TITULACIONES POR FORMACION DE COMPLEJOS(QUELATOMETRIA).

PRESENTADO A: HANNAEL OJEDA MORENO

PRESENTADO POR:

Fredy Garavito Ronald parra

Jeremías Teherán José Meléndez

QUIMICA ANALITICA II

PROGRAQMA DE QUIMICA

FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS

UNIVERSIDAD DEL ATLANTICO

BARRANQUILLA COLOMBIA

JUNIO DE 2012

Quelatometría

CONTENIDO

1. Introducción

2. Objetivos

2.1 Objetivos generales

2.2 Objetivos específicos

3. Materiales y reactivos

4. Metodologia

4.1 Muestra

4.1.1 Muestra bruta

4.1.2 Muestra de laboratorio

4.1.3 porciones pequeñas de la muestra de laboratorio

4.2 Procedimiento para la recolección de datos

4.3 Procesamiento y análisis de datos

4.3.1 Procesamiento de los datos

4.3.2 Análisis de los resultados

5. Conclusión

6. Bibliografía

7. Anexos

2

Quelatometría

RESUMEN

Se realizaron las aplicaciones analíticas usando las valoraciones con EDTA para la determinación de magnesio calcio, y zinc, para determinar los iones metálicos mencionados, además de la dureza del agua fue necesario la estandarización del EDTA SODICO con disolución patrón de cloruro de calcio CaCl2

1. INTRODUCCION

Las reacciones de formación de complejos, se han utilizados hace ya mucho tiempo, con fines analíticos cuantitativos, especialmente desde la introducción de los compuestos de coordinación denominados quelatos, obtenidos por la reacción de un ión metálico con un ligando o complejante. Varias aminas terciarias que contienen además grupos carboxílicos, forman complejos de notable estabilidad con diversos iones metálicos, estos compuestos se encuentran en el comercio bajo el nombre de complexonas o como versenatos, entre los que se encuentran al ácido etilendiaminotetraacético, EDTA, y sus sales disódicas que adquirió mucha importancia por sus aplicaciones. El EDTA etilendiamintetrácetico cuya fórmula es:

HOOC H2C

NHOOC H2C

HC CH N

CH2 COOH

CH2 COOHEn el caso de la determinación de la dureza cálcica y magnésica se utilizó el EDTA-disodico, por ser este soluble en agua.

3

Quelatometría

En las aguas naturales, las concentraciones de iones calcio y magnesio son superiores a la de cualquier otro ion metálico, por consiguiente, la dureza se define como la concentración de carbonato de calcio que equivale a la concentración total de todos los cationes multivalentes en una muestra de agua.

La determinación de la dureza es una prueba analítica que proporciona una medida de la calidad del agua potable para uso doméstico e industrial.

La prueba es de una importancia para la industria porque el calentamiento del agua dura precipita el carbonato de calcio, principal responsable de la obstrucción de calderas y tuberías, detonando un problema económico al ocupar mucho más energía de lo normal, implicando un mayor gasto de dinero.

Esta precipitación de carbonato de calcio la podemos observar en diariamente en nuestros hogares, es cosa de mirar dentro de la tetera y ver toda esa cantidad de “sarro” que se va acumulando con el tiempo, causando el mismo problema que en la industria, pero a menor escala, demorando la ebullición del agua.

Esta dureza se determina por medio de la titilación con EDTA-disodico y empleando como indicador el negro de ericromo T (NET).La dureza del agua se debe a la presencia de iones Ca2+ y Mg2+ y6 se expresa en mg/litro de CaCO3 (ppm) y la dureza en cuento a los iones Mg2+ se expresa en ppm de MgCO3.Estas reacciones en donde están involucradas el Ca2+ , Mg2+ con el EDTA se ilustran continuación:

H2Y2- + Ca2+ CaY2- + 2H+

MgY2- + Ca2+ CaY2- + Mg2+

Punto final

Mg2+ + Hin2- MgIn- + H+

MgIn- + H2Y2- MgY2- + Hin2- + H+

Rojo azul

4

Quelatometría

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivos generales

Determinar la dureza en muestras de aguas, utilizando una solución de EDTA- disódico.

