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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(UNIVERSIDAD DEL PERU DECANA DE AMERICA)

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

ESCUELA ACADMEICO PROFESIONAL DE QUIMICA

LABORATORIO DE QUIMICA GENERAL AII

PRACTICA N°4

TEMA: TITULACION REDOX

PROFESOR:

Ingeniero Carlos Góngora Tovar.

INTEGRANTES:

Alvarez Ninahuanca Sally Estefania 14070067

Fecha de realización de la práctica: 29 de Septiembre

Fecha de Entrega de Informe: 6 de Septiembre

— 2015 —

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ÍNDICE

PAGINA

o Resumen 1

o Introducción 2

o Historia 3

o Fundamentos Teóricos 4-6

o Materiales y Reactivos 7

o Procedimiento Experimental 8-14

o Análisis y Discusión de resultados 15-20

o Conclusiones 21

o Recomendaciones 22

o Bibliografía 23

o Anexos 24-25

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RESUMEN

Al inicio de la práctica se procedió a la estandarización de la solución del KMnO4(ac) utilizando

como solución patrón al Na2C2O4(s) y a H2SO4 (ac) para las soluciones que se preparó que son las

soluciones como el FeSO4(ac) (sulfato ferroso) aproximadamente 0.1N , a partir del

FeSO4.7H2O(S); ;y H2C2O4(ac) (ácido oxálico), aproximadamente 0.1N, a partir de H2C2O4,2H2O(S) ,

ambas soluciones se guardó en fiolas de 100ml o 250ml . Se hizo uso de las reacciones iónicas

y así se reconoció la oxidación o reducción de las especies, esto se observa en la titulación con

el intercambio de colores.

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INTRODUCCIÓN

La titulación es un método corriente de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, se realiza

para ´poder determinar la concentración de una disolución acida o básica Debido a que las

medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también

como análisis volumétrico.

Un procedimiento similar se lleva a cabo para determinar la concentración de muchos agentes

oxidantes o reductores utilizando una titulación redox. Esta se utiliza mucho en química

analítica, ya que nos permite medir con precisión la cantidad de iones presentes en una

solución y todo lo que se necesita es que la sustancia, cuya concentración se desea determinar,

intervenga en una reacción de oxidación o reducción que tenga un rendimiento del 100% y que

haya algún medio, como un cambio de coloración, que indique cuando la reacción ha

terminado. Este cambio de color puede ser debido a que una de las sustancias que reacciona o

un indicador redox que se agregue.

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HISTORIA

El término OXIDACIÓN comenzó a usarse para indicar que un compuesto incrementaba la

proporción de átomos de Oxígeno.Igualmente, se utilizó el termino de REDUCCIÓN para indicar

una disminución en la proporción de oxígeno.

La valoración o titulación es un método de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se

utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido. Debido a que las

medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también

como análisis volumétrico. La palabra "titulación" viene del vocablo latino titulus, que significa

inscripción o título. La palabra francesa titre, del mismo origen, significa rango o grado. La

titulación es el procedimiento utilizado para determinar el volumen de una solución que es

necesario para reaccionar con una cierta cantidad de otra sustancia. Las relaciones

establecidas son equilibrio homogéneo o de neutralización entre iones que se producen al estar

en contacto con un ácido o con una base para posteriormente obtener una sal. Una valoración

ácido-base(también llamada volumetría ácido-base, titulación ácido-base o valoración de

neutralización) es una técnica o procedimiento de análisis cuantitativo muy usada, que permite

conocer la concentración desconocida de una disolución de una sustancia que pueda actuar

como ácido o base, neutralizándolo con una base o ácido de concentración conocida. Una

titulación o valoración es, por definición, la determinación del grado o concentración de una

disolución con respecto a agua con pH 7 (que es el pH del H2O pura en condiciones estándar).

