DETERMINACIONDE HIPLOCLORITO EN UNA MUESTRA COMERCIAL MEDIANTE LA TÉCNICA DE VOLUMETRÍA REDOX
YODIMETRIA Y YODOMETRIA.
Cristhian Andrés Cabezas*; Cristian Camilo España**;
Facultad de Ciencias Básicas, Programa de Química, Universidad Santiago de Cali
*[email protected]; **[email protected] 2015
RESUMEN
Se efectuó la determinación de Cloro activo, por medio de volumetría oxido-Reducción usando como agente titulante el Tiosulfato de Sodio (Na2S2O3.5H2O) 0.1M, en una muestra comercial (Límpido Patojito), haciendo un análisis por duplicado, los cuales se obtuvieron como resultados una concentración de (3,97 ± 0,02) % y (3,94 ± 0,02) % respectivamente, con un porcentaje de error relativo del 24,4 % y el 24,9 %.
Palabras Claves: Reacción Oxido-Reducción, Titulación Indirecta, Yodimetría, Yodometría.
ABSTRACT
Active chlorine determination was performed by means of oxidation- reduction titration using as agent the sodium thiosulfate titrant (Na2S2O3.5H2O) 0.1M , in a commercial sample ( Limpido Patojito ) , making a duplicate analyzes , which were obtained as a result a concentration of ( ± xxx xxx) % and (xxx ± xxx) % respectively, with a percentage of relative error xxxx% and xxxx%.
Keywords : Oxide - Reduction Reaction , Degree Indirectly Yodimetría , Iodometry .
INTRODUCCIÓN
El Yodo es un tipo de oxidante tipo medio, el cual nos permite realizar la valoración de diferentes sustancias. En dichos procesos el yodo se ve reducido a ion yoduro. Otros compuestos que podemos analizar a través de estas valoraciones, son los sulfitos, sulfuros y diferentes iones como el arsénico, estaño o cobre.
Para valorar el yodo el agente reductor por excelencia es el Tiosulfato. Por lo general, las
reacciones que usan dicha aplicación no lo pueden hacer directamente con el tiosulfato, así, los agentes oxidantes reaccionan para dar lugar al yodo con yoduros, para luego ser valorados con el tiosulfato. Este tipo de reacción es de manera indirecta, y se conoce como Yodimetría; en cambio, cuando hablamos de Yodometría. Hacemos referencia a una valoración que se hace directamente con el yodo.
El ion tiosulfato es un agente reductor moderado ampliamente
utilizado en la determinación de agentes oxidantes mediante un procedimiento en el que el yodo actúa como intermediario. En presencia de este, el ion tiosulfato se oxida cuantitativamente al ion tetrationato.
El procedimiento para la determinación de agentes oxidantes comprende en añadir un exceso no medido de yoduro de potasio a una solución ligeramente acida del analito. La reducción de este produce una cantidad equivalente de yodo la cual se titula con una solución estándar de tiosulfato de sodio, siendo este uno de los pocos agentes reductores estables a la oxidación por aire.
METODOLOGIA:
Se utilizó el método yodometrico, el cual consiste en una titulación indirecta para determinar un oxidante (NaClO), haciéndolo reaccionar con un exceso de iones yoduro (KIO3), y determinándose el yodo liberado con un reductor estándar (Na2S2O3).
Para la estandarización de la solución de tiosulfato de sodio (análisis por duplicado), se pesaron aproximadamente 0,0500g de yodato de potasio KIO3 puro y seco (secado aproximadamente 1 hora a 120°C), se colocaron en un Erlenmeyer y se añadió un exceso de KI con 10mL de H2SO4 1M para acidular el medio; luego se procedió a titular la solución con tiosulfato de sodio hasta que el color tuvo un cambio de pardo a amarillo, en ese momento se añadió 1,0mL de
solución de almidón y se tituló hasta que la solución tuviera un cambio de azul a incoloro.