Determinar la cantidad de iones metálicos presente en una muestra.

2.2 Objetivos específicos

Estandarizar una solución de EDTA-disódico ≈ 0,01M utilizando como estándar primario cloruro de calcio.

Determinar la dureza calcica y magnésica en muestras de agua de grifo, retratada (brisa) leche de magnesia.

Determinar la cantidad de calcio en solución de Hartman

3. MATERIALES Y REACTIVOS

1- Bureta de 50 ml 1- Matraz aforado de 250 ml1- Becker de 100 ml1- Pipeta de 100 ml1- Pipeta de 50 ml 1- Pipeta de 25 ml

HCl concentrado, NH3Cl, NH3, concentrado, NaOH, dietilditiocarbamato sódico (DECTS), ericromo negro T , murexida, calmagita, azul de hidroxinaftol , naranja de xilenol , borato sódico , alcohol etílico , metanol , K2SO4 , NaCl , Pb(NO3 )2 , acetato de amonio, acido acético acetato de sodio , kcn , mgso2 , trietanolamina , ditizona.

5

Quelatometría

4. METODOLOGIA

4.1 Muestra

4.1.1 Muestra bruta Las muestra bruta son la muestra bruta es solución patrón de cloruro de calcio (CaCl 2) utilizada en la estandarización del EDTA-sódico.

4.1.2 Muestra de laboratorio

Las muertas de laboratorio escogidas fueron los 25 mL de solución patrón de CaCl2, los 2 mL de solución tampón, los 100mL de las muestra de agua y los 0,335 mg de la muestra de leche magnesia y los 25 mL de NaCl y los 100mL de el agua utilizada.

4.1.3 Alícuotas de la muestra de laboratorio

Se tomaron alícuotas de 25 mL de solución de CaCl2, 100 mL de agua retratada y de grifo.

4.2 Procedimiento para la recolección de datos

6

Se tomaron dos alícuotas de 25ml de CaCl2 0.01 M

Se procedió la titulación con EDTA-SODICO

Estandarización de EDTA con CaCl2

Quelatometría

7

Se midió 100 mL de agua de grifo y se transfirieron aun matraz erlenmeyer (250 mL).

Se agregó 3 mL de solución tampón pH=10 y 6 gotas de de indicador NET

Se tituló con EDTA hasta cambio de rojo a azul.

Se midió 100 mL de agua de grifo y se transfirieron aun matraz erlenmeyer (250 mL).

Se agregó 6 gotas de NaOH 6M, indicador P.E.DECS con MUREXIDA

Se tituló con EDTA hasta cambio de color rosa manzana a violeta.

Determinación Ca2+ en agua de grifo.

Se determinó con la diferencia entre la dureza total (Mg2+ y Ca2+) y la dureza cálcica (Ca2+)

Determinación de dureza magnésica

Determinación Ca2+ y Mg2+ en agua de grifo.

Determinación de magnesio en leche magnésica

Se pesó 0.335 g de la muestra y se disolvió en HCl se diluyo en agua en 100ml se agrego azul de

bromotimol y NH3 concentrado, 6 gotas de (NET)

Quelatometría

8

Determinación de calcio en solución de Hartman

Se tomo una alícuota de 50 ml de solución de Hartman , 3ml de NaOH 6M , una pizca de azul de

hidroxinaftol

Determinación de zinc en una solución problema

Se tomó una alícuota de 25 ml de la solución de (2.28g Zn(NO3),6H2O /L ), luego 5ml de solución

amortiguadora y 6 gotas de(NET)

Quelatometría

4.3 Procesamiento y análisis de datos

4.3.1 procesamiento de los datos.

Estandarización de las sln patrón de EDTA 0.01M con la disolución patrón primario de CaCl2 0.01M.

