Volumetria de Oxido-reduccion, Yodimetria y Yodometria.

VOLUMETRIA DE OXIDO-REDUCCION YODIMETRIA Y YODOMETRIA Dayan Ocampo Patiño; José Ronald Guerrero; Jenny Esmeralda Prado Facultad de Ciencias Básicas, Programa de Química, Universidad Santiago de Cali *[email protected]

RESUMEN En esta práctica se realizó la estandarización de las soluciones de Tiosulfato de sodio Na2S2O3 y de yodo, en las cuales se obtuvo unas concentraciones reales de 0.100M y 0.04M respectivamente. Esto se llevó a cabo con el fin de determinar la cantidad de ácido ascórbico presente en una tableta comercial, utilizando volumetría oxido – reducción por retroceso, utilizando el método de Yodimetría, donde se tituló el exceso de I2 con Na2S2O3 y se utilizó como indicador almidón. El contenido de ácido ascórbico encontrado fue de 3.52% con un porcentaje de error de 70.25%, concluyéndose así que las titulaciones con yodo en presencia de mucha luz no es muy efectivo. PALABRAS CLAVES: Tiosulfato de sodio, concentración molar, ácido ascórbico, volumetría oxido-reducción, yodimetría, indicador.

ABSTRACT In this practice was done to standardize the sodium thiosulfate solution of Na2S2O3 and iodine, which was obtained in the actual concentrations of 0.100M and 0.04M respectively. This was conducted to determine the amount of ascorbic acid present in a commercial tablet, using redox titration recoil, Yodimetría using the method where the excess I2 titrated with Na2S2O3 and was used as starch indicator. The ascorbic acid content was found in 3.52% with an error rate of 70.25%, concluding that the degrees and iodine in the presence of a lot of light is not very effective. KEY WORDS: Sodium thiosulfate, molar concentration, ascorbic acid, redox titration, yodimetría, indicator.

INTRODUCCION Numerosos métodos analíticos se ba san en reacciones del yodo. Cuando un analito reductor se titula directamente con yodo (para formar I-), el método se denomina yodimetria. En la yodometria, un analito oxidante se añade a un exceso de I- para formar yodo, que se titula después con una solución de Tiosulfato patrón. El yodo molecular es poco soluble en agua (1.33x10-3 M a 20°C).

Si bien su solubilidad se incrementa considerablemente por complicación del yoduro. I2(aq) + I-

I-3 K=7 x 102

Una solución de I-3 0.05M, típica para se prepara disolviendo 0.12 mol de KI y 0.05mol de I2 en un litro de agua. Cuando se indica que debe utilizarse yodo como reactivo titilante, casi

siempre se trata de titulaciones de I2 en presencia de un exceso de I-. Ref. Análisis químico cuantitativo. Daniel C. Harris. El yodo es un tipo de oxidante de tipo medio, el cual nos permite realizar la valoración de diferentes sustancias, en las que destacamos los tiosulfatos. En dichos procesos el yodo se ve reducido a ion yoduro. Otras de los compuestos que podemos analizar a través de valoraciones con el yodo, son los sulfitos, sulfuros, y diferentes iones como el de arsénico, estaño o cobre. Cuando realizamos reductimetrías, para valorar el yodo, el agente reductor por excelencia es el tiosulfato. Por lo general, las reacciones que usan dicha aplicación, no pueden reaccionar directamente con el tiosulfato, así, los agentes oxidantes reaccionan para dar lugar al yodo con yoduros, para más tarde pasar a valorarlos con tiosulfato. Este tipo de reacción es de indirecta y se conoce con el nombre de yodometría. En cambio, cuando hablamos de yodimetría, hacemos referencia a una valoración que se realiza directamente con el yodo. Ref. http://quimica.laguia2000.com/quimi ca-organica/quimicaanalitica/yodimetrias-y-yodometrias

METODOLOGIA El diseño del experimento fue de tipo controlado el cual fueron utilizados diferentes tipos de materiales de medida de volumenes tales como: pipetas graduadas y volumetricas de 10mL, buretas de 25mL, erlenmeyer de 250mL, vasos de presipitados de 100mL, probeta de 50mL, matrazes aforados de 50mL y de 100mL, goteros y geringas. Tambien se utilizaron otros tipos de materiales tales como: vidrio de reloj, plancha calentadora y agitadora, pinzas con nuez, espatulas, varillas de agitacion, frasco lavador,

