UNIVERSIDAD DE LA SERENAFACULTAD DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

MANUAL DE LABORATORIOQUÍMICA ANALÍTICA IIPERMANGANOMETRIA

Carrera: Químico Laboratorista. Profesora: M (Sc) Elizabeth Arancibia Araya.

2008

Volumetría Redox.

1. Introducción.Las volumetrías redox utilizan reacción de óxido – reducción entre reactivo y analito. Los analitos reductores se titulan con una solución de un reactivo oxidante de concentración perfectamente conocida; los roles se invierten en el caso de analitos oxidantes. Como en toda determinación volumétrica es necesario que la estequiometría de la reacción esté perfectamente establecida, que la reacción sea rápida, y que se cuente con los medios para generar un punto final tan cercano al punto equivalente como sea posible.

2. Permanganato de Potasio.Las soluciones de permanganato de potasio, corresponden a soluciones altamente oxidantes. La semireacción de oxidación es:

MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O Eº = 1.51v

Esta semireacción tiene lugar únicamente en soluciones de ácidos fuertes 0.1M. En medio menos ácido, los productos pueden ser Mn(III), MN(IV) o Mn(VI), dependiendo de las condiciones de la reacción.Las soluciones de permanganato se descomponen lentamente y en ocasiones es necesario volver a estandarizarlas.Las soluciones de permanganato de potasio se utilizan más comúnmente que otras, debido al color que poseen estas, el cual es tan intenso que puede servir como indicador en las titulaciones. Además otra razón de su popularidad es su bajo costo.

3. Puntos finales.Una propiedad que hace muy útil a la solución de permanganato de potasio es su color púrpura intenso, que es suficientemente para servir de indicador en la mayoría de las titulaciones. Cantidades tan pequeñas como 0.01 a 0.02 mL de una solución 0.02 M le dan color perceptible a 100 mL de agua. Si la solución de permanganato está muy diluida, se puede emplear ácido difenilamino sulfónico o el complejo 1,10 – fenantrolina de hierro (II), para tener un punto final más nítido.El punto final con el permanganato no es permanente, ya que, el exceso de iones permanganato reacciona lentamente con las concentraciones relativamente grandes de los iones manganeso (II) formados en el punto final:

2MnO4- + 3Mn2+ + 2H2O → 5MnO2(s) + 4H+

La constante de equilibrio para esta reacción es de aproximadamente 1047, lo que indica que la concentración en equilibrio de ion permanganato es extremadamente pequeña, aún en medio fuertemente ácido. Por suerte la velocidad a la que se alcanza este equilibrio es tan lenta que la decoloración en el punto final es gradual, quizá en unos 30 segundos.

4. Preparación y estabilidad de las soluciones patrón.Las soluciones acuosas de permanganato no son totalmente estables debido a que el ion tiende a oxidar al agua.

4MnO4- + 2H2O → 4MnO2(s) + 3O2(g) + 4OH-

Aunque la constante de equilibrio para la reacción indica que ésta es favorable a los productos, las soluciones de permanganato, preparadas de manera adecuada, son razonablemente estables porque la reacción de descomposición es lenta. Se puede catalizar con la luz, calor, ácidos, bases, manganeso (II) y dióxido de manganeso.Se pueden preparar soluciones de permanganato moderadamente estables si los efectos de estos catalizadores, particularmente el dióxido de manganeso, se reducen al mínimo.

