ANALISIS QUELATOMETRICO . DE PLOMO Y ZINC

Profesor:

Curihuaman Lovatón, RaúlAlumnos:

Moscoso Achahuanco, Cristhian Mozo Pizarro, RodrigoCrespin, Sophia

PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ANÁLISIS QUÍMICO

INTRODUCCIÓN

Valoración complexométrica (o Quelatometría) Es una forma de análisis volumétrico basado en la formación de compuestos poco

disociados: halogenuros de mercurio, cianuro de plata, fluoruro de aluminio. Se suele utilizar la formación de un complejo coloreado para indicar el punto final de la valoración. Las valoraciones complexométricas son particularmente útiles para la determinación de una mezcla de diferentes iones metálicos en solución. Generalmente se utiliza un indicador capaz de producir un cambio de color nítido para detectar el punto final de la valoración.Los análisis volumétricos se utilizan en las distintas industrias como en petroquímica o

en la industria alimentaria se usa para definir las propiedades de aceites, grasas y sustancias similares

-Algunas valoraciones aplicables a lípidos:

Número ácido : Determina el nivel de ácidos grasos libres presentes en un biocombustible. El

número ácido total es la cantidad de base, expresada en miligramos de hidróxido de potasio que se

requiere para neutralizar todos los componentes acídicos presentes en un gramo de muestra.

Grado de acidez : Se realiza una titulación ácido-base con indicador de cambio de color para

determinar el contenido de ácido graso libre en una muestra y comprobar así suacidez.

RESUMEN

Uno de los tipos de reacciones químicas que pueden servir como base de una determinación volumétrica es aquella que implica la formación de un complejo o ion complejo soluble, pero ligeramente disociado llamada comúnmente métodos complexométricas.

En esta práctica analizaremos una muestra de mineral (concentrado), para determinar el total de zinc y plomo presente en la muestra de mineral por el método de complexometría, utilizando el EDTA para la titulación, empleando como indicador Naranja de Xylenol a pH 5 para el plomo y pH

5,5 para el zinc.

Para el análisis quelatométrico del plomo, primero valoramos EDTA con una solución de PbSO4, para calcular el título del EDTA respecto al plomo. Utilizamos esta solución estandarizada de EDTA para determinar plomo en la muestra.

Para el análisis quelatométrico del zinc también valoramos EDTA con solución estándar de Zn metálico (99,99% mínimo de pureza) para calcular su título respecto al zinc metálico; ésta solución valorada de EDTA utilizamos en la titulación para determinar zinc en la muestra.

Gracias a la capacidad del EDTA de determinar cationes por medio de la formación de complejos estables, en esta práctica se determinó la cantidad de gr. de plomo y zinc presentes en concentrado

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Pasos a realizar:

1º

Pesamos 0.100 gramos de nuestra muestra y transferimos a un vaso de precipitado de 250ml

2º

Añadir 5mL HCL 1:1, llevar a la plancha a evaporar a poco volumen. Retirar de la plancha y esperar que la solución enfríe.

3º

Añadir 5mL de HNO3(C),llevar a la plancha a evaporar a poco volumen. Retirar de la plancha y esperar que la solución enfrié y luego una pizca de KCLO3 llevar a la plancha hasta disgregar la muestra, llevar a pastoso y enfriar

4º

Agregar 5mL de H2SO4 1:1, sulfatar hasta que el desprendimiento de abundante humos blancos cese.Sacar de la plancha y enfriar. Agregar agua hasta 100mL se hierve suavemente por 10 minutos ,se saca de la plancha y deja en reposo por 15 minutos.

5º

Filtrar por decantación en caliente con papel de poro fino whatman 42, recibiendo el filtrado en un vaso de 400mL, este filtrado puede usarse para el ensayo de cobre o zinc, (para el zinc, continuar a partir del punto 4 del procedimiento 7.3), lavar el precipitado 2 veces con porciones de 10ml de H2SO4 al 3% agitando y filtrando por decantación, luego pasar todo el precipitado al papel filtro con agua fría.

6º

Transferir el precipitado al beaker original, con ayuda de la pizeta.Agregar 10mL de solución buffer pH 5 y calentar en la plancha hasta que la solución hierba evitando salpicaduras. Sumergir el papel filtro y enjuagar con agua destilada hasta un volumen de 100mL.

