TITULACIONES POTENCIOMETRICAS

PRÁCTICA 24

TITULACIONES POTENCIOMETRICAS

INTRODUCCIÓN

Una valoración potenciométrica, al igual que una volumétrica, consiste en adicionar un reactivo de concentración conocida a una disolución problema, con la intención de determinar la concentración de esta última. Sin embargo, a diferencia de la titulación volumétrica, en la valoración potenciométrica se determina el punto final utilizando un electrodo sensible a la especie de interés, no una sustancia indicadora. Así por ejemplo, el punto final de una valoración ácido-base puede detectarse con un electrodo de vidrio sensible al pH, en lugar de hacerlo con fenolftaleína.

Durante las valoraciones se mide el cambio en el potencial de un electrodo indicador (con respecto a un electrodo de referencia) en función del volumen de reactivo añadido. Como no se miden potenciales absolutos, sino cambios en el potencial, no se hace necesario tomar en cuenta los potenciales de unión líquida o los coeficientes de actividad. Al igual que en las titulaciones volumétricas, se puede construir una curva teórica que representa la valoración potenciométrica.

En este tipo de titulación se desarrollan una o varias reacciones electroquímicas indicadoras de la actividad de alguna de las especies que participa en la reacción. El potencial medido varía en el curso de la valoración conforme se adicione agente titulante, y el punto de equivalencia viene indicado por un punto singular en la curva de valoración E vs volumen. El punto final de una valoración potenciométrica es determinado cuando se registra un salto en el valor del potencial de la celda.

Es conveniente trabajar con normalidades, puesto que existe una gran gama de reacciones redox con diferentes números de electrones. Al trabajar con normalidades se asegura que la reacción sea equivalente a equivalente.

Se pueden distinguir dos tipos de valoraciones redox:

a) Valoraciones simétricas: son aquellas donde tanto el agente oxidante como el reductor experimentan un cambio “simétrico” de electrones; es decir, transfieren el mismo número de electrones. Por ejemplo, en la titulación de Fe2+ con Ce4+ ambas especies participan con un número idéntico de electrones.

Fe2+  Fe3+ + 1e- (24.1)

Ce4+ + 1e  Ce3+ (24.2)

Fe2+ + Ce4+  Fe3+ + Ce3+ (24.3)

La Figura 24.1a muestra el comportamiento típico de una valoración simétrica.

(a)

(b)

Figura 24.1. Comportamientos típicos de las titulaciones potenciométricas a) simétrica y b) asimétrica.

b) Valoraciones asimétricas: en las que las especies participantes experimentan cambios asimétricos de electrones. Un ejemplo de este tipo es la titulación de Fe2+ con MnO4-:

Fe2+  Fe3+ + 1e- x 5 (24.4)

MnO4- + 5 e- + 8 H+  Mn2+ + 4 H2O x 1 (24.5)

5 Fe2+  5 Fe3+ + 10 e- (24.6)

MnO4- + 10 e- + 8 H+  Mn2+ + 4 H2O (24.7)

5 Fe2+ + MnO4- + 8 H+  5 Fe3+ + Mn2+ + 4 H2O (24.8)

En la Figura 24.2b se muestra el comportamiento típico de una valoración asimétrica.

Las titulaciones potenciométricas también se pueden utilizar en reacciones de neutralización y formación de complejos, por cuanto se puede seguir la misma utilizando un electrodo adecuado. En el caso de las de neutralización se puede utilizar un pH-metro, y en las de formación de complejos un electrodo específico como el de cobre.

El EDTA es un agente quelatante de cationes metálicos polivalentes; dos de los cationes metálicos que forman complejos con este quelante son el Cu2+ y el Fe3+. Estos dos cationes se pueden experimentar utilizando disoluciones de los cloruros correspondientes, CuCl2 y FeCl3. Los máximos de absorbancia (máx) reportados para dichas sales son, 400 nm para el FeCl3 y, 750 nm para el CuCl2.

OBJETIVOS

24.1. Ilustrar el proceso de titulación potenciométrica para dos sistemas redox: simétrico y asimétrico.

24.2. Ilustrar el proceso de titulación potenciométrica para la formación de un complejo de coordinación.

24.3. Ilustrar el uso de dispositivos eléctricos para estudiar sistemas químicos.

SECCIÓN EXPERIMENTAL

Experimento 1: Valoración potenciométrica de Fe(II) con Ce(IV).

Reactivos

Sulfato de hierro (II) y amonio, CH2(CO2H)2

Acido sulfúrico concentrado, H2SO4

Sulfato de cerio (IV), Ce(SO4)2

Procedimiento

El siguiente procedimiento

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