución NaCl:19,2 ml Precipitado color rosa

Método Volhard.

Volúmen de KSCN desalojado: 3,5 ml para mezcla 2

Color rojo marrón en solución

Volúmen de KSCN desalojado: 9,2 ml para mezcla 1

Color rojo marrón en solución

Volúmen de KSCN desalojado para lactato de Ringer: 16,9 ml

Color rojo pardo en solución.

CALCULOS

M de AgNO3 método de Fajans: 0,049 M

M de AgNO3 método de Morh: 0,052 M

Promedio M: 0,05 M AgNO3

VR AgNO3 FAJANS = Va- Vb = 19,4 ml – 0,6 ml = 18,8 ml por lo tanto la M = 0,050 M

VR AgNO3 MORH = Va- Vb = 18,9 ml – 0,9 ml = 18 ml por lo tanto M = 0,052M

Determinación de Cl- en muestra de agua de pozo, grifo y piscina por método de Morh en ppm.

Volúmen de AgNO3 0,0500M desalojado Muestra

1,8 ml Agua de piscina

1,4 mlAgua de poso

0,4 ml Agua de grifo

Agua de grifo

0,4mLAg NO3×0.0500mmol AgNO31mLde Ag NO3

×1mmolCl−¿

1mmol AgNO3×35.4 g

Cl−¿

1000mmolCl−¿×1000mg1g

×10.1 L

=7,08 ppmCl−¿¿¿¿¿

Agua de pozo

1,4mL Ag NO3×0.0500mmol Ag NO31mLde Ag NO3

×1mmolCl−¿

1mmol Ag NO3×35.4 g

Cl−¿

1000mmolCl−¿×1000mg1g

×10.1 L

=24,78 ppmCl−¿¿¿¿¿

Agua de piscina

1,8mL AgNO3×0.0500mmol Ag NO31mLde AgNO3

×1mmolCl−¿

1mmol Ag NO3×35.4 g

Cl−¿

1000mmolCl−¿×1000mg1 g

×10.1L

=31,86 ppmCl−¿ ¿¿¿¿

Determinación de Cl- en solución de HARTMAN (método de Volhard) mg de Cl- y miliequivalente Cl-/100ml de solución.

Volumen gastado de KCSN 16,9 ml de KSCN

Volumen agregado de AgNO3 25 ml de AgNO3

Concentración de AgNO3 0.0500 M

Concentración del KSCN 0.0500 M

16,9mLKSCN×0.0500mmol KSCN

1mLKSCN=0.84mmol KSCN

25mL Ag NO3×0.0500mmol AgNO₃

1mL AgNO₃=1.25mmol Ag NO3

mmoles enexeso de Ag NO3=1.25−0.84=0.41mmol AgNO3

Determinación de los mg de Cl- en la solución de HARTMAN.

0.41mmol Ag NO3×1mmolCl−¿

1mmol AgNO3×35.4 g

Cl−¿

1000mmolCl−¿×1mgCl ‾

1 x10 ‾ ³ gCl ‾×

15mlalicuota

×1ml1

=2.9028mgCl−¿¿¿¿¿

Determinación de los miliequivalentes Cl‾/1000ml de solución.

0.41mmol Ag NO3×1mmolCl−¿

1mmol AgNO3×35.4 g

Cl−¿

1000mmolCl−¿×1EqCl−¿

35.4 g×1000miliequivalentesCl ‾

1 EqCl ‾×

15mLlactato deringer

¿¿¿¿

×1000mLde lactato deringer=82miliequivalentesCl−¿¿

DISCUSIÓN

En este laboratorio se realizó un ensayo en blanco, el cual subsanó el error de valoración; Cuando se mide el volúmen de AgNO3 gastado en la valoración que es preciso para dar una coloración perceptible a un Volúmen de agua destilada que contiene la misma cantidad de indicador que el que se utiliza en la valoración .El Volúmen así determinado se debe restar al Volúmen de la solución valorada gastado en la determinación y así disminuir el error. En el método Morh se utilizó un indicador que es el ion cromato CrO4

-2, puesto que este comunica a la solución en el punto inicial una coloración amarilla y por tal

motivo forma en el punto final un precipitado rojo ladrillo debido a la formación de cromato de plata, Ag2CrO4. Las reacciones que ocurren en la determinación de iones cloruro son:

Cl - + Ag+ AgCl (Precipitado blanco)

CrO4= + 2Ag+ Ag 2CrO4 (Precipitado rojo ladrillo).

