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Previo practica 4. Determinación de concentraciones y las diversas maneras de expresarla. Segunda Parte: Titulaciones redox.

Laboratorio de Química General II

Previo practica 4. Determinación de concentraciones y las diversas maneras de expresarla. Segunda Parte: Titulaciones redox.

Objetivos:  

Determinación de la concentración exacta de H2O2 en una muestra comercial de agua oxigenada. Determinar la composición de una sal ferrosa.

Introducción: Una valoración redox se basa en una reacción de óxido-reducción entre el analito y el titulrante. Se considera como reacciones redox, o de oxidación reducción a aquellas en las que cambia el estado o grado de oxidación de las especies reaccionantes porque se produce un intercambio de electrones entre los reactivos.  El número de oxidación puede definirse como la carga real o virtual que tienen las especies químicas (átomos, moléculas, iones) que forman las sustancias puras. Esta carga se determina con base en la electronegatividad. Para que se produzca una reacción redox es necesario la presencia de una especie que ceda electrones (reductor) y otra especie que acepte electrones (oxidante). Tras la reacción redox, el reductor se transforma en su forma oxidada y el oxidante en su forma reducida: 𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎𝑛𝑡𝑒 1 + 𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 2 ⇌ 𝑅𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 1 + 𝑂𝑥𝑖𝑑𝑎𝑛𝑡𝑒 2 Perdida de electrones. Oxidacion

Aumento del numero de oxidacion.

Ganancia de electrones. Reduccion

Gana de electrones. Agente oxidante

Disminuye su numero de oxidacion.

Disminucion del numero de oxidacion.

Pierde de electrones. Agente reductor

Aumenta su numero de oxidacion.

El permanganato potásico (KMnO4), es un poderoso oxidante en disoluciones ácidas o neutras, además la ventaja de que sus disoluciones poseen una coloración muy intensa, mientras la forma que adopta al reducirse en medio ácido, el Mn2+, es prácticamente incoloro. Cuando se utiliza como titulante se le conoce como permanganimetría, y se utiliza para la determinación de minerales (Fe2+, Ca2+), H2O2, etc. El peróxido de hidrogeno (H2O2) es un poderoso oxidante Sin embargo, cuando el peróxido de hidrógeno se usa con oxidantes más fuertes, puede actuar como un agente reductor de fuerza media. Las sales ferrosas que son reductores de fuerza media, se añaden usualmente como cantidad media en exceso de su disolución patrón en forma de FeSO4 * [NH4]2SO4 * 6H2O pesado en exceso. El exceso se determina después por valoración con un oxidante. Cuando la muestra cuya concentración exacta se desea determinar no tiene propiedades ácido-base, pero la muestra problema es capaz de oxidarse, será posible determinar su concentración mediante una valoración con un oxidante fuerte. La normalidad de un reactivo depende del número de electrones que participan en la reacción y es igual a la molaridad por el número de electrones que ese reactivo intercambia durante la reacción. Características que debe poseer la reacción de óxido-reducción.

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Completa: el oxidante o reductor ha de ser lo bastante fuerte para que la reacción con el analito sea completa. Única: el oxidante o reductor no ha de ser tan enérgico que pueda reaccionar con cualquiera de los componentes de la solución que se valora, excepto con el analito. Rápida: La reacción debe ocurrir a una velocidad conveniente. Las reacciones redox son en general lentas, por lo que debe trabajarse en caliente o en presencia de catalizadores para aumentar la velocidad de reacción. Punto final: se debe disponer de una técnica que permita determinar cuándo la reacción entre el analito y el agente titulante se ha completado.

Diagrama de flujo: Primera parte:

Segunda parte:

Cuestionario previo: 1. ¿Qué es un patrón primario? Sustancia utilizada como referencia al momento de hacer una valoración o estandarización. Usualmente son sólidos que cumplen con las siguientes características: a) Tienen composición conocida.