7º

Agregar una pizca de ácido ascórbico y 5 gotas de Indicador Naranja de Xylenol o una pequeña cantidad del indicador sólido y valorar gota a gota con solución valorada de EDTA hasta viraje de rojo violáceo a amarillo limón .Anotar el volumen gastado .Calcular el % de Plomo en la muestra

FUNDAMENTO TEORICO

Muchos iones metálicos reaccionan con especies dadoras de pares de electrones formando compuestos de coordinación o complejos. La especie dadora se conoce como ligando y ha de disponer al menos de un par de electrones sin compartir para la formación del enlace.

Los iones metálicos son ácidos de Lewis, especies aceptoras de pares de electrones, y los ligandos son bases de Lewis. El agua, el amoniaco, el anión cianuro y los aniones haluro son ejemplos de ligandos que se enlazan al ión metálico a través de un solo átomo, por lo que se denominan ligandos monodentados. Los ligandos que se unen al metal a través de dos átomos se llaman ligandos bidentados, como la glicina o la etilendiamina.

La mayoría de los metales de transición se enlazan a seis átomos del ligando, cuando un ligando se enlaza al ión metálico a través de seis átomos se denomina ligando multidentado o ligando quelante. También se puede hablar de agentes quelantes tridentados, tetradentados, pentadentados y hexadentados. Se llama número de coordinación de un compuesto de coordinación al número de ligandos unidos al ión central.

Un mismo ión metálico puede presentar más de un número de coordinación, dependiendo de la naturaleza del ligando. Por otro lado, los complejos pueden presentar carácter catiónico, aniónico

o neutro. Se denomina valoración complexométrica o valoración de complejación a toda valoración basada en una reacción de formación de un complejo.

Los ligandos EDTA, DCTA, DTPA y EGTA forman complejos fuertes de estequiometria 1:1 con todos los iones metálicos independientemente de la carga del catión, excepto con los monovalentes como Li+, Na+ y K+. Los agentes quelantes son los valorantes empleados en valoraciones complexométricas ya que la reacción de complejación ocurre en una única etapa y no de forma gradual, como con los ligandos monodentados.

Equilibrios de formación de complejos .En las reacciones de formación de complejos un ión metálico M reacciona con un ligando L para formar el complejo ML. En estas reacciones las constantes de equilibrio son deformación y no de disociación como en los equilibrios ácido-base. Cuando el complejo tiene un número de coordinación mayor o igual a 2 podemos hablar de constantes de formación sucesivas (K). Los ligandos monodentados se agregan siempre en una serie de etapas sucesivas.

En el caso de los ligandos multidentados, el número de coordinación puede satisfacerse con un solo ligando o con varios ligandos agregados. Los equilibrios de formación de complejos también pueden escribirse como la suma de cada una de las etapas individuales, en su caso tendrán constantes de formación globales (β).

Salvo en para la primera etapa que corresponde a β1=K1, las constantes de formación globales son productos de las constantes de formación sucesivas de cada una de las etapas que dan lugar al producto. Para cada forma en la que puede encontrarse el metal en presencia del ligando (M, ML, ML2…) se puede determinar su valor de alfa, siendo «α» la fracción de la concentración total del metal que se encuentra en cada forma particular.

Así, αM es la fracción del metal total presente en equilibrio como metal libre; αML es la fracción del metaltotal presente en el equilibrio como ML, y así sucesivamente. La representación gráfica delos valores de α frente a logaritmo decimal negativo dela concentración del ligando, p[L],se denomina diagrama de distribución.

CALCULOS

RESULTADOS

A. Estandarización del EDTA con PbSO4

Datos:

V g(EDTA)=19,6mL

W PbSO4=0,2000g

Peq (PbSO 4)=303.27 g/mol

2

¿eq−gEDTA=¿eq−gPbSO4

N EDTA×V gEDTA=W PbSO 4

Peq(Pb SO4)

N EDTA×0,0196 L=0,2000 g

303.27 g/mol2

N EDTA=0,06729

Pero para hallar el título del EDTA expresado como g de Pb entre volumen gastado de EDTA,

necesito saber primero cuánto de Pb hay en la muestra, para esto:

W Pb=W PbSO4×

P . A (Pb)P .F (PbSO4)

W Pb=0,2000 g×207,2g /mol303,27 g/mol

W Pb=0,1366 g

Ahora, hallaremos el título del EDTA, para esto sabemos que trabajando con 0,1366 g de Pb,

utilizamos un volumen de EDTA de 19,6ml, entonces se expresa así:

T EDTA=0,1366g de Pb19,6mlde EDTA

T EDTA=0,00697 g /ml

B. Estandarización del EDTA con Zn

Se calcula los g de Zn que hay en una alícuota de 10ml de la solución estándar.

