Tema 2. Introducción a los métodos volumétricos de análisis

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Tema 2. Introducción a los métodos volumétricos de análisis

¡Vamos!

Prof. Juan José García Guzmán

Índice

Material en el análisis volumétrico

Glosario de términos

Introducción

Clasificación de métodos volumétricos

Ejercicio

Procedimiento de volumetría

Introducción

De acuerdo con la clasificación general de los métodos de análisis clásicos podemos hablar de gravimetrías y volumetrías.

Metodologías son muy sencillas ya que se basan en la medida de la cantidad de un reactivo de concentración conocida, que es consumida por el analito.

En el caso de las gravimetrías, se hace reaccionar un reactivo con nuestra muestra, de forma que se produzca un compuesto que es insoluble, con lo cual precipita y podemos pesarlo.

En las volumetrías, se hace reaccionar un reactivo con nuestra muestra, y medimos el volumen exacto de reactivo que ha reaccionado estequiométricamente con el analito. Aunque su desarrollo fue posterior a las gravimetrías y son menos exactas que las primeras se utilizan de manera más generalizada, principalmente porque son más rápidas y sencillas.

Glosario de términos

Cualquier procedimiento basado en la medida del volumen de reactivo necesario para que reaccione con el analito presente en una muestra.

Análisis volumétrico

Técnica analítica basada en una reacción química, mediante la cual se determina la cantidad de una sustancia presente en una muestra, por adición de una cantidad conocida de otra sustancia, en presencia de un sistema que permita identificar en qué momento se ha consumido la totalidad del analito por adición de la cantidad estequiométrica de valorante.

Valoración

Reacción química que permite el desarrollo de la operación de valoración.

Reacción de valoración

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Glosario de términos

Reactivo químico que promueve la reacción de valoración. Esta disolución se prepara a partir de un patrón primario, o disolución valorada frente a patrón primario (patrón secundario).

Disolución patrón o valorante

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Requisitos para ser sustancia patrón

Glosario de términos

Reactivo químico que indica el final de la operación de valoración.

Indicador químico

Punto teórico (ideal) en el que la cantidad de valorante añadida es exactamente la necesaria para que reaccione estequiométricamente con el analito (número de equivalentes químicos de valorante es igual al número de equivalentes químicos de analito).

Punto de equivalencia

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Material en el análisis volumétrico

Material auxiliar o de pesada

Soporte o toma de pesos.

Permite tomar volúmenes exactos, lo cual es crítico en valoraciones volumétricas.

Material volumétrico

Otro material de vidrio

Recipientes o para tomar volúmenes aproximados.

Procedimiento de volumetría

El análisis consiste en ir agregando lentamente, a la disolución de analito, la disolución estándar de reactivo desde la bureta u otro material de precisión dispensador de líquidos, hasta que la reacción entre las dos especies químicas se haya completado.

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Clasificación de método volumétricos

Ejercicio

Preparación de patrón

Si el reactivo no es una sustancia estándar primario es necesario recurrir a la estandarización de su disolución, empleando un reactivo que sí es estándar primario. El valorante que se estandariza con otra disolución patrón a veces se denomina disolución patrón secundario. La concentración de una disolución patrón secundaria está sujeta a una mayor incertidumbre que la de una disolución de un patrón primario. Así que siempre será deseable preparar las disoluciones por el método directo. Sin embargo, muchos reactivos carecen de las propiedades requeridas para ser un patrón o estándar primario y por tanto deben ser estandarizadas.

Si el reactivo es una sustancia estándar primario la preparación de la disolución se llevará a cabo por el método directo, en el que una cantidad del patrón primario pesada cuidadosamente se disuelve en un disolvente apropiado y se diluye hasta un volumen conocido con exactitud en un matraz volumétrico.

Esquema de proceso de volumetría

Ejemplo Gravimetría

Un ejemplo sería la valoración gravimétrica de Ba2+ con H2SO4, donde se forma sulfato de bario, que es un compuesto muy insoluble. Como información anecdótica, el bario se usa en pirotecnia, como muchos otros elementos de los grupos A. El bario metálico tiene pocas aplicaciones prácticas, aunque a veces se usa para recubrir conductores eléctricos en aparatos electrónicos y en sistemas de encendido de automóviles. El sulfato de bario (BaSO4) se utiliza también como material de relleno para los productos de caucho, en pintura y en el linóleo.

Si no se disponde reacción de valoración apropiada, se procederá a realizar valoraciones por retroceso. Si atendemos al procedimiento seguido para el desarrollo de la valoración podemos distinguir principalmente dos tipos de volumetrías:

1. Valoración directa: el valorante se añade a la disolución del analito hasta completar la reacción. Es el tipo de valoración más sencilla y se recomienda su aplicación siempre que sea posible.
2. Valoración por retroceso: se añade al analito un exceso conocido del reactivo valorante, y se usa un segundo reactivo estándar para valorar el exceso del primer reactivo. Estas valoraciones se usan principalmente cuando el punto final de la valoración por retroceso es más claro que el de la valoración directa o cuando se necesita un exceso del primer reactivo para que se dé por completo la reacción con el analito. Si la reacción de la valoración directa no es favorable, por ejemplo tiene una cinética lenta.

Tipos de indicadores

Indicadores químicos: estos compuestos deben ofrecer un cambio brusco y nítido cerca del punto de equivalencia para poder detener la adición de valorante. El cambio está producido por una reacción química. Ejemplos: indicadores ácido-base (fenoltaleína), indicadores de óxido-reducción (cambian de color).

Indicadores instrumentales: en este caso los indicadores son instrumentos que ofrecen una medida de una señal que dependa de la concentración del analito. También ofrecen un cambio cerca del punto de equivalencia. Ejemplos: potenciómetro, amperómetro, pH-metro.

Ejemplo de volumetría ácido-base

Determinación de la concentración de ácido acético en vinagre.

Requisitos de reacción de valoración

No todas las reacciones pueden ser empleadas como reacción de valoración, deben cumplir unos requisitos.

Características de un valorante

La disolución de valorante desempeña un papel principal en análisis volumétrico, por lo que su preparación ha de llevarse a cabo con extremo cuidado ya que la validez del resultado depende de que se sepa la cantidad exacta de valorante utilizado.

Ejemplo de volumetría redox

Determinación de la concentración de Fe2+ con KMnO4

Ejemplo de complexométrica

Determinación de la concentración de calcio en agua.

Ejemplo de precipitación

Determinación de la concentración de cloruro en agua de mar.

Punto equivalencia y punto final

La principal diferencia entre el punto de equivalencia y el punto final es el error de la valoración, que prácticamente es inevitable. Se debe trabajar siempre en aquellas condiciones para las que la diferencia de volumen de valorante entre el punto de equivalencia y el punto final sea mínima. Sin embargo, estas diferencias existen como consecuencia de las limitaciones de los cambios físicos y de nuestra capacidad para detectarlos.