Previo practica 4. Determinación de concentraciones y las diversas maneras de expresarla. Segunda Parte: Titulaciones redox. b) Elevada pureza. c) Estable a temperatura ambiente. d) Ser soluble en agua. e) Debe ser posible su secado en estufa. f) No debe absorber gases. g) Reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante. h) Peso equivalente grande. 2. Escribe una “V” si el enunciado es verdadero y una “F” si es falso. En caso de que sea falso, justifica tu respuesta. Enunciado F/V Justificación F Un reductor pierde electrones. a) Un reductor gana electrones. V b) La oxidación es una pérdida de electrones. F El elemento que se reduce disminuye c) Si un elemento se reduce, aumenta su número de oxidación. su número de oxidación. F El agente oxidante se reduce. d) Durante una reacción de óxidoreducción, el oxidante se oxida. V e) Una reducción es una ganancia de electrones. V f) Un elemento en su forma más oxidada, es un reductor. V g) Un aceptor de electrones es un oxidante. V h) Un donador de electrones se oxida. V i) El sodio metálico es un reductor muy fuerte. V j) El F- es un muy buen oxidante 3. La reacción de óxido-reducción entre los iones Fe2+ y MnO4- en medio ácido, produce Mn2+ y Fe3+. Escribe esta ecuación iónica y balancéala paso a paso en el siguiente espacio, mediante el método del ion-electrón. 𝟓 [𝑭𝒆𝟐+ → 𝑭𝒆𝟑+ + 𝟏𝒆− ] ⇒ 𝑶𝒙𝒊𝒅𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 + 𝟏 [𝟓 𝒆 + 𝟖 𝑯+ + 𝑴𝒏𝑶𝟒 − → 𝑴𝒏𝟐+ + 𝟒 𝑯𝟐 𝑶] ⇒ 𝑹𝒆𝒅𝒖𝒄𝒄𝒊𝒐𝒏 𝟓 𝑭𝒆𝟐+ + 𝟓 𝒆+ + 𝟖 𝑯+ + 𝑴𝒏𝑶𝟒 − → 𝟓 𝑭𝒆𝟑+ + 𝟓𝒆− + 𝑴𝒏𝟐+ + 𝟒 𝑯𝟐 𝑶 𝟓 𝑭𝒆𝟐+ + 𝟖 𝑯+ + 𝑴𝒏𝑶𝟒 − → 𝟓 𝑭𝒆𝟑+ + 𝑴𝒏𝟐+ + 𝟒 𝑯𝟐 𝑶 4. Completa la ecuación iónica anterior y escribe la ecuación química entre el sulfato de hierro (II) y el permanganato de potasio en presencia de ácido sulfúrico (NOTA: multiplica x2 cada uno de los coeficientes estequiométricos de la ecuación iónica antes de completar la ecuación). 𝟏𝟎 𝑭𝒆𝑺𝑶𝟒 + 𝟐 𝑲𝑴𝒏𝑶𝟒 + 𝟖 𝑯𝟐 𝑺𝑶𝟒 → 𝟓 𝑭𝒆𝟐 (𝑺𝑶𝟒 )𝟑 + 𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒 + 𝟐 𝑴𝒏𝑺𝑶𝟒 + 𝟖 𝑯𝟐 𝑶

5. Escribe completa y balanceada por el método del ion-electrón la ecuación química entre el permanganato de potasio con el agua oxigenada, en presencia de ácido sulfúrico. + − + 𝟔+ 𝟐− 𝟐− − 𝟐− 𝟔+ 𝟐− 𝟐− 𝟐− 𝑲 (𝑴𝒏𝟕+ 𝑶𝟐− → 𝑴𝒏𝟐+ (𝑺𝟔+ 𝑶𝟐− + 𝑲+ + 𝑶𝟎𝟐 + 𝑯+ 𝟒 ) + 𝑯𝟐 𝑶𝟐 + 𝑯𝟐 (𝑺 𝑶𝟒 ) 𝟒 ) 𝟐 (𝑺 𝑶𝟒 ) 𝟐𝑶 𝟐 [𝟓 𝒆− + 𝟖 𝑯+ + 𝑴𝒏𝑶𝟒 − → 𝑴𝒏𝟐+ + 𝟒 𝑯𝟐 𝑶] +

