Informe 10. Determinación de La Composición de Complejos 2

 

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR  FACULT FACUL TAD DE CI CIENCIAS ENCIAS QUÍMICAS LABORATORIO DE ANÁLISIS QUÍMICO INSTRUMENTAL I PRÁCTICA Nº: 10 INTE#RANTES: Ma&!' M&(') Da!*+n ,ac'-e Naa./ Q&e)ada ,h'naan U!!e!a

Fecha de en!e"a: Martes 14 de Julio del 2015 #RUPO N$: %

   

 

TEMA: DETERMINACIN DE LA COMPOSICIN DE COMPLE,OS OB,ETIVOS: • •

Estudiar los campos de aplicación del análisis por absorción. Conocer los métodos espectrofotométricos para la determinación de complejos.

12  FUNDAMENTO TERICO: ME!"! "E #$ %E#$C&!' ! %$(!' M!#$%) o omamos mamos en cuenta de nue*o la reacción)  M + nL ⇌ MLn +i el complejo

 MLn

  se di diso soci ciaa po poco co,, la

representación -ráfica de la absorbancia frente a la relación molar #M, en series de disoluciones en las  M ]  permanece constante  [ L  L ]  *aria, da /ue [ M  lu-ar a una lnea recta desde el ori-en de coordenadas asta el punto /ue corresponde a la relación molar del comp comple lejo jo for forma mado do,, a part partir ir del del cual cual camb cambia ia de  pendiente  alcan3a una absorbancia constante para la relación molar #M del complejo. $lternati*amente  L ] [ L [ M ]  puede mantenerse  constante  *ariar   el punto de cambio de pendiente indica la relación M#. +i se forma más de un complejo  los complejos tienen diferentes caractersticas de absorción  diferentes constantes de formación, las medidas a diferentes lon-itudes de onda pueden re*elar su  presencia) i-ualmente si a una lon-itud lon -itud de onda a a  cambios si-nificati*os en la pendiente de la cur*a, esto indica la presencia de complejos diferentes. $6%E+ $6%E+, 7. 1890:. $%&$C&!'E+ $C&!'E+ C!'&'=$+) M;!"! "E #concentración es constante,reali3ando pero en lacon /ue la relación de M a # *ara, as por ejemplo)

&anc+a M L

3!'3'!c+'ne 1 2 8 A

? 9

4 @

5 5

@ 4

9 ?

A 2

Cada disolución preparada se mide la absorbancia a la lon-itud de onda óptima  se representa estos  L ] / [ M ] + [ L  L ] :. #a -rafica *alores de absorbancia frente a la fracción molar de # /ue es i-ual a [ L  presentara un máBimo a la fracción molar /ue corresponde a la composición del complejo formado. or  ejemplo, un máBimo a una fracción molar de # 0,5 representa un complejo 1) 1 un máBimo a una fracción molar de # 0,@9 representa un complejo 1)2, M#2, etc.

42  REPORTE DE DAT DATOS: OS: 4212

Da' e53e!+-ena.e: Ta6.a 1: M7'd' de .a 8a!+ac+'ne c'n+n&a

S'.&c+9n C M. A.0 @.0 4.0 ?.0 2.5

S'.&c+9n D -. 2.0 4.0 @.0 9.0 9.5

+d!';2 1< -. 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

C. 021 M  M. 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

2.0 A.0 1.0 0.5 1.5 A.5 1.0 0.5 1.0 8.0 1.0 0.5 2.5 20.0 1.0 0.5 E.a6'!ad' 3'!: Da!*+n ,>c'-e / Ma&!' M&(')

V=2 -. 50 50 50 50 50

F!acc+9n -'.a! de D 0,2 0,4 0,@ 0,9 0,95

A6'!6anc+ a

50 50 50 50

0,A 0,A5 0,8 0,AA8

0,?0@ 0,2A? 0,1A8 0,521

D?C

A6'!6anc+ a 0,1?0 0,259 0,?11 0,?A5 0,40? 0,412 0,418 0,415

0,001 0,059 0,1A@ 0,2AA 0,?00

Ta6.a 4: M7'd' de .a !a)9n -'.a! S'.&c+9n C M. 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