El método de Fajans se utilizó para determinar cloruros en una muestra de sal de cocina, y se utilizó una solución de dextrina gracias a esta pudimos evitar que las partículas de AgCl en el precipitado tuvieran unas dimensiones coloidales y así se evitó

una coagulación, también utilizamos un indicador de Diclorofluresceína el cual es un indicador de absorción donde Los iones que se forman en el precipitado, poseen preferencia a absorberse en él. Cuando se encuentre en el estado coloidal, tendremos en la disolución un conglomerado de cloruro de plata. , la disolución es de color verde-amarillenta, y así en el punto de equivalencia pasa a ser de un color rojo-rosado, gracias al producto formado.

En el método de Volhard determinamos un anión el cual fue Cl-, en una solución de Hartman, la solución se aciduló con HNO3, y se agregó un exceso de solución tipo de AgNO3 esto fue para precipitar el anión y se valoró por retroceso el exceso de Ag+, con solución patrón de tiocianato de potasio; el indicador es el Fe+3 , que proporcionó color rojo a la solución3.

Las reacciones que ocurrieron en la determinación de ion cloruro son:

Ag+ + Cl- AgCl

Ag+ + SCN- AgSCN

Fe+3 + SCN- FeSCN+2

Para analiza r los resultados obtenido de cloruros en ppm nos basamos en los siguiente, En el Real Decreto

140/2003 (agua de consumo humano), en la tabla C del Anexo I, se fija la concentración máxima de cloro residual combinado que deben tener las aguas de consumo humano.

Se establece que la concentración de cloro combinado residual no debe superar 2 mg/l, vimos claramente que el resultado obtenido en la muestra 7,08 ppmCl−¿¿ de agua grifo “apta para consumo” es exageradamente mayor a lo esperado, lo que puede ser perjudicial para la salud5.

En España cada Comunidad Autónoma dispone de una regulación específica en relación a este tema. Por ejemplo, en Cataluña, el Decreto 95/2000, por el que se establecen las normas sanitarias aplicables a las piscinas de uso público, dispone en su artículo 20 que el cloro libre en la piscina deberá mantenerse entre 0,5 ppm y 2 ppm.5 En el resultado obtenido en el laboratorio 31,86 ppmCl−¿¿ es la cantidad determinada en la muestra de piscina, teniendo en cuenta que la muestra de obtenida fue tomada de la piscina de la Universidad, suponemos que es un agua que no cambian a menudo ya que sería muy costoso, pero si la tratan mucho, esto puede ser una opción al resultado. Para el caso del de Cloro obtenido en una muestra de pozo es lógico este resultado, ya que es un agua contaminada.

CONCLUSIÓN

Gracias a esta experiencia, nos relacionamos con un método de valoración, conocido como, el método de valoración por precipitación en el cual se identifican 3 métodos como los son el método de Mohr, el método de Volhard, Y Fajans los cuales son efectivos para la determinación de la concentración de cloruros, en muestras de agua de grifo, pozo, piscina y solución de sal de cocina.

REFERENCIAS

REFERENCIAS

Disponible en: http://books.google.com.co/books.

1. SKOOG, D.A., West, D.M., Holler, F.G., Crouch, S.R. Fundamentos de Químicaanalitica.6aed. México D.F:Mc GrawHill,2008, pp227-234.

2. Métodos argentométricos: Mohr, Volhard Fajans. http://catedras.quimica.unlp.edu.ar. 05 de junio.2014. 6

3. HARRIS, Daniel C. Análisis Químico Cuantitativo. California: Grupo Editorial Iberoamericana, 1992.

4. Disponible en: http://www.cloro.info/preguntas-frecuentes/preguntas-sobre-cloro-y-agua