W Zn=0,3500 g×10mL100mL

W Zn=0,03500 g

Datos:

V g(EDTA)=15,9mL

W Zn=0,03500 g

Peq (Zn)=65,39g /mol

2

¿eq−gEDTA=¿eq−gZn

N EDTA×V gEDTA=W Zn

Peq(Zn)

N EDTA×0,0159L=0,03500g65,392

g /mol

N EDTA=0,0673

Ahora, hallaremos el título del EDTA, para esto sabemos que trabajando con 0,03500 g de Zn,

utilizamos un volumen de EDTA de 15,9 mL, entonces se expresa así:

T EDTA=0,03500 gde Zn15,9mLde EDTA

T EDTA=0,00220 g /ml

C. Análisis Quelatométrico de plomo en concentradosVolumen de EDTA gastado: 4.2mLW muestra = 0.1g

#Eq EDTA = #Eq Pb

N EDTA xVEDTA=w PbP .E

0.06733 x 4.2 x10-3 = w Pb207 .22

W Pb = 0.02929g

%Pb= W PbW muestra

x 100%

%Pb=0.02927g0.1g

x100%

W muestra V EDTA N EDTA W Pb % WPb0.1g 4.2 mL 0.06733N 0.02929g 29.29

%Pb= 29,27%

D. Análisis Quelatométrico de zinc en concentrados

#Eq EDTA = #Eq Zn

N EDTA xVEDTA=w ZnP . E

0.06733 x 6.3x10-3 = w Zn65 .392

W Zn = 0.013868g

% Zn= W ZnW muestra

x 100

% Zn=0.013868 g0.1 g

x 100%

% Zn = 13.868%

W muestra V EDTA N EDTA W Zn % WPb0.1g 6.3 mL 0.06733N 0.013868g 13.868%

CONCLUSIONES

*El naranja de xilenol es un indicador que se usa para la valoración del Pb y del zinc con el EDTA,porque su zona de viraje está entre 5 a 5.5 de pH, éste es el pH que se alcanza agregándole la solución amoniacal

*El ácido ascórbico agregado se utiliza para enmascarar el hierro.

*Para obtener la cantidad de zinc presente en la muestra se utiliza un regulador amoniacal que se usa para mantener el pH adecuado, donde se forman complejos aminos del zinc, que tiene suficiente estabilidad para evitar la precipitación del hidróxido del zinc, pero no son tan fuertes como para impedir su reacción con el indicador EDTA.

*El PbSO4 sirve como patrón primario para valorar el EDTA

RECOMENDACIONES

Se debe utilizar mascarilla ya que esta práctica es muy contamínate. Se utiliza el papel indicador pH- metro para controlar el PH. En la realización de esta práctica se debe tener mucho cuidado con la manipulación de

los reactivos ya que la mayoría de los que utilizamos en esta práctica son muy

peligrosas y los gases que estos expulsan son dañinos por lo cual se aconseja trabar

siempre bajo campana y con mucho cuidado.

Para encontrar el factor de la solución de EDTA se debe utilizar como muestra el zinc

metálico al 99.99 % ya que si no se utiliza esta muestra no se podrá calcular con

precisión el factor del EDTA.

En la titulación complexométrica es necesario controlar el pH añadiendo una solución

tampón a la muestra para ajustar el pH entre 5 y 6, antes de ser valorada.

Se debe trabajar con muestras de baja masa de 0.08 a 0.1g debido a que en la

sulfatación se desprenden gran cantidad de humos blancos contaminantes y que

retrasan nuestra práctica.

Para hacer la más rápida la filtración en la parte del zinc podemos utilizar varios equipos

además de trabajar en campana para no inhalar el olor de NH4OH.