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𝟓 [𝑯𝟐 𝑶𝟐 → 𝑶𝟐 + 𝟐 𝑯+ + 𝟐𝒆− ] 𝟏𝟎 𝒆− + 𝟏𝟔 𝑯+ + 𝟐 𝑴𝒏𝑶𝟒 − + 𝟓 𝑯𝟐 𝑶𝟐 → 𝟐 𝑴𝒏𝟐+ + 𝟖 𝑯𝟐 𝑶 + 𝟓 𝑶𝟐 + 𝟏𝟎 𝑯+ + 𝟏𝟎 𝒆− 𝟔 𝑯+ + 𝟐 𝑴𝒏𝑶𝟒 − + 𝟓 𝑯𝟐 𝑶𝟐 → 𝟐 𝑴𝒏𝟐+ + 𝟖 𝑯𝟐 𝑶 + 𝟓 𝑶𝟐 𝟐 𝑴𝒏𝑶𝟒 + 𝟓 𝑯𝟐 𝑶𝟐 + 𝟑 𝑯𝟐 𝑺𝑶𝟒 → 𝟐 𝑴𝒏𝑺𝑶𝟒 + 𝟖 𝑯𝟐 𝑶 + 𝟓 𝑶𝟐 + 𝑲𝟐 𝑺𝑶𝟒 Información de seguridad de reactivos: H2SO4 (Ácido sulfúrico). Masa molecular: 98.1 g/mol. Punto de ebullición (se descompone): 340°C. Punto de fusión: 10°C. Densidad: 1.8 g/m3. Solubilidad en agua: Miscible Identificación de los peligros Indicación de peligro Clase de peligro H290 Puede ser corrosivo para los metales. H314 Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves. P305 + P351 + P338 En caso de contacto con los ojos: Enjuagar con agua cuidadosamente durante varios minutos. Quitar las lentes de contacto cuando estén presentes y pueda hacerse con facilidad. Proseguir con el lavado. P301 + P330 + P331 En caso de ingestión: Enjuagarse la boca. No provocar el vómito. P309 + P310 En caso de exposición o malestar: Llamar inmediatamente a un médico. Código NFPA: H3; F0; R2; W KMnO₄ (Permanganato de potasio). Masa molecular: 158 g/mol. Punto de ebullición: >240°C. Punto de fusión: 50°C. Densidad: 2.7 g/m3. Solubilidad en agua: 65 g/l pH: 7-9. Indicación de peligro H272 H302

H410 P220 P273 P280

Identificación de los peligros Clase de peligro Puede agravar un incendio; comburente. Nocivo en caso de ingestión Muy tóxico para los organismos acuáticos, con efectos nocivos duraderos. Mantener alejado de la ropa y otros materiales combustibles. Evitar su liberación al medio ambiente. Llevar guantes/gafas de protección. Código NFPA: H1; F0; R0.