Para la estandarización de la solución de Yodo (Análisis por Duplicado), se disolvieron 10mL de esta solución junto con 2.0g de yoduro de potasio (KI) y 25mL de H2SO4 0.2M, luego se procedió titular con la solución de Tiosulfato de sodio hasta obtener una decoloración, luego de ese cambio de color se añadió 2.0mL de la solución de almidón y se titulo hasta que la solución tuviera un cambio de azul a incoloro
Se realizó una dilución de la muestra (límpido comercial), (Análisis por duplicado); 10mL/100mL y a partir de esta solución se tomó alícuota de 25mL como muestra a analizar, se acidula el medio con de H2SO4conc y se añade un exceso de KI (1,0g), y finalmente se titula con la solución de tiosulfato de sodio estandarizada hasta decoloración de la solución, utilizando almidón como indicador. DISCUSION Y RESULTADOS
La determinación de la concentración de hipoclorito de sodio en una muestra de límpido comercial conocida con el nombre de Patojito, se lleva a cabo mediante la yodometría, una técnica la cuál se realiza una titulación indirecta y se usa una solución de tiosulfato de sodio a una concentración de 0.1 M como agente titulante; se realizó la estandarización de la misma obteniéndose los siguientes resultados:
Peso KIO3 (g) ±0,00 01 Volumen Consumi do de Na2S2O3 (mL) ±0,03 Concen tración Real Na2S2O3 (M) Conce ntraci ón Teóric a Na2S2 O3 (M) 0.053 3 15,2 0.0984 0,1 0,052 8 15,1 0,0980 0,1 Promedio 0,0982 0,1
La estandarización se realizó por duplicado para garantizar una mejor distribución en los datos y poder minimizar la desviación adjunta en cada medición, se reportó la media aritmética de los dos resultados, obteniéndose la siguiente información:
Tabla 2: Análisis Estadístico de la Estandarización de Na2S2O3 Concentrac ión real Na2SO4 (M) Concentra ción teórica Na2SO4 (M) % Error 0.0982 0.1000 1.8
La tabla 2 muestra que la concentración obtenida de tiosulfato
de sodio mediante la
estandarización difiere de la real que es 0,1000 M, esto confirma posibles errores en la preparación de la solución de tiosulfato de sodio, que no es considerada una sustancia patrón primario por la tendencia a perder agua de hidratación, razón por la que se
preparan soluciones de
concentración aproximada a la deseada. El porcentaje de error entre la concentración teórica y real
de la solución de tiosulfato de sodio fue de 1,8 %, el cuál se puede atribuir a la estabilidad que presentan este tipo de soluciones, que sí bien esta solución es fácil de preparar, ya que sus cristales son muy solubles en agua, hay varios factores que influyen en la estabilidad de dicha solución de tiosulfato: el pH, en medio ácido el tiosulfato se descompone según la reacción
S2O32- + H+ ---> HSO3- + S(S) (aparece un precipitado de azufre coloidal)
Otro factor muy importante es la presencia de impurezas de metales pesados (en presencia de oxígeno), metales como en Cu2+, (siempre presente el agua destilada) causan la oxidación gradual del ión tiosulfato a ión tetrationato (esta reacción ocurre a través de un mecanismo cíclico en dos etapas)
2Cu2+ + 2S2O32- ---> 2Cu1+ + S2O3
2-4Cu1+ + O2 + 2H2O ---> 4Cu2+ + 4OH
-Además de un factor importante como la exposición a la luz, la presencia de microorganismos como bacterias que consumen azufre, convierten el S2O3-2 en diversos productos, entre ellos azufre elemental, sulfito y sulfato. Estos factores pueden ser la causa de que
la concentración de la solución de tiosulfato cambie en varias unidades. Como precaución para reducir este problema, las soluciones de Na2S2O3 deben preparase con agua recién destilada, hervida y fría e introducir 50 a 100 mg de bicarbonato de sodio por litro de solución (para prevenir la acción bacteriana que es mínima a pH entre 9 y 10). Además, se podrían agregar sustancias tales como cloroformo, benzoato sódico o ioduro de mercurio (II), que inhiben el desarrollo de bacterias.
Se determinó la concentración de NaCIO en la muestra comercial obteniéndose los siguientes resultados:
Tabla 3: Resultados Determinación concentración NaCIO en la muestra
Promedio Volumen gastado Na2S2O3 (ml) ± 0.03ml Porcentaje obtenido de NaCIO (% v/v) % Error 27,2 3,97 24,4 27,0 3,94 24,9 Promedio: 3,95 24,7
Se obtuvo una concentración de NaClO de
3,95% comparado con lo reportado en la
etiqueta del proveedor (5,25%), tiene un
porcentaje de error promedio de 24,7%.
La tabla 3 muestra que estadísticamente las dispersión de los datos es homogénea dejando de lado errores sistemáticos de parte de los analistas, y arrojando la posibilidad que el error obtenido en la comparación con la concentración reportada en la etiqueta sea un factor de la inestabilidad de las soluciones que contiene iodo, pues las muestras estuvieron expuestas a la luz directa lo cual produce la oxidación por el aire de ion ioduro.
