Aplicación De La Potenciometria Acido-Base Y Potenciometria Redox

APLICACIÓN DE LA POTENCIOMETRIA ACIDO-BASE Y POTENCIOMETRIA REDOX. EN LA DETERMINACIÓN DE CARBONATO Y BICARBONATO Y DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HIERRO EN UNA MUESTRA.

IMPLEMENTATION OF THE ACID-BASE POTENTIOMETRY AND POTENTIOMETRIC REDOX. IN THE DETERMINATION OF CARBONATE AND BICARBONATE, AND DETERMINATION OF IRON IN A SAMPLE

JUAN DAVID QUINTERO-RAMIREZ

Estudiante de Ingeniería Biológica, Universidad Nacional De Colombia, judquinterora@unal.edu.co

RESUMEN: La potenciometría como técnica electro analítica permite calcular las concentraciones del analito que se quiere estudiar, en este caso fue utilizada para calcular la concentración de carbonato y bicarbonato en una muestra mediante Potenciometria acido base, el cálculo del punto de equivalencia, los Ka Acido Carbónico (H2CO3) permitieron determinar la composición porcentual de Carbonato (CO3=) y Bicarbonato (HCO3-) en una muestra a partir de los valores de la gráfica. Con la Potenciometria redox se pretendió calcular la cantidad de hierro presente en la muestra estudiada. El uso de este método trae consigo una serie de ventajas frente a otras técnicas existente para realizar este tipo de análisis, estas ventajas son: técnica simple, amplio rango de concentración lineal, rapidez de respuesta, instrumentación de bajo coste, no se ve afectada por la turbidez o color de la muestra, no requiere cálculos complicados. Hacen de esta técnica muy atractiva para la utilización en los laboratorios con fin industrial, investigativos o educativos.

Palabras claves: Potenciometria, analito, Potenciometria acido base, Potenciometria redox.

ABSTRACT: the Potentiometry as electro analytical technical to calculate the concentrations of the analyte to be studied in this case was used to calculate the concentration of carbonate and bicarbonate in a sample by potentiometric acid-based, calculating the equivalence point, the Ka Carbonic acid, allowed to determine the percentage composition of carbonate and bicarbonate in a sample from the values of the graph. With redox Potentiometry was intended to calculate the amount of iron present in the simple. Using this method brings a number of advantages over other existing techniques for performing this type of analysis, these advantages are: simple technique, linear concentration range, fast response, low cost instrumentation, is not affected by turbidity or color of the sample, does not require complicated calculations. Make this very attractive for use in educational laboratories technique.

Keys Words: potentiometria, analyte, Potentiometry acid base, Potentiometry redox.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la técnica analítica llamada titulación potenciométrica consiste en medir el potencial del eléctrico (mV o pH) en una solución por medio de un electrodo, en función del volumen adicionado del agente valorante. La Detección potenciométrica basada en electrodos selectivos de iones (ISE) es un método sencillo que ofrece grandes ventajas, como la alta velocidad de proceso de medición, la selectividad razonable, amplio rango dinámico lineal y bajo costo. Debido a su selectividad, pequeño tamaño, portabilidad y bajo costo, los sensores potenciométricos son instrumentos que se aplica con alta eficiencia en análisis químicos y clínicos. [1] El potencial que se mide se puede transformar a unidades de concentración de una especie en solución. Este método tiene la ventaja de que el punto de equivalencia se determina con mayor precisión, esto porque al hacer valoraciones que involucren directamente indicadores visuales se lleva consigo un error mucho mayor, y además el método potenciométrico posee menor incertidumbre en la medida de un potencial o de un pH.

En toda valoración potenciométrica se debe graficar una curva de los valores de pH versus mL del valorante para poder determinar el punto de equivalencia, el cual se basa en los cambios abruptos de pH que suceden en las proximidades de dicho punto. Después de construida la curva de valoración, el punto de equivalencia se puede hallar tomando el volumen correspondiente al punto medio de la porción ascendente o descendente de la curva o tomando como segundo punto de equivalencia el volumen correspondiente al punto medio de la segunda porción ascendente o descendente de la curva en caso de que el analito sea diprótico.

La Potenciometria redox es una técnica basada en una reacción redox entre el analito (la sustancia cuya concentración queremos conocer) y la sustancia valorante.