S'.&c+9n D -. 2.0 4.0 5.0 @.0 9.0 A.0 10.5 12.0

+d!';2 1< -. 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

C. 021 M  -. 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

V=2 M. 50 50 50 50 50 50 50 50

1 2 2,5 ? ?,5 4 5,25 @

8 1

 

2.0 15.0 1.0 0.5 E.a6'!ad' 3'!: Da!*+n ,>c'-e / Ma&!' M&(')2

50

9,5

0,410

%2 CÁL CÁLCUL CULOS OS @ RES RESUL ULT TADOS DOS:: %212 CÁLCUL %212 CÁLCULOS: OS:  MÉTODO DE LAS V VARIACI ARIACIONES ONES CONTINUAS  C>.c&.' de .a =!acc+9n -'.a! de D  

 X  D=

 X  D=

 X  D=

  n   V  D   ( MV ) D =  D = ( MV ) D +( MV )C  n D + n C  V  D + V C    V  D V  D + V C    2,0 2,0 + 8,0

 X  D= 0.20

Absorbancia vs Fracción molar de D 0.4 0.3

ABSORBANCIA

0.2

f(x) = - 1.17x + 1.25 f(x) = 0.55x - 0.13 R² = 0.89 R² = 0.98

0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

FRACCIÓN MOLAR

CALCULO DE n ECUACIN 1  D 0,5519B  0,1?29 ECUACIN 4  D 1,19B > 1,25?A  

Re'.8+end' e. +e-a de ec&ac+'ne e dee!-+na:

 X  D= x =0,81

 A Max. = y =0,314

1

 

C + D =10 ml

C =2,5 ml  D=7,5 ml  Max.

C  X  = f  M  C   Ma x .

C  X   Max .

n=

C  X 

 ( 1− f  M  )  ( 1−0,19 ) =4,26 ≈ 4 =

=  Max .

C  X 

= ( 1− f  M  ) C

f  M 

0,19

 Donde :  Max

C  M 

 Max

C  X 

: Concentración molar de metal en el máBimo de absorbancia 2 : Concentración molar de li-ando en el máBimo de absorbancia.

C 

: Concentración total de li-ando más metal.  f  M: fracción molar del metal 2 +¿

[

2 + ¿ + 4 ( fen ) ↔  Fe  Fe ( fen )4

 Fe  

¿

  1 mol 180 , 1 g

 ×

  1 0 , 10 L

 ×

 1 10

=1 , 10 × 10−3 M 

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de a. de -'h! '.&c+9n c 0,392 g ×

 

¿

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de 110=enan!' 110=enan!'.+na2 .+na2 0,198 g ×

 

 ]

  1 mol 392,16 g

×

 1 1 L

×

 1 10

=6,01 × 10−4 M 

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. -ea. −4  mol

6,01 x 1 0

C  M =

  x 2,5 mL  L 50 mL

−5  mol

C  M = 3,01 x 10

 

 L

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. .+"and'

 

− 3 mol

1.10 × 10

  x 7,5 mL  L 50 mL

C  L =

−4  mol

C  L =1,65 x 10

 L

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. c'-3.e'

 

 M L ]= C  [ M n

 M ×

 A S  A Max.