4I- + O2 + H+ ---> 2I2 + 2H20
El estudio cinético de esta reacción a puesto de manifiesto que su velocidad aumenta rápidamente en concentraciones crecientes de ion hidrogeno. La luz cataliza también dicho proceso, así pues mientras se completa
la reacción entre el ion ioduro y el reactivo oxidante era recomendable guardar las soluciones en un sitio oscuro o en su preferencia en recipientes ambar tratando de disminuir en lo posible la incidencia de la
luz en la muestra.
Otra fuente de error, es debido a la volatilización del iodo liberado, porque el
oxígeno que entra al sistema afecta la reacción, por ende es recomendable haber
tapado el Erlenmeyer.
La inestabilidad del hipoclorito de Sodio es un hecho que afecta los productos usados para la limpieza del hogar teniendo factores intrínsecos y extrínsecos que en el presente trabajo no fueron tenidos en cuenta de la mejor manera, estos son; la temperatura elevada, el
contacto con el dióxido de carbono atmosférico, el envase y uno ya comentado previamente la presencia de luz,
también un hecho comentado en otros trabajos de esta misma índole es la calidad de la solución ya existente en el frasco antes de ser manipulado por los analistas, estudios han demostrado que la estabilidad del hipoclorito de sodio se conserva en soluciones que hayan sido preparadas a un pH alcalino (encima de 10), hubiera sido muy representativo haber medido el pH de la muestra para contrastar este factor y dar pie a un estudio de la estabilidad de la concentración de hipoclorito en diversos productos de limpieza para el hogar.
CONCLUSIONES
1. Se aprende a reconocer los oxidantes más fuertes, oxidan los iones yoduro a yodo y los reductores fuertes reducen el yodo a yoduro. Por este motivo, los métodos volumétricos involucrando con el yodo se dividen en dos grupos: métodos directos y métodos indirectos.
2. Las soluciones de yodo son agentes oxidantes débiles que se emplean en la determinación de reductores fuertes. Una ventaja importante del yodo es que se puede disponer de un indicador reversible y sensible para las titulaciones.
3. Se comprobó que cuando se agrega Na2S2O3, en medio muy acido, casi de inmediato se forma una turbiedad debido a la precipitación del azufre. Aun en solución neutra, esta reacción se produce a tal velocidad que el patrón del Na2S2O3, debe volverse a estandarizar periódicamente.
REFERENCIAS
1 SKOOG D.,WEST D., HOLLER.” Química Analítica II”. 6 ed. Mcgraw-Hill, España 1998. p.308-321. 2 HAMILTON, Leicester. Quantitative Chemical Analysis. Twelfth Edition.McMillian Company Ltd England, 1967.
3 HARRIS, D, Análisis Químico cuantitativo.3ra Edición. Grupo Editorial Ibero Americana. 1992. P.399-403-406.
ANEXO 1. CALCULOS CALCULO ESTANDARIZACIÓN DE Na2S2O3
0.0533 g KI O
3x
1 mol KI O
3213,9 g KI O
3x
3 mol I
21 mol KI O
3x
2 mol Na
2S
2O
31 mol I
2x
1
0.0152 L
=0,0984 M
0.0528 g KI O
3x
1 mol KI O
3213,9 g KI O
3x
3 mol I
21 mol KI O
3x
2 mol Na
2S
2O
31 mol I
2x
1
0.0151 L
=0,098 O M
CALCULO DEL PORCENTAJE DE HIPOCLORITO DE SODIO (NaCIO) EN LA MUESTRA. MUESTRA 1:
27,2 mL x
0.0982mol Na
2S
2O
31000 mL
x
1 mol I
22 mol Na
2S
2O
3x
1 mol NaCIO
1 mol I
2x
74,45 g NaCIO
1mol NaCIO
x
100 mL
10 mL
x
1
25 mL
x 100 =3,97
¿
valor real−valor experimental∨
¿
valor Real
x 100
de Error=
¿
¿
5,25−3,97∨
¿
5,25
x 100=24,4
de Error=
¿
MUESTRA 2:27,0 mL x
0.0982 mol Na
2S
2O
31000 mL
x
1mol I
22mol Na
2S
2O
3x
1 mol NaCIO
1mol I
2x
74,45 g NaCIO
1 mol NaCIO
x
100 mL
10 mL
x
1
25 mL
x 100 =3,94
¿
valor real−valor experimental∨
¿
valor Real
x 100
de Error=
¿
¿
5,25−3,94∨
¿
5,25
x 100=24,9
de Error=
¿
PREGUNTAS:Que es cloro activo y sus implicaciones en la fabricación de desinfectantes?
