Practica 9

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL “FRANCISCO DE MIRANDA” AREA DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA LABORATORIO DE QUÍMICA II

PRÁCTICA Nº 9 OXIDACIÓN –REDUCCIÓN (PERMANGANOMETRIA) I. INTRODUCCIÓN Las reacciones de oxidación – reducción (Redox) son aquellas donde ocurre un cambio en el estado de oxidación de uno o mas elementos, se cuentan entre las reacciones químicas más comunes ya que, intervienen en una extensa variedad de procesos importantes, como la corrosión de metales (enmohecimiento del hierro) la manufactura y acción de los blanqueadores y la respiración de los animales. Las reacciones redox están constituidas por dos tipos de reactivos, uno conocido como agente oxidante y otro conocido como agente reductor. En esta práctica se utilizará el poder oxidante de una solución de permanganato de potasio (KMnO 4) para valorar una solución. En los procesos redox donde se realizan valoraciones con la finalidad de medir el volumen necesario de una sustancia oxidante o reductora para poder visualizar el punto final de una reacción de oxido reducción, se les conoce como volumetria redox; uno de los compuestos mas utilizados en este tipo análisis volumétricos es el permanganato de potasio que, como se menciono anteriormente se utilizará para esta experiencia practica; de este modo se determinara el contenido de sustancia reductora (solución de acido oxálico) oxidándola con solución de permanganato de potasio. II. OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Valorar una solución mediante (KMnO4) en una reacción redox.

el poder oxidante del permanganato de potasio

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Determinar la concentración molar teórica de la solución de (H2C2O4).

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Verificar el poder oxidante del permanganato de potasio.

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Determinar la concentración molar experimental del acido oxálico mediante la técnica de la valoración por oxido reducción.

ácido oxálico

III. FUNDAMENTOS TEORICOS Reacciones de Óxido-Reducción: Reacciones en las que se produce oxidación y reducción, también se conocen como reacciones REDOX. Las reacciones redox están constituidas por dos tipos de reactivos, uno conocido como agente oxidante y otro conocido como agente reductor. El agente oxidante realiza la oxidación de la otra especio y para ello debe quitarle electrones a esa especie, esto significa que el agente oxidante es el reactivo que se reduce. Por su parte el agente reductor es el reactivo que provoca la reducción de la otra especie, para ello debe cederle electrones, por lo cual el agente reductor es la especie o reactivo que se oxida.

Agente Reductor

Agente Oxidante Escala de Oxidación-Reducción

Permanganometria: Es el método que determina el contenido de sustancias reductoras en una solución, oxidándola con solución de permanganato de potasio. Una solución de permanganato de potasio de concentración conocida, en medio ácido se emplea para la valoración directa de numerosos aniones y cationes oxidables. El permanganato de potasio como valorante, presenta varias características entre las que se destacan: son de color tan intenso proporcionando un color perceptible. El KMnO 4 es su propio indicador (un leve exceso de permanganato se puede reconocer fácilmente por su color rosado, aún en presencia de iones colorados como el ión férrico; éste es inestable, es capaz de oxidar espontáneamente al agua, además del hecho de que la materia orgánica lo reduce. La velocidad de esta reacción es muy lenta, está catalizada por luz, calor, ácidos, bases, sales de Mn++ y por el propio MnO2. Valoración Redox: Es un análisis cuantitativo de la concentración de un agente oxidante o reductor en una muestra, En este tipo de análisis se determina la concentración de una solución permitiendo que reacciones una cantidad cuidadosamente medida de una solución estándar de un agente oxidante o reductor. Balance de la reacción redox por el método del ion electrón: Balancear una ecuación consiste en obtener coeficientes de cada un de las fórmulas de las sustancias anotadas en la ecuación química. El método de balanceo del ion electrón se describe como: 1.- Asigne a todos los átomos números de oxidación. 2.- Observe qué átomos parecen perder electrones y cuáles ganan, establezca semireacciones en donde identifique la reacción de oxidación y la de reducción según los conocimientos ya adquiridos. 3.- Realice el balance de masa de cada una de la semireacciones, primeramente en medio ácido, para lo cual sumara una molécula de agua por cada oxigeno presente, y un protón por cada hidrógeno faltante.