Previo practica 4. Determinación de concentraciones y las diversas maneras de expresarla. Segunda Parte: Titulaciones redox. H2O2 (Peróxido de hidrogeno.). Masa molecular: 34,01 g/mol. Punto de ebullición: 120°C. Punto de fusión: -56 °C. Densidad: 1,195 g/cm³. Solubilidad en agua: Completamente miscible en agua pH: < 2 Identificación de los peligros Indicación de peligro Clase de peligro H272 Puede agravar un incendio; comburente. H302 Nocivo en caso de ingestión H314 Provoca quemaduras graves en la piel y lesiones oculares graves. H332 Nocivo si se inhala H335 Puede irritar las vías respiratorias. H401 Tóxico para los organismos acuáticos. P210 Mantener alejado del calor, superficies calientes, chispas, llamas al descubierto y otras fuentes de ignición. No fumar. P260 No respirar humos, gases, nieblas, vapores o aerosoles. P273 No dispersar en el medio ambiente. P280 Usar guantes, ropa y equipo de protección para los ojos y la cara P301 + P330 + P331 En caso de ingestión: Enjuagarse la boca. No provocar el vómito. P303 + P361 + P353 En caso de contacto con la piel: Quitar inmediatamente toda la ropa contaminada. Enjuagar la piel con agua o ducharse. P304 + P340 En caso de inhalación: Transportar a la persona al aire libre y mantenerla en una Posición que le facilite la respiración. P305 + P351 + P338 En caso de contacto con los ojos: Enjuagar con agua cuidadosamente durante varios minutos. Quitar las lentes de contacto cuando estén presentes y pueda hacerse con facilidad. Proseguir con el lavado. P310 Llamar inmediatamente a un médico. P370 + P378 En caso de incendio: Utilizar niebla de agua, espuma, polvo químico seco o dióxido de carbono (CO₂) para la extinción. P501 Eliminar el contenido/ recipiente conforme a la reglamentación nacional/ internacional Código NFPA: H3; F0; R3 (NH4)2Fe(SO4)2*6H2O (Sulfato ferroso amoniacal hexahidratado) Masa molecular: 392,14 g/mol. Punto de ebullición (se descompone): 100°C. Punto de fusión: N/A. Densidad: 1,86 g/m3. Solubilidad en agua: 269 g/L.

Previo practica 4. Determinación de concentraciones y las diversas maneras de expresarla. Segunda Parte: Titulaciones redox.

Indicación de peligro H302 H315 H319 P273 P280 P305 + P351 + P338

P301 + P312 P330 P402 P233 P501

Identificación de los peligros Clase de peligro Nocivo en caso de ingestión. Provoca irritación cutánea. Provoca irritación ocular grave. Evitar su liberación al medio ambiente. Llevar guantes/ropa protectora/ gafas/ máscara de protección. En caso de contacto con los ojos: Enjuagar con agua cuidadosamente durante varios minutos. Quitar las lentes de contacto cuando estén presentes y pueda hacerse con facilidad. Proseguir con el lavado. En caso de ingestión: Llamar a un centro de toxicología/médico si la persona se encuentra mal. Enjuagarse la boca. Almacenar en un lugar seco. Mantener el recipiente herméticamente cerrado. Eliminar el contenido/ el recipiente de acuerdo con leyes federales, estatales y locales. Código NFPA: H2; F0; R0

FeSO4* 7 H2O (Sulfato ferroso heptahidratado). Masa molecular: 278 g/mol. Punto de ebullición (se descompone): >300 °C. Punto de fusión: >60 °C. Densidad: 1,89 g/m3. Solubilidad en agua: ~ 400 g/L Identificación de los peligros Indicación de peligro Clase de peligro H302 Nocivo en caso de ingestión H315 Provoca irritación cutánea H319 Provoca irritación ocular grave P280 Llevar guantes/gafas de protección. P305+P351+P338 En caso de contacto con los ojos: Enjuagar con agua cuidadosamente durante varios minutos. Quitar las lentes de contacto cuando estén presentes y pueda hacerse con facilidad. Proseguir con el lavado. P332+P313 En caso de irritación cutánea: Consultar a un médico. Código NFPA: H2; F0; R1 FeCl2* 6H2O (Cloruro férrico hexahidratado). Masa molecular: 270.30 g/mol. Punto de ebullición: N/A Punto de fusión: 37 ℃. Densidad: 1,82 g/m3. Solubilidad en agua: 920 g/L

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Indicación de peligro H302 H315 H318 P280 P302 + P352 P305 + P351 + P338

P313

Identificación de los peligros Clase de peligro Nocivo en caso de ingestión. Provoca irritación cutánea. Provoca lesiones oculares graves. Llevar gafas de protección. En caso de contacto con la piel: Lavar con agua y jabón abundantes. En caso de contacto con los ojos: Enjuagar con agua cuidadosamente durante varios minutos. Quitar las lentes de contacto cuando estén presentes y pueda hacerse con facilidad. Proseguir con el lavado. Consultar a un médico. Código NFPA: H3; F0; R0

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