El dióxido de manganeso es un contaminante incluso en el permanganato de potasio sólido mas puro. Además, se forma en soluciones del reactivo preparadas recientemente debido a la reacción del ion permanganato con materia orgánica y polvo presentes en el agua utilizada para preparar la solución. El dióxido de manganeso se puede eliminar por filtración antes de la estandarización, lo cual mejora notablemente la estabilidad de las soluciones patrón de permanganato. Antes de filtrar, la solución se deja reposar unas 24 horas, o se puede calentar unos minutos para acelerar la oxidación de la materia orgánica, contaminante muy común, aunque en pequeña proporción, en el agua destilada y desionizada. La filtración en papel no es adecuada porque el ion permanganato reaccionaría con el, formando mas oxido de manganeso. Las soluciones de permanganato estandarizadas se deben conservar en la oscuridad. Si se detecta la formación de sólidos en el solidó de la solución o en las paredes del frasco, se deberá filtrar y estandarizar nuevamente. En cualquier caso, como medida de precaución es conveniente volver a estandarizar cada una o dos semanas.Las soluciones que contengan un exceso de permanganato no deberán calentarse porque se descomponen por la oxidación del agua. Esta descomposición no se puede compensar con un blanco. Por otro lado, es posible titular con permanganato soluciones ácidas calientes de reductores sin que se introduzca un error, siempre y cuando el reactivo se agregue lentamente para que no se acumule en cantidades excesivas.

5. Patrones Primarios.Se cuenta con varios patrones primarios excelentes para la estandarización de soluciones de permanganato como:

a) Oxalato de sodio: Na2C2O4

El oxalato de sodio es muy utilizado para estandarizar soluciones de permanganato. En medio ácido, el ion oxalato se transforma en el ácido no disociado. Así, su reacción con el ion permanganato es:

2MnO4- + 5H2C2O4 + 6H+ → 2Mn2+ + 10CO2(g) + 8H2O

La reacción entre el ion permanganato y el ácido oxálico es complicada y se lleva a cabo lentamente aun a temperaturas elevadas, a menos que el manganeso (II) esta presente como catalizador. Así, cuando se añaden los primeros mililitros de solución patrón de permanganato a las solución caliente de ácido oxálico, se necesitan algunos segundos para que desaparezca el color del ion permanganato. Sin embargo, a medida que aumenta la concentración de manganeo (II) la reacción ocurre cada vez más rápido gracias a la autocatálisis.Se ha observado que las soluciones de oxalato de sodio se titulan a 60º o 90ºC, el consumo de permanganato de potasio es de 0.1 a 0.4% menor que el teórico. Probablemente se debe a la oxidación por el aire de una porción de ácido oxálico. Este pequeño error puede evitarse agregando de 90 a 95% del permanganato necesario para una solución fría de oxalato. Cuando el permanganato se haya consumido totalmente 8lo cual se sabe por la desaparición del color), la solución se calienta a unos 60ºC y se titula hasta que el color rosado persista por unos 30 segundos. La desventaja de este procedimiento es que se necesita conocer la concentración aproximada de la solución de permanganato para poder añadir un volumen inicial adecuado de reactivo. Para muchos fines, la titulación directa de la solución caliente de ácido oxálico dará resultados adecuados (generalmente 0.2 a 0.3% altos). Si fuera necesaria una mayor exactitud, se puede hacer la titulación directa de la solución caliente con una porción del patrón primario seguida por dos o tres titulaciones en las que la solución se calienta hasta el final.

b) Óxido Arsenioso: As2O3

Se dispone comercialmente como sólido, de grado estándar primario. Se disuelve en soluciones de NaOH:

As2O3 + 2OH- 2AsO2- + H2O

Luego se acidifica con HCl y se valora con el KMnO4:2MnO4

- + 5HAsO2 + 6H+ + 2H2O 2Mn2+ + 5H3AsO4

Esta reacción no transcurre rápidamente sin un catalizador. Se explica porque el MnO4

- se reduce parcialmente a Mn3+ y MnO2 que se estabilizan como complejos arsenatos.

El catalizador para esta reacción es el monocloruro de yodo, que en solución de HCl existe como ICl2- y que actúa según:H3AsO4 + 2H+ + 2e- HAsO2 + 2H2O Eº = 0.559 v2ICl2- + 2e- I2 + 4Cl- Eº = 1.06 vMnO4

- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O Eº = 1.51 v

Reacción entre HAsO2 y ICl2-:HAsO2 + 2ICl2- + 2H2O H3AsO4 + I2 + 2H+ + 4Cl- Eº = 0.501v

Entonces:2MnO4

- + 5I2 + 20Cl- + 16H+ 2Mn2+ + 10ICl2- + 8H2O Eº = 0.45vEste valor indica que oxidación de yodo por KMnO4 es cuantitativamente completa en medio ácido, HCl. Juntando las dos reacciones precedentes se observa que se efectúa la reacción de valoración.