El nombre volumetría hace referencia a la medida del volumen de las disoluciones empleadas, que nos permite calcular la concentración buscada. En una valoración redox a veces es necesario el uso de un indicador redox que sufra un cambio de color y/o de un potenciómetro para conocer el punto de equivalencia o punto final. En otros casos las propias sustancias que intervienen experimentan un cambio de color que permite saber cuándo se ha alcanzado ese punto de equivalencia entre el número de moles de oxidante y de reductor, como ocurre en las iodometrías o permanganometrías.

El electrodo que se utilice en el estudio es de gran importancia, pues existen diferencias significativas en su utilidad dependiendo del analito que se desee estudiar, a continuación una breve información sobre las clases de electrodos que podemos encontrar y su utilidad.

Para las Valoraciones ácido-base en la mayoría de este tipo de valoraciones se utiliza un electrodo de vidrio como indicador y un electrodo de calomelano como electrodo de referencia. Se representa el pH=f (ml de valorante añadidos). Los límites que se requieren para obtener un punto final detectable son. [6]

Para un ácido: pKa < 8 y para base: pKb < 8

Para una sal de ácido débil: pKa>4

Para distinguir un ácido débil y un ácido fuerte, o bien una base débil y una base fuerte:

pKfuerte /pKdébil > 103

Se puede describir la potenciometría simplemente como la medición de un potencial en una celda electroquímica.

Electrodos de Referencia

En muchas aplicaciones es deseable que el potencial de media celda de uno de los electrodos sea conocido, constante y completamente insensible a la composición de la solución en estudio. Un electrodo con estas características, se denomina electrodo de referencia. [8]

Un electrodo de referencia debe ser fácil de montar, proporcionar potenciales reproducibles y tener un potencial sin cambios Dos electrodos comúnmente utilizados que satisfacen estos requisitos son el Electrodo de Calomelano y el Electrodo de Plata-Cloruro de Plata.

Electrodo de Plata-Cloruro de Plata

Consta de un electrodo de plata sumergido en una solución de cloruro de potasio saturada también de cloruro de plata cuya media reacción es

AgCl(s) + e ←→ Ag(s) + Cl−

Normalmente, este electrodo se prepara con una solución saturada de cloruro de potasio, siendo su potencial a 25°C de +0,197 V respecto al electrodo estándar de hidrógeno.

Electrodos Indicadores

Junto con el electrodo de referencia se utiliza un electrodo indicador cuya respuesta depende de la concentración del analito. Los electrodos indicadores para las medidas potenciométricas son de dos tipos fundamentales, denominados metálicos y de membrana.

Electrodos redox: electrodos que responden al potencial redox de una disolución formada por una o más parejas redox. Los más utilizados son aquellos constituidos por oro, platino, paladio u otros metales inertes. Estos electrodos actúan como una fuente o como un sumidero de los electrones transferidos desde un sistema redox presente en la disolución. [2]

Electrodos de primera clase: están formados por un metal en contacto con una disolución que contiene sus iones. Por ejemplo un hilo de plata en una disolución de nitrato de plata. El potencial del electrodo responde a la actividad de los iones plata en disolución, entre otros. [3]

Estos electrodos no son muy utilizados en el análisis potenciométrico porque presentan una serie de inconvenientes tales como:

* No son muy selectivos ya que responden no sólo a sus propios cationes sino también a otros cationes más fácilmente reducibles.

* Algunos de estos electrodos metálicos tan sólo se pueden utilizar en disoluciones básicas o neutras ya que en disoluciones ácidas se disuelven.

* Algunos metales se oxidan tan fácilmente que su uso queda restringido a disoluciones previamente desairadas, esto es, disoluciones a las que previamente se las ha eliminado el oxígeno.

* Ciertos metales, tales como hierro, cromo, cobalto y níquel no proporcionan potenciales reproducibles.

Electrodos de segunda clase: están formados por un metal en contacto con una disolución saturada de una de sus sales poco solubles. Se basan en la propiedad de que algunos metales no sólo responden hacia sus propios cationes, sino que también son sensibles a la actividad de aniones que forman precipitados poco solubles o complejos estables con dichos cationes están formados por un metal en contacto con una disolución saturada de una de sus sales poco solubles. Se basan en la propiedad de que algunos metales no sólo responden hacia sus propios cationes, sino que también son sensibles a la actividad de aniones que forman precipitados poco solubles o complejos estables con dichos cationes. Por ejemplo, el potencial de un electrodo de plata será una medida reproducible de la actividad del ión cloruro en una solución

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