Partiendo de una solución previamente preparada de EDTA aproximadamente 0.1M, y CaCl2 0.01M se procedió en la estandarización del mismo, para esto se calculo el volumen que debe ser utilizado de este modo:Se tomaron 2 alícuotas de 25 mL de CaCl2 para la estandarización por duplicado.

Ensayo 1Vol. 1 EDTA= 10.9mL

25 mLCaC l2×0.01mmol CaC l2

mLCaC l2

×1mmol EDTA1mmolCaC l2

×1

10.9 mL EDTA=0.0229 M

Ensayo 2Vol. 2 EDTA= 12.2mL

25 mLCaC l2×0.01mmol CaC l2

mLCaC l2

×1mmol EDTA1mmolCaC l2

×1

12.2 mL EDTA=0.0204 M

X=0.0229 M +0.0204 M2

=0.02165 M

[ EDTA ]=0.02165 M

Incertidumbre

Vol. Promedio EDTA=11.55mL

25(±0.05)mLCaC l2×0.01 mmol CaC l2

mLCaC l2

×1mmol EDTA1mmolCaC l2

×1

11.55(±0.05)mL EDTA=0.0087 M

[ EDTA ]=0.25 (± 0.05 ) mmol EDTA11.55(±0.05)mL EDTA

=0.02165 M

Syy

=0.20

Sy=0.20 (0.02165 )=0.00433

9

Quelatometría

[ EDTA ]=0.02165¿)M

Aplicaciones analíticas de las valoraciones con EDTA.

a. Dureza total del agua

Vol. EDTA= 6mL

H2Y2- + Ca2+ CaY2- + 2H+

Teniendo en cuenta la reacción anterior se calculo la dureza total del agua de grifo en ppm de CaCO3 así:

0.02165 mmol de H2Y2 1 mmol de CaCO3 100.0889 mg CaCO3

4.5 mL H2Y2-x x x mL de H2Y2 1 mmol de H2Y2 1 mmol de CaCO3

x 1 = 97.5ppm de CaCO3

0.1 L

b. Dureza cálcica

Vol. EDTA= 2.9mL

Se determino posteriormente la dureza calcica en ppm de CaCO3 del agua de grifo como sigue: 0.02165 mmol de H2Y2 1 mmol de CaCO3 100.0889 mg CaCO3

2.9 mL H2Y2-x x x mL de H2Y2 1 mmol de H2Y2 1 mmol de Ca 2+ CO3

x 1 = 62.84 ppm de CaCO3 % ca2+= 25.136 ppm

0.1 L

c. Dureza magnésica

La dureza magnesica del agua de grifo se calculo mediante la diferencia de la dureza total (Mg2+ y Ca2+) y la dureza calcica (Ca2+). El siguiente diagrama presenta con más claridad lo mencionado:

Con el volumen de la diferencia se pudo calcular la dureza magnesica en ppm de MgCO3 de la siguiente manera:

0.02165 mmol de H2Y2 1 mmol de MgCO3 84.312 mg MgCO3

1.6 mL H2Y2-x x x

10

Quelatometría

mL de H2Y2 1mmol de H2Y2 1 mmol de MgCO3

x 1 = 29.20 ppm de MgCO3

0,1L

d. Determinación de magnesio en la leche magnesia

Se peso 0,3153g de muestra y se disolvió en HCl 1M.luego se le adiciono 50 mL de agua destilada y se trasfirió a un matraz Erlenmeyer y se llevo hasta 100 mL con agua destilada.Posteriormente se le agrego 3 gotas de indicador azul de bromo timol y se neutralizo con amoniaco hasta coloración azul. Consecuentemente se adiciono 5 mL de solución tampón de pH = 10 y 6 gotas de negro de ericromo T. Se titulo con EDTA-Na2 hasta viraje de rojo violáceo a azul puro.