Los orígenes del análisis volumétrico están en Francia en la química de finales del siglo

XVII. François Antoine Henri Descroizilles desarrolló la primera bureta (con aspecto de un

cilindro graduado) en 1791. Joseph Louis Gay-Lussac desarrolló una versión mejorada de la

bureta que incluía un brazo lateral, y acuñó los términos "pipeta" y "bureta" en un artículo

de 1824 sobre la estandarización de disoluciones de índigo. Un gran paso adelante en la

metodología y popularización del análisis volumétrico se debe a Karl Friedrich Mohr, que

rediseñó la bureta colocando un cierre con pinza y una cánula de vertido en el extremo inferior,

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y escribió el primer libro sobre su uso, con el título Lehrbuch der chemisch-analytischen

Titrirmethode (Manual sobre métodos de titulación en Química Analítica), publicado en 1855

PRINCIPIOS TEÓRICOS

La sustancia para analizar en una valoración oxidación reducción debe encontrarse en

un solo estado de oxidación al principio. Sin embargo, con frecuencia, los pasos que

preceden ala valoración, como la disolución de la muestra y la separación de

interferencias, convierten la sustancia a analizar en una mezcla con diversos estados

de oxidación.

VALORACIONES REDOX:

Las valoraciones redox, también conocidas como valoración de reducción-oxidación, o

volumetrías redox, son técnicas de análisis frecuentemente usadas con el fin de

conocer la concentración de una disolución de un agente oxidante, o reductor. Este es

un tipo de valoración que se basa en las reacciones redox, que tienen lugar entre la

sustancia de la cual no conocemos la concentración, y la sustancia conocida como

valorante.

OXIDANTE EN VOLUMETRIA REDOX:

La reacción con la sustancia que se valora debe ser lo bastante fuerte para que sea

completo, es decir el potencial E° del valorante sea por lo menos 0.2V mas que el E° de

la semireaccion de la sustancia que se valora.

El oxidante no debe ser tan enérgico para que pueda reaccionar con las componentes

de la solución que valora.

OXIDANTE FUERTE:

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La solución de ion permanganato son reactivos oxidantes fuertes cuyas aplicaciones

tienen un gran paralelismo. La semireacción es:

La semireaccion mostrada para el ion permanganato se presenta solamente en

soluciones de ácidos fuertes que son 0.1M o mayor. En medios menos acidos,el

producto puede ser Mn (III) o Mn (VI) dependiendo de las condiciones.

Las soluciones de permanganato se descomponen lentamente y . por lo tanto ,

requieren una re normalización ocasional. El ion permanganato no puede emplearse

con soluciones de ácido clorhídrico a menos que se tomen precauciones especiales

para evitar la lenta oxidación del ion cloruro que da lugar al consumo adicional del

reactivo patrón primario, lo que hace posible la preparación directa de soluciones

patrón. Una razón se halla el color de las soluciones de permanganato, la cual son lo

bastante intensas para servir como indicador en las valoraciones.

IDENTIFICACION DEL PERMANGANATO DE POTASIO:

Una propiedad del permanganato de potasio es su intenso color rojo sangre, el cual

sirve como indicador en la mayoría de las valoraciones. Si se añade una cantidad

mínima como 0.01 o 0.02ml de una solución de permanganato 0.02M a 100ml de H2O,

se puede percibir el color morado de la solución resultante. Si la solución de

permanganato está muy diluida se puede emplear el ácido difenilaminosulfonico o el

complejo de hierro (II) para proporcionar un punto final distinguible. Sin embargo su

punto final no es distinguible ya que un exceso de iones de permanganato reaccionan

lentamente con la concentración relativamente grande de los iones manganeso (II)

presentes en el punto final, de acuerdo con la reacción:

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La constante de equilibrio para esta reacción es aproximadamente 1047 lo que indica

que la concentración en el equilibrio del ion permanganato es extremadamente

pequeña incluso en medios muy ácidos. Por fortuna la velocidad a la cual se alcanza

este equilibrio es tan lenta que el punto final disminuye solo gradualmente durante un

periodo aproximado de 30 segundos.

VALORACION DE SOLUCIONES DE PERMANGANATO:

El oxalato de sodio es un patrón primario muy utilizado. El soluciones acidas, el ion

oxalato se convierte en el ácido sin disociar. Así, su reacción con permanganato se

puede describir de la siguiente manera:

La reacción entre el ion permanganato y el ácido oxálico es compleja y se lleva a cabo

lentamente incluso a temperatura elevada a menos que esté presente el manganeso (II)

como catalizador. Por lo tanto, cuando se añaden los primeros mililitros de

permanganato patrón a una solución caliente de ácido oxálico se requieren varios

segundos antes de que el color del ion permanganato desaparezca. A medida que la

concentración del manganeso (II) aparece, la reacciones e lleva acabo cada vez más

rápido como resultado del auto catálisis.