6. Curvas de titulación.Se titulan 50.0 mL de solución de Fe2+ 0.100N con solución de KMnO4 0.100N a pH 1.Datos:Eº Fe3+/Fe2+ = +0.68vEº MnO4

-/Mn2+ = +1.51v[MnO4

-] = 0.100N = 0.002M

a) Al inicio de la titulación.El potencial de reacción E, es indeterminado debido a que la reacción propiamente tal aun no se lleva cabo. Solo encontramos en el matraz la solución de Fe2+.

b) Al adicionar 25,0 mL de titulante.E = +0.68 - 0.059 · log [Fe 3+ ] 1 [Fe2+]

[Fe3+] = ((50.0 mL · 0.100N)- (25.0 mL · 0.100N) / 75mL = 0.033N[Fe2+] = (25.0 mL · 0.100N) / 75mL = 0.033N

E = +0.68 – 0.059 · log 0.033N 1 0.033N

E = +0.68v

c) Al adicionar 50.0 mL de titulante (pto. de equivalencia).E = +0.68 - 0.059 · log [Fe 3+ ] 1 [Fe2+]

E = +1.51 - 0.059 · log [Mn 2+ ] /5 5 [MnO4

-][H+]8

E = +0.68 - 0.059 · log [Fe 3+ ] 1 [Fe2+]

5E = +7.55 - 0.059 · log [Mn 2+ ] . [MnO4

-][H+]8

+_________________________________6E = +0.68 + 7.55 – 0.059 · log [Fe 2+ ][Mn 2+ ] . [Fe3+][MnO4

-][H+]8

6E = +1.372 – 0.00983 · log [Fe 2+ ][Mn 2+ ] . [Fe3+][MnO4

-][H+]8

Para el equilibrio.[Fe2+] = 5[MnO4

-] ; [Fe3+] = 5[Mn2+]

E = 1.372 – 0.00983 · log 5[MnO4- ][Mn 2+ ] .

5[Mn2+][MnO4-][H+]8

E = 1.372 – 0.00983 · log 1 . [H+]8

E = 1.372 – (0.00983 · 8) · log 1 . [H+]

E = 1.372 – (0.078 · pH)

E = 1.372 – (0.078 · 1)

E = 1.294v

d) Al adicionar 60.0 mL de titulante.E = +1.51 - 0.059 · log [Mn 2+ ]

5 [MnO4-][H+]8

[Mn2+] = (50.0 mL · 0.100N) / 110 mL = 0.0456N[MnO4

-] = (10.0mL · 0.100N) / 110 mL = 9.09 x 10-3N

E = +1.51 - 0.059 · log (0.045N) . 5 (9.09x10-3N)(0.1)8

E = 1.40v

e) Tabla de datos.Volumen de titulante

(mL)Potencial E

1 0.583 0.615 0.627 0.633

10 0.64413 0.65320 0.66925 0.68

27 0.68430 0.69033 0.69735 0.70140 0.71645 0.73650 1.29455 1.4060 1.40765 1.409

f) Grafica.

7. Principales aplicaciones.a) Determinación de Hierro

El hierro(II) puede titularse en medio ácido con una solución valorada de permanganato de potasio. En la reacción de pretitulación de hierro(III) a hierro(II) suele emplearse el reductor de Jones o solución de cloruro estannoso. Cuando se emplea el reductor de Jones, también se reducen el titanio, vanadio y cromo, con el consecuente sobre consumo del titulante. Por lo tanto, esta técnica de reducción no debe utilizarse en presencia de estos elementos, a menos que este en condiciones de corregir el volumen total de permanganato empleada en la titulación. Cuando se emplea cloruro estannoso, no se reduce el titanio y el cromo, de modo que el método puede emplearse en presencia de estos elementos. Sin embargo, el vanadio si se reduce, consumiendo solución titulante. Cuando existen vanadio y hierro, la solución puede reducirse con