0,02165 mmol de EDTA-Na2 1 mmol de Mg(OH)2

30.6mL de EDTA-Na2 x x mL de EDTA-Na2 1mmol de EDTA-Na2

58,312g de Mg(OH)2 1 x x x 100 = 11.53% (p/p) de Mg(OH)2

1000mmol de Mg(OH)2 0,335g

ppm Mg = 4.80

Se calculo el % (p/v) tomando la densidad de la leche magnesia.

Peso de muestra = 0,3153g

Densidad = 0,004g /mLSe paso los gramos de muestra a volumen de muestra así: 1mL 0,3153g x = 78.825 mL 0,004 gSe hallo el porcentaje peso-volumen con los mililitros consumidos por el EDTA-Na2.

0,0087 mmol de EDTA-Na2 1mmol de Mg(OH)2

17.6 mL de EDTA-Na2 x x mL de EDTA-Na2 1mmol de EDTA-Na2

58,312g de Mg(OH)2 1 x x x 100 = 0,0113% (p/v) de Mg(OH)2 1000mmol de Mg(OH)2 78.825 mL

11

Quelatometría

e. Determinación de Zinc por valoración directa con EDTA.

Se peso en un pesa sustancias 0.2431g de Zn(NO3)26H2O y se preparo una solución en un matraz de 100mLSe midió una alícuota de 25ml se transfirió un matraz de 250 ml y se diluyo hasta unos 25 ml.

0.2431 g100 mL

×25 mL=0.0608 g

14.7 mL EDTA ×0.02165 mmol EDTA

ml× mmol Zn¿¿¿

14.7 mL EDTA ×0.02165 mmol EDTA

ml×

mmoL Znmmol EDTA

×65.37 g Zn

1000 mmol Zn×

12.28 g

x 100 %=0.91 %( PP

) Zn

5. CONCLUSIÓN

12

Quelatometría

Con relación a la experiencia se pudo concluir que:

Se pudo determinar la dureza de agua usando el NET y su valoración con EDTA, también se pudo hallar los porcentajes de muestras presentes de magnesio, calcio, aluminio, zinc.

13

Quelatometría

6. BIBLIOGRAFÍA

HARRIS D. Análisis químico cuantitativo. 3ª edición, Barcelona: Reverté, 2007. P 75, 244, 245, 730

SKOOG D. WEST D. HOLLER J. CROUCH S. Fundamentos de Química analítica .8ª edición, Thompson, 2004. P 374

PORTILLO ALVA BENJAMIN. Prácticas de química analítica I. México, 2008. P 11.

http://es.wikipedia.org, 14 de marzo del 2010.

7. ANEXOS

14

Quelatometría

1. Llenar los huecos de las siguientes frases

El producto de una reacción entre un ácido de Lewis y una base de Lewis se llama neutralización

El enlace entre un ácido de Lewis y base de Lewis se llama enlace covalente 2. ¿Porque los ligandos multidentados son preferibles a los monodentados en las valoraciones complexometricas?

Los iones metálicos son Ácidos de Lewis; es decir, aceptan pares de electrones de ligandos donadores de electrones que, a su vez, son bases de Lewis. Se dice que el cianuro (CN-) es un ligando monodentado porque se enlaza a un ion metálico a través de un solo Átomo (el Átomo de carbono). La mayoría de los iones de los metales de transición se enlazan a 6 Átomos del ligando. Un ligando que se une a un ion metálico a través de más de un Átomo del mismo se llama multidentado (de muchos dientes) o ligando quelante.

Un ligando quelante sencillo es la etilendiamina, también llamada 1,2-diaminoetano, cuyo enlace a un ion metálico se muestra al margen. Decimos que la etilendiamina es bidentado, porque se une al metal a través de dos Átomos del ligando.

En las valoraciones complexometricas se prefieren los ligandos multidentados ya que pueden formar complejos metálicos más estables que los que pueden formar los ligandos monodentados gracias a las anteriores características.