Cuando se añade cloro como desinfectante, normalmente comienza reaccionando con sustancias orgánicas e inorgánicas disueltas en el agua. El cloro no puede utilizarse a posteriori porque se transforma en otros productos. La cantidad de cloro utilizada en el proceso se denomina 'cloro requerido' en el agua.
El cloro puede reaccionar con amonio (NH3) y producir cloraminas, compuestos químicos a base de cloro, nitrógeno (N) e hidrogeno (H). Estos compuestos se denominan 'compuestos de cloro activo' (contrario al acido hipocloroso e hipoclorito, que se denomina forma libres activas de cloro y son responsables de la desinfección del agua. De todas maneras, estos compuestos reaccionan mucho más lentamente que el cloro libre activo, es decir que el cloro activo libre
2. Escribir las reacciones y semireacciones de reducción y oxidación que tienen lugar durante la práctica.
ESTANDARIZACION DE LA SOLUCION DE TIOSULFATO:
Yodato con un exceso de yoduro de potasio, Cuando la mezcla se acidifica con un ácido fuerte, la reacción se produce instantáneamente. El yodo liberado se titula de inmediatamente con la solución de tiosulfato.
+¿
↔3 I
2+
2 H
2O
−¿+
6 H
¿−¿+5 I
¿IO
3¿2S2O32- +
↔
S4O62- +2e-En la determinación de hipoclorito de sodio en blanqueadores, la reacción que se lleva a cabo es:
−¿+
I
2+
H
2O
+¿
→ Cl
¿−¿+
2 H
¿−¿+
2 I
¿OCl
¿ (Exceso de KI)2−¿
−¿+
S
4O
6¿2−¿
→ 2 I
¿I
2+2 S
2O
3¿3. ¿por qué se acidulan las muestras antes de titular?
La conversión cuantitativa de tiosulfato a tetrationato necesita que el medio tenga un pH menor de 7.
En soluciones de pH menor que 5, la siguiente reacción tiene lugar a una velocidad apreciable:
La velocidad de esta reacción aumenta con la concentración de ion hidrogeno, y en solución acida se forma azufre elemental muy rápidamente. El ion bisulfito producido reduce también al iodo consumiendo una cantidad de este reactivo igual al doble de la que hubiera consumido el tiosulfato del que deriva. En estas condiciones, el tiosulfato es oxidado tan rápidamente por el iodo que la descomposición por el ácido, más lenta no tiene lugar en extensión apreciable. 4. Durante la valoración de tiosulfato y del hipoclorito al añadir KI, se forma un precipitado que desaparece al añadir exceso de KI ¿Qué es este precipitado? ¿Porque se disuelve al añadir exceso de KI?
Según las reacciones:
2I- +2e- I2 I3- +2S2O32- S4O22- +3I
-Cuando se hacen valoraciones yodométricas en este caso con el hipoclorito se agrega yoduro de potasio para que se dé la reacción y me forme el ion que se va a titular con el tiosianato.
El yoduro de potasio tiene 2 funciones principales, primero reaccionar con el oxidante cuando se forme I2 y luego cuando se agrega el exceso reaccionar con el I2 que se forme para que se forme el ion I3- y ahora si comenzar con la valoración.
5. ¿por qué se adiciona el almidón cerca del punto de equivalencia y no desde el inicio de la titulación?
El almidón adicionado a soluciones que contienen concentraciones elevadas de iodo, se descompone rápidamente en productos cuyas propiedades indicadoras no son completamente reversibles. Por lo tanto, la adición del indicador debe posponerse hasta que la mayor parte del iodo haya sido valorado (próximo al punto de equivalencia), como se indica por el cambio de color café rojizo a amarillo tenue. El indicador puede añadirse desde el principio cuando las soluciones de tiosulfato se titulan directamente con yodo. Si en almidón se agrega desde el principio, cuando en la solución hay todavía mucho I2, el complejo de I2-almidón, que es muy estable se forma en gran cantidad, reacciona muy lentamente con el tiosulfato por lo que se requerirá un exceso de este último para reducir el I2 a I- y decolorar la solución trayendo como resultado una sobrevaloración debido a la alta concentración de I2.