cloruro estannoso; luego se titula a la acidez adecuada, de preferencia con dicromato en vez de permanganato, ya que en estas condiciones solo se oxida el hierro(II).La reducción en el reductor de Jones puede efectuarse con ácido sulfúrico o clorhídrico, pero la reducción con cloruro estannoso requiere ácido clorhídrico. En la titulación de hierro(II) con permanganato en un medio de ácido clorhídrico se produce una reacción inducida en la que el cloruro se oxida parcialmente, ya sea, a cloro molecular o a ácido hipocloroso, provocando un consumo excesivo de permanganato. La presencia de manganeso(II) en solución evita esta reacción. Antes de la titulación de hierro(II) con permanganato en un medio ácido, se agrega manganeso(II) en forma del reactivo de Zimmerman – Reinhardt. Este reactivo consiste en una solución de sulfato manganoso, MnSO4, en ácidos sulfúrico y fosfórico diluidos.La adición de ácido fosfórico antes de la titulación, en un medio de ácido sulfúrico, hace mas sensible el viraje del color en el punto final. El ion fosfato forma un complejo estable e incoloro de fosfato férrico. Por lo tanto, el viraje de color es de incoloro a rosado, y el permanganato sirve como indicador del punto final. El ausencia de ácido fosfórico el viraje sería de amarillo o amarillo verdoso a rosado. El color amarillo o amarillo verdoso es característico del Fe3+ cuando se halla presente en concentraciones relativamente altas.

b) Determinación de Oxalato o Calcio.El permanganato reacciona con oxalato en medio ácido según la reacción:

5C2O42- + 2MnO4

- + 16H3O+ 10CO2 + 2Mn2+ + 24H2OEl medio que se emplea habitualmente es una solución diluida de ácido sulfúrico (alrededor de 1M). La reacción es lenta a temperatura ambiente, y debe efectuarse a temperaturas entre 50 y 60ºC.Las primeras gotas de solución de permanganato añadidas no se decoloran rápidamente, y no debe agregarse más hasta que se observe la decoloración. Esto indica que la reacción es lenta al principio, pero cuando aparece la primera traza de Mn(II) cataliza esta reacción. Una vez formada esta primera traza, la decoloración del permanganato es más rápida. Debido a la tendencia del permanganato a la autodescomposición, la concentración del MnO4

- no debe ser demasiado elevada durante la titulación. Esto requiere que la titulación se realice a una velocidad razonable, con un eficiente mezclado y agitación.La reacción proporciona la base de uno de los procedimientos de valoración de soluciones de permanganato.Algunos metales forman oxalatos poco solubles y pueden separarse cuantitativamente por precipitación. Una vez separado el oxalato poco soluble, se disuelve en ácido sulfúrico diluido y la solución resultante se titula con solución valorada de permanganato; la reacción de titulación es la mencionada anteriormente. Por tanto, puede determinarse el metal involucrado.Este método se emplea con frecuencia para la determinación de calcio. La separación del oxalato de calcio se logra por adición de solución de oxalato de amonio a una solución de calcio(II) en ácido clorhídrico diluido. En seguida, el ácido se neutraliza con amoniaco diluido. El precipitado de oxalato de calcio estará caso libre de oxalato de amonio como coprecipitado, de modo que la posterior titulación tendrá un error de solo +2 p.p.mi. Si en la separación de oxalato de calcio se emplea medio amoniacal en lugar de clorhídrico, puede introducirse un error significativo.Debe evitarse la presencia de ciertas sustancias interferentes como el titanio y el manganeso, al tiempo de precipitación de oxalato de calcio.

c) Determinación de Arsénico.

