Estequiometría: Titulación REDOX

1. Estequiometría: Titulación REDOX

2. Resumen

El tema principal del laboratorio fueron las titulaciones redox. Los objetivos principales fueron hallar las concentraciones molares de las soluciones pedidas, interpretar los cambios de colores según el estado de oxidación de un elemento, todo esto siguiendo las relaciones estequiométricas. Primero, realizamos una simulación de una titulación redox, haciendo uso de un simulador virtual, luego hicimos tres experimentos con permanganato de potasio, y bisulfito de sodio, a fin de hallar la molaridad de este último. Observamos que los cambios de colores son causados por los números de oxidación y que la molaridad era errónea. Nuestra conclusión fue que, los cambios de colores se explican por la oxidación o reducción

3. Introducción

Conocemos como titulación a un procedimiento cuantitativo analítico dentro del área de la química. Con la titulación se puede determinar la concentración desconocida en un líquido añadiéndole reactivos de un contenido conocido. La titulación es un procedimiento relativamente sencillo que no requiere un despliegue de aparatos técnicos para determinar la concentración de sustancias conocidas disueltas. Los instrumentos esenciales para la titulación son una bureta y un vaso de precipitados. La bureta contiene una solución volumétrica de la cual se conoce la concentración de la sustancia. En el vaso de precipitados se encuentra la solución con la concentración desconocida y un indicador para la detección del parámetro. Después de mezclar la solución volumétrica y la solución con la muestra en el vaso de precipitados es posible, en base al conocimiento del desarrollo químico de reacción y el consumo de la solución volumétrica, calcular la concentración de la solución con la muestra. Los diferentes procedimientos de titulación se pueden separar según los tipos de reacción químicos. Por ejemplo, existe la titulación ácido-base, la titulación redox o la titulación por precipitación. La titulación es aplicada en muchos ámbitos: En el análisis medioambiental, en el control de procesos, en el análisis farmacológico y forense, en el análisis de alimentos o también en la investigación.

La distribución de los equipos necesarios para la realización del proceso de titulación es la siguiente, por dar un ejemplo. (ver Figura 1)

[pic 1]

Figura 1. Distribución de materiales para una titulación química.

A su vez, este proceso se subdivide en tres, siendo las siguientes:

Titulación ácido-base: El fundamento de la titulación ácido-base es la reacción de neutralización entre ácidos y base. Como solución volumétrica se selecciona un ácido o base como complemento a la solución de prueba. Mediante la titulación se consigue una neutralización entre iones H3O+- y OH-. Si se alcanza el valor pH 7 la solución es neutra; añadiendo más solución volumétrica la solución de prueba se volverá más ácido o básico. Si se registra en una curva el desarrollo del valor pH a través de todo el desarrollo de la reacción, es posible determinar la cantidad a raíz del punto de equivalencia (valor pH 7).

Titulación redox: En la titulación redox se deja reaccionar la solución de prueba con una solución volumétrica oxidada o reducida. Se añade la solución volumétrica hasta que todas las sustancias que puedan reaccionar en la solución de prueba hayan sido oxidadas o reducidas. Solamente se consiguen resultados si el punto de saturación de la solución de prueba no se sobrepasa añadiendo más solución volumétrica. Por tanto, es imprescindible conocer el punto de saturación para determinar con precisión el valor de medición. Esto se consigue de forma muy precisa mediante indicadores químicos o potenciométricos.

Titulación por precipitación: La titulación por precipitación combina muy bien sustancias muy solubles con sustancias que no se diluyen tan bien. Se consigue obtener el resultado una vez que la reacción química se ha completado y sea claramente visible la caída de la sustancia que se diluye con dificultad.1

En una titulación se trabajan con dos soluciones, aquella que se encuentra en la bureta recibe el nombre de agente titulante, y al volumen usado se le conoce como gasto, es de esta sustancia de la que conocemos su concentración (molaridad). La solución con concentración desconocida se conoce como analito, y al volumen usado se le llama alícuota.

A su vez, la concentración de estas sustancias se mide con la molaridad, que es la cantidad de una sustancia en un cierto volumen de solución. La molaridad se define como los moles de un soluto por litro de solución, y se representa con una “M”. Así, su ecuación es la siguiente:

M = moles de soluto / litros de solución

Además, para conocer la relación entre el número de moles de las soluciones con las que se trabaja, se debe realizar primero el balanceo de la ecuación química correspondiente, que en este caso deberá ser mediante el método ion-electrón.

Con estos conceptos, podemos determinar una fórmula para hallar la concentración de la solución correspondiente. Supongamos que tenemos dos soluciones: la solución A vendría a ser nuestro agente titulante, y la solución B el analito. Conociendo los componentes de una titulación, podemos definir lo siguiente:

N° moles de A = NA = MA x GastoA

N° moles de B = NB = AlícuotaB x MB

Además, consideremos que nuestra ecuación química es la siguiente:

xA + yB 🡪 C + D

Entonces, la relación entre el número de moles de ambas soluciones, a fin de que reaccionen por completo, será la siguiente:

[pic 2]

Y considerando lo planteado anteriormente, para hallar la molaridad de la solución desconocida, en el caso que fuera, podríamos hacerlo reemplazando datos y reescribiendo la siguiente ecuación, que además es con la que trabajaremos en nuestro laboratorio:2

[pic 3]

Teniendo claro lo anterior descrito, dimos inicio a nuestra sesión de laboratorio.

Primero hicimos uso de un simulador, que representaba virtualmente al procedimiento de titulación, midiendo el volumen de una bureta y la cantidad de soluciones utilizadas. Haciendo uso de los datos obtenidos obtuvimos y verificamos la molaridad de la solución requerida.

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