3.¿Por qué se agrega una pequeña cantidad de cloruro de magnesio a la solución patrón de EDTA-disodico que se emplea para valorar el calcio con el negro de eriocromo T?

los indicadores para el Ca2+ son menos satisfactorios que los que se usan para el Mg2+. por lo que al EDTA se le añade MgCl2 si el indicador a usar es el negro de eriocromo T o NET. cuando empieza la valoracion, los Ca2+ desplazan a Mg2+ del complejo con el EDTA, quedando libres en la solución disponibles para combinarse con el NET, y dando el color rojo. pero, cuando todo el Ca2+ se ha complejado, los Mg2+ se combianan de nuevo con el EDTA, liberando al indicador y se observa el punto final. esto requiere estandarización o contraste previo del EDTA !!

4. ¿Qué es el efecto quelato y que explicación tiene?

Efecto quelato

15

Quelatometría

El efecto quelato es la capacidad de los ligandos multidentados de formar complejos metálicos más estables que los que pueden formar los ligandos monodentados similares a

5. Decir la finalidad de un agente complejante auxiliar y dar un ejemplo de su uso.

Todas las reacciones de complejación con EDTA son más completas a pH elevado, y la mayor parte de las titulaciones se hacen en medio alcalino. Pero un gran número de cationes (como Cd+2, Cu+2, Ni+2)) forman óxidos o hidróxidos muy poco solubles a pH 7 - 8. Para evitar su precipitación se adiciona un agente complejante auxiliar que evita dicha precipitación. En realidad comúnmente se apela a un buffer que, a la vez que regula el pH durante la titulación, mantiene al ion metálico en solución bajo la forma de un complejo. Así titulando en presencia de un buffer relativamente concentrado de NH3 + (NH4)NO3 se regulará el pH y se mantendrá en solución a todos los iones metálicos que producen complejos con amoníaco; el NH3 tiene pKa = 9.3 y sus buffers tienen buen poder regulador entre pH 7.8 y 10.8, rango en el cual prevalece la especie HY-3.Resumiendo, la solución en titulaciones con EDTA no sólo contendrá al ion metálico M+2,al ligante Y-4 y al complejo MY-2, como aparece en la ecuación (1), sino que además contendrá en distintas proporciones a las otras formas protonadas del reactivo y los distintos complejos que el metal origine con el complejante auxiliar.

6 ¿ qué se entiende por dureza del agua ? explique la diferencia entre dureza temporal y permanente.

16

Quelatometría

La dureza del agua a la concentración de compuestos minerales de cationes polivalentes (principalmente divalentes y específicamente los alcalinotérreos) que hay en una determinada cantidad de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son éstas las causantes de la dureza del agua y el grado de dureza es directamente proporcional a la concentración de sales de esos metales alcalinotérreos.

La dureza temporal se produce a partir de la disolución de carbonatos en forma de hidrógenocarbonatos (bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).

El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente que en agua fría, así que hervir (que contribuye a la formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura.

La dureza permanente no puede ser eliminada al hervir el agua, es usualmente causada por la presencia de sulfatos y/o cloruros de calcio y de magnesio en el agua, sales que son más solubles mientras sube la temperatura hasta cierta temperatura luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura

7 escriba el rango permisible de dureza como ppm de CaCO3 , para interpretar las clases de agua : agua suave , agua poco dura ,agua dura y agua muy dura . ¿Cuál es el máximo permisible de ppm en agua potable?

Rongos permisibles de ppm en los tipos de aguas

Tipos de agua mg/lAgua suave ≤17 ppmAgua poco dura ≤60 ppm

Agua dura ≤180 ppmAgua muy dura >180 ppm

8 Exprese la dureza de las aguas (ppm CaCO3 ), en grados francese y en grados alemanes R/=

Grado francés (°fH)

17

Quelatometría

Equivale a 10,0 mg CaCO3/l de agua.

Grado alemán (Deutsche Härte, °dH)Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua

18