PRACTICA Nº 2 TITULACION REDOX

PRACTICA Nº 2

TITULACION REDOX

1. OBJETIVOS

Afianzar los conceptos teóricos sobre las reacciones de óxido-reducción mediante la valoración del permanganato de potasio (KMnO4) y continuar el entrenamiento en las técnicas de análsis volumétrico.

2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Existe un gran número de reacciones químicas que se producen con transferencia de electrones de un reactivo a otro. A estos cambios químicos se les da el nombre de reacciones de óxido reducción. El ajuste de ecuaciones que representan estas reacciones se puede realizar fácilmente en buen número de casos, pero en otras resulta bastante complejo. Ante esta situación, los químicos se dieron a la tarea de desarrollar ciertos métodos basados en las relaciones inherentes al proceso de óxido reducción. Por tal motivo es de utilidad para la escritura e igualación de esas ecuaciones hacer una breve revisión de los principios de esas relaciones.

Aunque seria imponente un catálogo completo de todas las sustancias que han sido propuestas como reactivo para oxidaciones o reducciones cuantitativas, la mayoría de las reacciones redox de importancia analítica son realizadas con un número relativamente pequeño de reactivos como el permanganato de potasio (KMnO4).

Consideraremos también un importante grupo de sustancias que son usadas en el pretratamiento de las disoluciones antes de su valoración con agente oxidante o reductor patrón.

La reducción es la ganancia de electrones por parte de un ion, átomo o molécula y la oxidación la pérdida de electrones. Es evidente que los procesos de oxidación y reducción se producen simultáneamente por esta razón la pérdida de electrones de un elemento debe estar acompañada de la ganancia de los mismos por otro elemento. Esto determina la relación entre los reactivos y es de gran ayuda en la igualación de ecuaciones.

Para precisar los electrones perdidos o ganados por un átomo en una molécula, ion complejo o en estado elemental, se le asigna arbitrariamente un número entero, llamado número de oxidación.

Este número representa el estado de oxidación del átomo y es una medida del número de electrones ganados o perdidos por él en una reacción de óxido reducción.

Las siguientes reglas pueden ayudar a la escritura y ajuste de ecuaciones:

1. Las ecuaciones deben ser igualadas en cuanto a átomos y en cuanto a cargas.

2. Una disminución en el número de oxidación implica una ganancia de electrones y un aumento de su valor significa una perdida de electrones.

3. El número de oxidación para todo elemento en estado libre (no combinado) es cero.

4. El número de oxidación del hidrogeno es +1 con excepción de los hidruros metálicos donde su valor es de -1.

5. El número de oxidación de los metales alcalinos (Li, Na, K, Rb y Cs) es +1.

6. El número de oxidación de los metales alcalinoterreos (Mg, Ca, Sr y Ba) es +2.

7. En los iones simples, el número de oxidación es igual a su carga.

8. El número de oxidación para el oxígeno con muy ligeras excepciones es de -2.

9. La suma de los números de oxidación de un ion complejo es igual a la carga neta de toda partícula.

10. En una fórmula la suma algebraica de los números de oxidación es igual a cero.

Agente volumétrico oxidante

El permanganato de potasio es probablemente el más ampliamente usado de todos los agentes oxidantes volumétricos. Es un oxidante poderoso y fácil de adquirir a bajo costo. El color intenso del ion permanganato es suficiente para señalar el punto final en la mayoría de las valoraciones y esto elimina la necesidad de un indicador. Varias desventajas acompañan el uso del reactivo. La tendencia del permanganato a oxidar al ion cloruro impide el uso del ácido clorhídrico como forma de disminuir el pH del medio de reacción y obliga a usar otros ácidos como el sulfúrico.

El KMnO4 es un oxidante fuerte, el cual en medio ácido, se reduce según la ecuación:

MnO4¯ + 8 H+ + 5 e¯ ---------------------► Mn+2 + 4 H2O

El manganeso pasa del estado de oxidación +7 a +2 al captar 5 e¯. El potencial redox de esta pareja es E°: 1.51 ev.

El permanganato de potasio cambia su concentración en una solución debido a que se reduce lentamente en presencia de MnO2. Este compuesto es un contaminante presente en el KMnO4 sólido y también es el resultado de la oxidación de la materia orgánica presente en el agua usada en la preparación de la solución. Las soluciones de KMnO4 se filtran con lana de vidrio cierto tiempo después de su preparación para permitir la completa oxidación de los contaminantes y remover el MnO2 presente antes de su valoración.

Para valorar la solución de permanganato de potasio se usa un agente reductor como el ácido oxálico el cual se oxida conforme a la siguiente la ecuación:

H2C2O4 ---------------------► 2 CO2 + 2 H+ + 2e¯

En esta práctica el H2C2O4 se valora previamente con una solución patrón de NaOH usando fenolftaleina como indicador (titulación Acido-Base). La reacción de neutralización conduce a la formación de oxalato de sodio y agua como se indica en la siguiente ecuación:

H2C2O4 + 2 NaOH ---------------------► Na2C2O4 + 2 H2O

Los pesos equivalentes del H2C2O4 en la reacción de neutralización con NaOH y en la reacción redox con el KMnO4 son iguales y por eso la normalidad de la solución de H2C2O4 en ambas valoraciones será la misma.

Escogencia del indicador

Como se sabe el permanganato de potasio imparte a sus soluciones un color morado mientras que el ion manganeso es incoloro en solución. Tampoco el acido oxálico presenta coloración. Esto nos indica que si se coloca en el matraz erlenmeyer el permanganato de potasio y en la bureta el ácido oxálico no hace falta utilizar indicador ya que el punto de equivalencia se producirá cuando la solución pase de morada a transparente.

Las reacciones de oxidación del permanganato comienzan lentamente pero son catalizadas por el ion manganeso que se va formando. Por lo tanto, es necesario calentar la solución antes de efectuar la titulación. Recuerde que el medio debe ser acidulado con ácido sulfúrico, para que la reacción pueda producirse.

3. PRELABORATORIO

El estudiante debe estar familiarizado con los conceptos de oxidación, reducción, agente oxidante

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