−  mol  0,512  M L ]= 3,01 x 10  × [ M  L 0,314 5

n

−  mol  M L ] = 49,08 x 10 [ M  L 6

n

 

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. -ea. / de. .+"and'

[ M ] =C  M −[ M  M L ] 4

−  M ] = 3,01 x 10 [ M 

5

mol  mol   − 49,08 x 10−6  L  L

−  M ] =1,9 × 10 [ M 

5

mol  L

[ L ] =C   LL −n [ M L  ] 4

−  mol  L ] =1,65 x 10   −4 [ L 4

 L

(

−6

49,08 x 10

[ L ]=3.14 x 10−  mol 5

 L

 

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de .a c'nane de ='!-ac+9n

 [ M L ] 4

4  K f  = [ M   M ] [  L L]

 )

mol  L

 

mol  L

−6

49,08 x 10

 K f  =

(

 )

 ) )((

 mol −5 mol 3.14 x 10 1,9 × 10  L  L −5

4

18

 K f f  =2.66 × 10

 MÉTODO DE LASA RELACIÓN MOLA MOLAR R  

C>.c&.' de .a =!acc+9n de. .+"and'

 [ C ]  D ] [ D

 X  D=

2

 X  D= =1,0 2

 

C&!8a de Ca.+6!ac+9n f(x) =

Razón molar 0.43 0.42 0.41

Razón molar

f(x) = 0x + 0.4

Linar (Razón molar )

0.4 Absorbancia

Razón molar 2

0.39

Linar (Razón molar 2)

0.38

 

0.37 0.36 2

3

4

5

6

7

8

D/C

 

C>.c&.' de n Ec21  D 0,001?B > 0,4048 Ec24  D 0,125AB > 0.00?5 Ec2 %  D 0,0045B2 > 0,0504B > 0,2?5?   Re'.8+end' e. +e-a de ec&ac+'ne 1 / 4 e dee!-+na:  x =3,71 ≈ 4

 

 A Max. = y =0,344

A0,0045B2 > 0,0504B > 0,2?5? A0,0045   2,71 :2 > 0,05042,91: > 0,2?5?D0,??AA

 

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. -ea. −4  mol

6,01 x 1 0

C  M =

  x 2,5 mL  L 50 mL

−5  mol

C  M = 3,01 x 10

 

 L

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. .+"and' − 3 mol

1.10 × 10

  x 7,5 mL  L 50 mL

C  L =

−4  mol

C  L =1,65 x 10

 

 L

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. c'-3.e'  M L n ]= C  M × [ M

−5  mol

[ M L ]=3,01 x 10

 A Max. −5  mol

 0,339

 L   × 0,344 =2,96 x 10

n

 

 A S

 L

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de. -ea. / de. .+"and'

 M L ] [ M ] =C  M −[ M 4

−  M ] =3,01 x 10 [ M 

5

mol mol mol   −2,96 x 10−5   =5 x 10−7  L  L  L  M L  ] [ L ]=C  L−n [ M 4

[ L ]=1,65 x 10

−4

 mol

−5

  − 4 2,96 x 10

 L

(

mol  L

 )

−5

= 4,66 x 10

mol  L

 

 

C>.c&.' de .a c'ncen!ac+9n de .a c'nane de ='!-ac+9n

 K formación =

 [ M L ] 3

4

 M  ] ] [ L  L ] [ M 

− 5 mol

2,96 x 10 formación  K formación =

(

 )(  ) (

mol  L

−7

5 x 10

 L

 )

− 5 mol

4,66 x 10

 L

4

19

 K formación=1,25 × 10

2  RESULTADOS: C'nae de ='!-ac+9n M7'd' de 8a!+ac+'ne c'n+n&a

 

2 . 66 × 10

M7'd' de .a !e.ac+'ne -'.a!e

 

1,25 × 10

18

 de .+"and' 4 4

19

 de .+"and' e9!+c': % Ce2 De ='!-ac+9n 4G510H

G2  DISCUSIONES:  Método de las variacioes co coti!as: ti!as: •

•

 