4.- Una vez realizado el balance de masa proceda a realizar el balance de carga para lo cual sumara electrones (cargas negativa) del lado de la reacción que presente exceso de carga positiva. 5.- Multiplique ambas semireacciones por un escalar que le permita igualar en ellas el numero de electrones y sume estas semireacciones. 6. Para el balanceo en medio básico, proceda a sumar en ambas semireacciones (la de oxidación y reducción) un número de iones hidroxilo igual al número de hidrógenos. 7.- Sume las semireacciones tomando en cuenta que la suma de iones hidrógeno e iones hidroxilo da como resultado moléculas de agua. 8.- Elimine la mayor cantidad de agua de las semireacciones y proceda a sumarlas para obtener la ecuación balanceada en medio básico. IV. MATERIALES Y REACTIVOS. MATERIALES

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Matraz volumétrico de 50mL 1mL Pipetas de 10mL 20mL

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Fiola de 125mL Bureta de 25mL 2 vasos de precipitado de 25mL Cilindro graduado de 50 mL Pera de Succión Plancha de calentamiento Soporte Universal Pinza Anillo

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REACTIVOS

Solución de permanganato de potasio (KMnO4) de concentración de 0,013 mol/ L 0,1 gramos de acido oxálico dihidratado (H2C2O4.2H2O) Acido Sulfúrico (H2SO4) concentrado. Agua Destilada.

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Experimento 1. Preparación de 50 mL de solución de acido oxálico 0,015 mol/L. Pese 0,1 gramos de acido oxálico dihidratado. 1. Emplee un vaso precipitado o beaker de 25 mL para pesar y disolver el sólido en 2. un volumen apropiado de disolvente. Transvase el contenido del vaso precipitado al matraz aforado de 50 mL y 3. complete con agua destilada hasta la línea de aforo del envase, tape la solución y agítela suavemente por inversión del matraz.

Determine la concentración de la solución de acido oxálico preparada mediante la 4. ecuación: M 

Moles H 2 C 2 O4 Volumen ( L)

Experimento 2. Valoración de la solución de acido oxálico, utilizando para ello una solución estándar de KMnO4 0,013 mol/L. 1. Llene la bureta con solución estándar de permanganato de potasio (KMnO4). 2. En una fiola de 125 mL, coloque 50 mL de agua destilada. 3. Agregue a la fiola que contiene el agua 1 mL de ácido sulfúrico (H 2SO4) concentrado (bajo campana, mezcle bien con movimientos rotatorios de la fiola). 4. Agregue 10 mL de solución de ácido oxálico (H2C2O4). 5. Caliente hasta 90º C la solución contenida en la fiola (agua + ácido sulfúrico (H2SO4) + ácido oxálico (H2C2O4)). 6. Con precaución y con cuidado de no quemarse, baje la fiola de la plancha de calentamiento. 7. Titule el ácido oxálico (H2C2O4) con el permanganato de potasio (KMnO4). 8. Anote el volumen de solución titulante de permanganato de potasio (KMnO 4) gastado hasta alcanzar el punto final de la valoración. 9. Calcule la concentración molar del ácido oxálico (H 2C2O4), utilizando la estequiometria de la reacción una vez que ésta se ha balanceado por el método del ion electrón. moles H 2 C 2 O4 Moles H 2 C 2 O4  moles KMnO4 moles KMnO4

M 

Moles H 2 C 2 O4 Volumen ( L)

VI . TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS EXPERIMENTALES Tabla 1. Resultados experimentales PARAMETRO Volumen gastado de permanganato de potasio (KMnO4) Volumen de ácido oxálico (H2C2O4) usado como muestra en la titulación Molaridad experimental del ácido oxálico (H2C2O4) usado como muestra en la titulación Porcentaje de error

VALOR Y UNIDAD

VII. PREGUNTAS DE INTERES. 1. Balancee la ecuación por método ión electrón en medio acido

MnO4  C 2 O42  Mn 2  CO2 2. De la reacción química que tuvo lugar en el ensayo. ¿cual es el agente reductor y el agente oxidante y explique su respuesta?. 3. En el proceso de titulación oxido-reducción de la experiencia ¿Por qué se emplea el acido sulfúrico concentrado?. 4. ¿A que se debe el calentamiento de la solución de agua, ácido sulfúrico (H2SO4) y ácido oxálico (H2C2O4), contenido en la fiola. 5. ¿Cuál es la causa que en la titulación redox del permanganato de potasio (KMnO4) y ácido oxálico (H2C2O4) no se requiera indicador, para detectar cualitativamente el punto final? 6. Señale las propiedades que debe tener el agente oxidante en la titulación redox.

VIII. BIBLIOGRAFIA. BACON, R. Análisis Volumétrico de Oxido-Reducción . Facultad de Química E Ingeniería. Cátedra de Química Analítica Cuantica. Universidad de los Andes. Venezuela. SKOOG, D, WEST, D. (1995). Química Analítica. Sexta Edición. Editorial McGRAWHILL.

Febrero 2011.

Figura Nº 5. Medición de temperatura de la Solución de ácido oxálico (H2C2O4).