Se observó que cuando las soluciones de oxalato de sodio se valoran entre 60|C Y 90|

C , el consumo de permanganato oscila entre0.1% y 0.4% menos que la cantidad

teórica, probablemente debido a la oxidación por el aire de una fracción 95% del

permanganato requerido a una solución fría del oxalato. Cuando se ha consumido por

completo el permanganato añadido (como lo indica la desaparición del color), la

solución se calienta aproximadamente 60°C y se valora hasta la aparición de un color

rosa que persiste durante 30 segundos o más. La desventaja de este procedimiento es

que requiere un conocimiento previo de la concentración aproximada de la solución de

permanganato para que se le pueda añadir un volumen inicial apropiado, para la

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mayoría de las aplicaciones, resulta adecuada la valoración directa de la solución de

ácido oxálico en caliente exactitud se realiza una valoración directa de la solución

caliente de una porción del patrón primario y luego se valoran dos o tres porciones en

las cuales la solución no se calienta hasta el final.

El oxalato de socio también se utiliza en general para normalizar soluciones de H2C2O2.

MATERIALES:

Cocinilla Bureta de 25 ml

Balanza analítica Piceta

Termómetro Fiola 250mL y 100mL

Matraz de Erlenmeyer Soporte universal

Probeta de 25 ml Vasos de 250 ml

Embudo Bagueta

Luna de reloj

REACTIVOS:

Ácido sulfúrico H2SO4 (1:1) Oxalato de sodio Na2C2O4

Permanganato de potasio KMnO4 FeSO4.7H2O(S); (Sulfato ferroso

heptahidratado)

(H2C2O4.2H2O) Acido oxálico di hidratado Agua destilada

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

ESTANDARIZACION:

KMnO4 ≈ 0.1N aprox.

Pesamos 0.05g de Na2C2O4 , que luego se colocó en el vaso precipitado + 60ml H2O

destilada + 3ml H2SO4 (1:1)

Se puso a calentar en la cocinilla hasta alcanzar T=60°C luego se vertió en el matraz de

Ender Meyer para proceder a su titulación:

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Se colocó cierto volumen de KMnO4 en la bureta, para proceder a la titulación

respectiva:

Volumen gastado = 7.5mL

Se observa el cambio de coloración que viro a Rosa tenue

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Preparación de 100mL de FeSO4 0.1N a partir FeSO4.7H2O:

Se pesó 2.80g de FeSO4.7H2O que posteriormente se disolvió en el vaso precipitado.

Enseguida se colocó en una fiola agregando más agua destilada, así se conservó para

la estandarización:

Enseguida se colocó en una fiola agregando más agua destilada, así se conservó para

la estandarización:

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ESTANDARIZACION:

FeSO4 ≈ 0.1N aprox.

Colocamos en el vaso precipitado 10mL FeSO4 + 50mL H2O + 3mL H2SO4 (1:1)

Se puso a calentar en la cocinilla hasta alcanzar T=60°C luego se vertió la solución en el matraz de Ender Meyer para proceder a su titulación:

Se colocó cierto volumen de KMnO4 en la bureta, para proceder a la titulación respectiva:

Volumen gastado = 9.9mL

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Se observa el cambio de coloración que viro a Rosa tenue

Preparación 100mL H2C2O4 0.10N aprox. A partir de H2C2O4x2H2O :

Se pesó 0.63g de H2C2O4x2H2O luego se procedió a disolverlo:

Se le adiciono agua destilada y se vertió en la fiola para conservarla hasta su

estandarización:

ESTANDARIZACION:

H2C2O4 ≈ 0.10N aprox.

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Se colocó en el vaso precipitado 10mL H2C2O4 + 50mL H2O + 3mL H2SO4 (1:1). Se

calentó hasta alcanzar 60°C

Se vertió en el matraz de Ender Meyer para proceder a su titulación:

Teniendo en la bureta la solución de KMnO4

Volumen gastado:

Se observa el cambio de coloración a rosa tenue.

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TITULACIÓN DE MUESTRA Y SOLUCIÓN PROBLEMA:

En el vaso de precipitado se colocó 10mL H2C2O4 + 3mL H2SO4(1:1) + 50 mL H2O

Posterior se procedió a calentar hasta alcanzar T=60°C

Para la titulación se vertió la solución en el matraz de Ender Meyer y en la bureta se colocó

solución de KMnO4:

Volumen gastado: 9.3mL

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Se observa un cambio de coloración a rosa tenue.

ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS :

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ANALISIS DE LAS ESTANDARIZACIONES:

Las soluciones de KMnO4 poseen un color muy intenso, y funciona como su propio

indicador, esta es una solución inestable que se oxida en la presencia del agua, pero esta

reacción es muy lenta por lo que se necesita del uso de un catalizador en este caso

elevamos la temperatura de la solución para acelerar el proceso. La reacción se da en

diferentes pasos

-Na2C2O4 + H2SO4 → H2C2O4 +Na2SO4, luego el H2C2O4 reacciona con el KMnO4, es aquí

donde recién el Mn se reduce y pasara de +7 a +2. Además se el H2SO4 proporciona los H+

forman parte de los reactantes en la semi reacción de oxidación. También consideremos

que algunas reacciones necesitan un medio ácido para realizar la titulación redox, algunos

compuestos necesitan de un ácido bastante fuerte para realizarlo, lo cual favorece a la

titulación y ayuda a acelerar la reacción. Observaremos que la solución no se vuelve de

color transparente sino toma una coloración rosada, lo cual indica que la reacción ha

terminado.

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CONCLUSIONES:

El KMnO4 es un buen agente oxidante en un medio ácido y este al oxidarse cambia

de coloración, por lo cual ya no es necesario el uso de un indicador externo.

Se calentó el matraz de Erlenmeyer con la solución de oxalato de sodio para

favorecer la velocidad de reacción

La reacción de titulación o de valoración ocurre en forma simultánea lo que es la

reducción y la oxidación hasta llegar a un equilibrio.

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RECOMENDACIONES:

Al momento de titular tratar de ser muy cuidadoso y precisos ya que para el

cambio de coloración a rosa tenue después de haber gastado cierto volumen

de permanganato este indicara cuando debemos parar, solo con la primera

gota de permanganato que hará que la solución se empiece a tornar a un

rosa.

Rotular las fiolas con el contenido para tener en cuenta con que solución se

comenzara a estandarizar posteriormente.

Al momento de pesar las respectivas soluciones tratar de ser lo más precisos

ya que así se gastara menos volumen de permanganato.

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BIBLIOGRAFÍA

Quimica General 5ta edición, Mc Murray pag 133-135

Química General 8va edición (2003) Ralph H. Petrucci, William S. Harwood, F. Geoffrey Herring Ed. Prentice Hall Páginas 146 — 148, 666 — 667, 698 — 699

http://www.calidoscopio.com/calidoscopio/ecologia/quimica/redox.pdf 02/10/15 14:35

http://www.calidoscopio.com/calidoscopio/ecologia/quimica/redox.pdf   03/10/15 20:30

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ANEXOS

CUESTIONARIO:

1. Elabore una tabla indicando los solutos utilizados, las cantidades necesarias para

preparar 100mL de cada solución y mediante un ejemplo de cálculo demuestre,

como se obtuvieron dichas cantidades.

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2. Escribir la ecuación balanceada de la reacción entre la solución estándar y el agente

oxidante en medio acido (4.5 – método del ion electrón).

3. Balancear por el método del ion electrón las reacciones redox que se producen en

4.6 y 4.7.

4. Justifique el hecho de que, en cada reacción redox ensayada no se utiliza un

indicador adicional.

No se utilizó un indicador adicional debido a que el KMnO4 es un buen agente

oxidante. Cuando se nota que el color rosa persiste es índice de que el ion MnO4 ya

no se reduce y que la solución que se está estandarizando ha reaccionado por

completo.

5. ¿Se gastaría el mismo volumen de KMnO4 en la práctica de titulación redox cuando

se utiliza una solución de FeSO4 preparado minutos antes del experimento respecto

a otra solución de FeSO4 preparada con días de anticipación?, Justifique

No, debido a que la solución preparada con días de anticipación estaría un poco más

concentrada a comparación de la solución que se prepara recién por el mismo

tiempo de almacenamiento, por tanto el volumen variaría.

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6. Se ha preparado 100ml de una solución en la que están disueltos 0.3510g de

oxalato de sodio y 20ml de esta solución se neutraliza con 12ml de una solución de

KMnO4. Calcular la molaridad de la solución de permanganato,