El arsénico(III) reacciona en solución ácida con permanganato para dar:5H3AsO3 + 2MnO4

- + 6H3O+ 5H3AsO4 + 2Mn2+ + 9H2OEl óxido arsenioso, As2O3, puede disolverse en solución de hidróxido de sodio 3M, y luego acidificarse con ácido clorhídrico a fin de generar una solución de H3AsO3. A esta solución de arsénico(III), se le añade un par de gotas de yodato de potasio 0.002M para catalizar la reacción, y entonces se titula con solución valorada de permanganato. A pesar de que la reacción se realiza bien en solución caliente de ácido clorhídrico, se prefiere el empleo del catalizador y una titulación a temperatura ambiente. Cuando la titulación se efectúa en medio de ácido sulfúrico, la formación de arseniatos complejos de manganeso ocasiona una notable decoloración de la solución antes del punto final (se obtienen soluciones pardas o verdes).La reacción con arsénico(III) también sirve para valorar soluciones de permanganato.

8. Otras aplicaciones de la permanganometría.El permanganato también puede utilizarse en la determinación de antimonio, ferrocianuro, nitritos, peróxido de hidrógeno y otros peróxidos, vanadio, yodo, bromo, estaño, tungsteno, uranio, titanio, sulfitos, molibdeno, sodio (en forma indirecta) y potasio (en forma indirecta).

9. Bibliografía. Vogel Arthur I. (1957). “Química Analítica Cuantitativa”. Volumen I. (Volumetría y gravimetría).Editorial Kapelusz.

Skoog D.A., West D.N. (1988). “Química Analítica”. Sexta edición. Editorial Mc Graw-Hill.

Dick. J.G. (1979). “Química Analítica”. Editorial El manual moderno.

Cuestionario para resolver antes del Laboratorio.

1. ¿Por qué en las titulaciones se prefieren usar soluciones estándar de oxidantes en vez de soluciones estándar reductoras?

2. ¿Por qué rara vez se utilizan soluciones estándares de KMnO4 en las titulaciones de soluciones que contienen HCl?

3. Escriba la ecuación iónica neta balanceada que muestre la causa de la decoloración del punto final con KMnO4

4. ¿Por qué se filtran las soluciones de KMnO4 antes de estandarizarse?

5. ¿Por qué al filtrar las soluciones de KMnO4, esto no se debe realizar con papel filtro, sino con lana de vidrio?

6. ¿Por qué las soluciones de KMnO4 deben guardarse en recipientes oscuros?

7. Cuando una solución de KMnO4 se dejó en la bureta durante 3 horas, se formo un anillo parduzco en la superficie del líquido. Escríbase una ecuación iónica neta balanceada que explique esta observación.

Cuestionario para resolver después del laboratorio.

1. Se valora una solución de permanganato frente a As2O3 puro. Exactamente 0.200 gramos de esta sustancia consumen 38.1 mL del KMnO4. ¿Cuál es la normalidad de esta solución y cuál es su concentración molar?

2. Se valora una solución de KMnO4 frente a 0.179 gramos de KI puro. La valoración se realiza en presencia de HCN, siendo la reacción:

2MnO4- + 5I- + 5HCN + 11H+ 2Mn2+ + 5ICN + 8H2O

Se consumen exactamente 37.9 mL de reactivo. ¿Cuál es su normalidad? 3. Una muestra de 0.814 gramos de un mineral de estibnita se descompone en ácido,

y el Sb3+ se oxida al estado 5+ con 40.0 mL de KMnO4 0.119N. El exceso se valora por retroceso con 3.82 mL de Fe2+ 0.0961N. Calcular el porcentaje de Sb2S3 en la muestra.

4. Se analiza una solución de KNO2 tratando exactamente 25.0 mL de la misma con 50.0 mL de KMnO4 0.880N. Una vez que la reacción esta completa, se calienta la solución y se valora el exceso de KMnO4 por retroceso con 1.20 mL de Fe2+ 0.100N. Calcular la concentración molar de la solución de KNO2. ¿Cuántos gramos de KNO2

hay en un litro de la solución?

5. ¿Qué peso de Na2C2O4 patrón primario se necesitara para reaccionar con 45.0 mL de KMnO4 0.1025N?

6. ¿Cuál es la normalidad de una solución de KMnO4 si se necesitaron 37.16 mL para valorar 0.2413 gramos de Na2C2O4 patrón primario?

7. La titulación de 0.1467 g del estándar primario Na2C2O4 necesitó 28.85 mL de una solución de permanganato de potasio. Calcúlese la concentración molar de KMnO4

en esta solución.