$l obser*ar la tabla 1 podemos apreciar /ue a medida /ue aumenta la fracción molar del li-ando, la absorbancia tamb también ién aumenta de modo /ue se se comprobó) la #e de Feer $bsDG.b.C:. +in embar-o la fracción molar de # aumenta asta un máBimo de absorbancia de 0,?0@, este *alor corresponde a una fracción molar de 0,A, este *alor corresponde a un complejo de relación 1)4 M)#:, sin embar-o el nHmero de li-ando del ierro frente a la fenantrolina se sabe teóricamente /ue es ?, esta *ariación en el nHmero del li-ando puede deberse a /ue el complejo se encuentra mu disociado. En la tabla 1 además podemos apreciar /ue se reali3ó una me3cla en cantidades no este/uiométricas de la solución de ierro 2,5 ml:  de la de fenantrolina 20 ml:, obteniéndose un *alor de 0,521 de modo /ue a este *alor de absorbancia le corresponde una fracción molar de 0,A8 por lo cual el método de *ariaciones continuas no puede determinar el nHmero de coordinación del ierro con la fenantrolina a /ue para este *alor le corresponde una relación M)# i-ual a 1)5, a /ue los datos no son los suficientemente eBactos como para distin-uir esta relación. #a constante de formación del complejo formado por el ierro  la fenantrolina es de 2,5 B10@   la encon encontrada trada eBperim eBperimentalm entalmente ente fue de

18

2.66 × 10

, este *alor 

*aria demasiado en relación al *alor tabulado, por lo cual se tiene un error mu -rande, esto pudo aber sido pro*oc pro*ocado ado por una mala dilución o preparación de la solución /ue contena deberlar misma laemát solución contena el lili-an ando do. . $ demá demáss elpued pumetal eden en abe a otro otross manera er erro rore ress de si sist stem ático icos, s, /ue com como o ma mala la calibr cal ibraci ación ón del esp espect ectrof rofotó otóme metro tro  alal-una unass interf interfere erenci ncias as en los ana analit litos os en

 

estudio.

 Método de la relaci" relaci" #olar: •

•

+e-Hn la -ráfica de la relación molar podemos decir /ue a medida /ue aumenta la concen con centrac tración ión del com comple plejo jo es decir mie mientr ntras as más se for forma ma el /ue /uelato lato:: la absorbancia también aumenta proporcionalmente en relación al cociente "C #i-andometal:, sin embar-o la linealidad no se mantiene constante. odemos apreciar /ue la pendiente de la recta cambia drásticamente en el *alor de abs. "e 0,40? /ue en este deja de/umica formarse ellacomplejo dede ierro, por tanto a no debido eBiste aabsorción depunto la especie pendiente la -ráfica se mantiene constante cero: +e-Hn *arias referencias se sabe /ue este complejo es mu estable, por lo /ue el error se pudo deber a /ue los reacti*os estaban en mal estado  aa la presencia de interferencias por descomposición de los reacti*os por lo /ue la lectura en el espectrofotómetro no es correcta aun/ue se usen las cantidades correctas para la fracción molar de metalli-ando. Con este método también se obtu*o un nHmero de li-ando de 4  una constante de formación /ue difiere en -ran ma-nitud al *alor tabulado tabla de resultados:, debido a errores  consecuencias mencionadas en el análisis de resultados del método de *ariaciones continuas.

H2  CONCLUSIONES: •

•

•

•

2 

+e estudió  anali3ó los campos de aplicación de análisis espectrofométrico, para la determinación de la composición de un complejo. +e conoció  determinó los métodos de análisis para determinar la concentración  la constante de formación de un complejo especfico. "icos métodos son el de las *ariaciones continuas, el método de la relación molar  el método de la relación de las pendientes. #os #os mé méto todo doss /ue /ue se util utili3 i3ar aron on en la pr pres esen ente te pr prác ácti tica ca para para dete determ rmin inar ar la co conc ncen entr trac ació iónn  el nHme nHmero ro de coor coordi dina nació ciónn l lii-an ando dos: s: del del ier ierro ro con con la fenantrolina fueron el método de las *ariaciones continuas  el método de la relación molar. Mediante el método de las *ariaciones continuas se obtu*o un nHmero de li-ando 4  una constante de formación de 2,@@B10 1A, mientras /ue por el método de la relación molar se obtu*o un *alor de la constante de formación de  de   1,25B1018,  un nHmero de li-ando i-ual al método anterior.

BIBLIO#RAFIA: •

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