8. La materia orgánica contenida en una muestra de 0.9280 gramos de un ungüento para quemaduras se elimino por calcinación y el residuo solido de ZnO se disolvio en ácido. Mediante el tratamiento con (NH4)2C2O4 se obtuvo ZnC2O4 muy poco soluble. El precipitado, filtrado y lavado se redisolvio en ácido diluido. En la titulación de H2C2O4 liberado se consumieron 37.81 mL de KMnO4 0.01508M. Calcúlese el porcentaje de ZnO en el medicamento.

VOLUMETRÍA REDOX

A. OBJETIVO: DETERMINACIÓN DE CALCIO EN UNA CALCITA

B. MÉTODO : Permanganometría

C. FUNDAMENTO:

La muestra de calcita se disuelve en ácido clorhídrico 1:1 se precipita en calcio presente como oxalato de calcio. Este precipitado se disuelve con una solución de ácido sulfúrico formándose ácido oxálico el cual es titulado con una solución estandarizada de permanganato de potasio.

ECUACIONES

Disolución de la muestra

CaCO3 + 2 H+ = Ca2+ + CO2 + H2O

Precipitación de calcio:

CaO + C2O4= = CaC2O4(s)

Disolución del oxalato de calcio

CaC2O4 (s) + 2 H+ = Ca2+ + H2C2O4

Titulación con Permanganato de Potasio

C2O4= = 2 CO2 + 2e-

Mn O4- + 8H+ + 5e- = Mn2+ + 4 H2O

2MnO4- + 5 C2O4

= + 16H+ ----- 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O D. MATERIALES Y REACTIVOS

Solución KMnO4 0.1 N NH3 (c) ( d = 0,91g/mL, aprox. 24.3%) Na2C2O4 p.a Filtro Wh 42 o similar H2SO4 (c) ( d = 1.84 g/mL, aprox. 95 - 97 %) Plato calefactor Rojo de metilo (NH4)2C2O4

F. PREPARACIÓN DE SOLUCIONES

1. Solución (NH4)2C2O4 5% p/v . Pesar en balanza monoplato 5 g de (NH4)2C2O4.

Disolver en 100 mL de H2O (d). Homogenizar bien, envasar y rotular.

2. Solución NH3 1:1 Adicionar en un vaso pp 100 mL de H2O (d). Agregar en forma cuidadosa con probeta 100 mL de NH3(c), agitando constantemente. Homogenizar bien, envasar y rotular.

3. Solución H2SO4 10% p/v. Adicionar en un vaso pp 50 mL H2O (d). Agregar en forma cuidadosa 10 mL H2SO4(c), agitando constantemente. Completar con H2O (d) hasta tener 100 mL solución. Homogenizar bien, envasar y rotular.

4. Solución H2SO4 1:1 . Adicionar en un vaso pp 100 mL de H2O (d). Agregar en forma cuidadosa con probeta 100 mL H2SO4 (c), agitándose constantemente. Homogenizar bien, enfriar, envasar y rotular.

G. PROCEDIMIENTO

1. Pesar 0.2 g muestra de calcita en balanza analítica (1). Transferir a un vaso pp. 250 mL y agregar 20 mL HCl 1:1, tapar con vidrio reloj y calentar en plancha calefactora hasta total disolución.

2. Agregar 50 mL H2O (d) y 3 gotas de rojo de metilo. Calentar la solución hasta 80ºC y precipitar con 30 mL de (NH4) C2O4 al 5%. Agitar y adicionar lentamente solución de NH3 1:1 hasta viraje del indicador (rojo a amarillo). Colocar el vaso pp. en la plancha calefactora por 30’ para su digestión (2).

3. Filtrar en caliente y lavar el precipitado con porciones pequeñas de agua fría y luego con agua caliente. Sacar el papel filtro con cuidado , abrirlo dentro de un vaso pp y arrastrar el precipitado con con la varilla de agitacion primero y después con H2S2O4 10 % p/v.

4. Adicionar al vaso pp. 20 mL H2SO4 1:1, calentar hasta 80ºC y titular con solución de KMnO4 estandarizada hasta la primera coloración rosada persistente a lo menos 20 seg. Anotar su gasto y calcule el % CaO presente en la calcita.

Notas:(1) Si se dispone de muestra líquida tome 20.0 mL de muestra y obvie los pasos de

disolución de la muestra(2) Aproveche el momento de la digestión para montar el equipo de filtración y el

equipo de titulación

H. CÁLCULOS

% CaO = NKMnO4 x Gasto KMnO4 (L) X PE CaO X 100 g ó mL muestra

I. CUESTIONARIO:

1. Mencione una ventaja y una desventaja de la determinación volumétrica de calcio basada en el uso de una solución de KMnO4, en comparación con un método gravimétrico.

2. ¿Por qué la adición de oxalato de sodio se realiza cuando el pH de la solución es ácido?

3. ¿ Por qué la titulación se debe hacer en caliente?

4. ¿Cuál es el peso equivalente del CaO?

EXPERIENCIA DE LABORATORIO Nº 13

VOLUMETRÍA REDOX

A. OBJETIVO: DETERMINACIÓN DE PERÓXIDO DE HIDRÓGENO.

B. MÉTODO: Permanganometría.

C. FUNDAMENTO:El peróxido de hidrógeno se expende en el comercio en solución, bajo la denominación de agua oxigenada de 10, 20, 30 y 100 volúmenes. El agua oxigenada de, por ejemplo, “10 volúmenes”, corresponde a una solución que cuando se descompone totalmente, produce 10 veces su volumen de oxígeno medidos a 0ºC y 760 mm de Hg.

2H2O2 2H2O + O2(g)

2 x 34.02 g = 22.4 litrosEn condiciones normales de presión y temperatura.

El agua oxigenada de “10 volúmenes” contiene aproximadamente 3% de H2O2. Cuando se agrega una solución de permanganato de potasio a una solución de peróxido de hidrógeno acidificada con ácido sulfúrico, se produce la siguiente reacción:

2KMnO4 + 3H2SO4 + 5H2O2 K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O + 5O2(g)

D. MATERIALES Y REACTIVOS:Agua oxigenada de 10 volúmenes

Matraz de aforo de 100 mLÁcido Sulfúrico (1:5)Solución KMnO4 0.1 N

E. PROCEDIMIENTO:En un matraz aforado de 100 mL se pone 10.00 mL de agua oxigenada de “10 volúmenes”, mediante una pipeta total, se lleva a volumen con agua y se homogeniza.Se toman alícuotas de 20.00 mL de esta solución y se pasa a un matraz Erlenmeyer. Se diluye a aproximadamente 200 mL con agua y se agrega 20 mL de ácido sulfúrico diluido (1:5) y se titula con permanganato de potasio hasta color rosa pálido persistente.Calcule a) el peso de peróxido de hidrógeno por litro de la solución original. b) la concentración “en volumen”, es decir, el número de mL de oxígeno, en condiciones normales de presión y temperatura que se pueden obtener de 1 mL de la solución original.

Nota: La riqueza del H2O2 suele expresarse en peso y en volumen por ciento.

F. CÁLCULOS:

% H2O2 = N KMnO4 x Gasto KMnO4 (mL) x PE H2O2 x f.d. x 100 1000 x alícuota muestra diluida

G. CUESTIONARIO:1. ¿Qué significa el término “volumen” en relación a la concentración del agua oxigenada?

2. ¿Cuántos mg de H2O2 reaccionarán con 35 mL de una solución 0.0280 M de KMnO4

en medio ácido?

3. ¿A que % p/p corresponde un agua oxigenada de 20 volúmenes?

4. ¿Cómo prepararía 100 mL de una solución de H2O2 al 1% p/v a partir de un agua oxigenada de 10 volúmenes?

5. Si 5.00 mL de una solución comercial de H2O2, de 1.01 g/mL de densidad, necesitan 18.7 mL de una solución 0.100 N KMnO4 para su valoración en medio ácido. ¿Cuál es el porcentaje en peso de H2O2 en solución comercial?