mortero con mazo desecadores y balanzas analiticas, siguiendo las normas de la practica de laboratorio. Primero se prepararon los reactivos a utilizar; almidon y tiosulfato se sodio 0.1M. Para la preparacion de almidon se pesaron aproximadamente 0.4 g de almidon disolviendolo en 20mL de agua destilada, esta solucion se transvaso a a 80 mL de agua en estado de ebullicion. Para la preparacion de tiosulfato de sodio 0.1M, se pesaron 1.248 g de tiosulfato y 0.1362g de carbonato de sodio (Na2CO3) y se añadieron en 50mL de agua destilada en un matraz aforado. Para la preparacion de yodo 0.05M, se pesaron 2.0g de yoduro de potasio (KI) y se disolvieron en 50mL de agua, igualmente se añadieron 0.65g de yodo recristalizado revolviendo bien hasta que los cristales desaparecieran. Finalmente se pasó la solución a un matraz aforado de 100mL enrasando la solución con agua destilada. Se tapó totalmente el Erlenmeyer que contenía la solución con papel aluminio. Para la estandarización de la solución de Tiosulfato, se pesaron 0.0506g de yodato de potasio (KIO3), puro y seco (secado aproximadamente 1hora a 120°C), se colocaron en un Erlenmeyer de 250mL y se añadieron 2.0g de KI y 10mL de acido sulfúrico 1M. luego se procedió a titular la solución con Tiosulfato hasta que el color tuvo un cambio de pardo a amarillo, en ese momento del cambio de color, se añadieron 1mL de la solución de almidón, y se tituló hasta que la solución tuviera un cambio de azul a incoloro. Para la estandarización de la solución de yodo, se disolvieron 10mL de esta solución junto con 2.0g de yoduro de potasio (KI) y 25mL de acido sulfúrico H2SO4 0.2 M. luego se procedió a titular con Tiosulfato de sodio estándar hasta obtener una decoloración tenue. Luego de el cambio, se agregaron 2mL de almidón y se tituló hasta que el

indicador cambiara de color azul a transparente. Se tomaron tres pastillas de vitamina C como muestra a analizar. Luego se procedio a triturar la muestra hasta obtener un polvo fino. Posteriormente se pesaron aproximadamente 0.201g de la muestra triturada y finalmente disolviendola en 60 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) 0.2M. Luego se añadieron 2 g de yoduro de potasio (KI) con agitación constante junto con 25.0 mL de solución de yodo 0,05 M. luego se empezó a titular con Tiosulfato de sodio hasta la decoloración de la solución. En el memento de haber llegado la decoloración de la solución, se agregaron 2 mL de solución almidón tomando un color azul por el complejo yodo-almidón. Finalmente se continuó titulando la solución hasta la desaparición el color azul.

•

Volumen de estandarización.

Tabla 2 solución

Volumen (ml)

Tiosulfato (0.1 M)

13.4

Yodo (0.05)

10

•

Determinación de la vitamina C

Vitamina C= 200mg V1=16.7ml

V2=15.3ml

Vt=22ml •

Preparación de reactivos.

•

Solución de Tiosulfato de sodio 0.1M.

•

Solución de yodo a 0.05M.

•

Estandarización de la solución de la solución de Tiosulfato 0.1M.

Algunos métodos estadísticos utilizados en este experimento fueron las graficas o curvas de titulaciones. Esta práctica fue realizada en el laboratorio de química analítica II, de la Universidad Santiago de Cali.

DATOS, CALCULOS Y RESULTADOS. Tabla 1. REACTIVO Na2S2O3 . 5H2O KIO3 almidón Na2CO3 KI (solución) I (cristalizado) KI(estandarización)

PESO (g) 1.2533 0.0506 0.4060 0.1362 2.0000 1.2700 6.0000

•

Estandarización de la solución de yodo.

En 500mg de muestra hay

Análisis •

Porcentaje de ácido ascórbico (vitamina C).

Reacción para el yodo.

Reacción para el ácido ascórbico.

Para el Tiosulfato. + 2S2O3

S4O6 +

Para la determinación de la vitamina c, el almidón fue utilizado como indicador para esta practica por la formación del complejo yodoalmidón. En la determinación de vitamina C por Yodometria, el almidón fue agregado solo antes de alcanzarse el punto de equivalencia para evitar la descomposición del almidón por la otra concentración de yodo, vemos también que el KIO3 actúa también como intermediario entre el ácido ascórbico y el Ion S2O3así:

Moles de OH

OH O

H2O + I3-

HO

O

O + O + 2H + 3I

HO

Ácido ascorbico

OH

O HO

HO

OH

Ácido deshidroascorbico

Teóricamente se tiene que la cantidad de vitamina C por tableta es: 500mg.VitC/*gTab; es decir que tenemos un porcentaje de vitamina C del: 29.58%.

Al determinar el porcentaje de error dio un valor de 70.25%, este es originado por la mala detención del punto final en la estandarización de la solución de Yodo la cual tenia que estar aproximadamente en [0.050]M y en la practica dio [0.045]M, también la solución de Tiosulfato debería estar aproximadamente a 0.1 M y en la practica dio una concentración de 0.106M. Para poder dar una explicación al resultado obtenido y sobre todo a la magnitud del error es necesario realizar un análisis del procedimiento realizado. En la práctica para la preparación de la solución de yodo 0.05M fue necesario disolver en medio acuoso 2.0g de KI para posteriormente adicionar cristales de yodo puro. La adición de KI fue necesaria debido a que el yodo I2 es soluble en agua a temperatura ambiente en la proporción de tan solo 0,001 mol/L1, pero su solubilidad puede ser aumentada en la presencia de iones yoduro I-. Así, la pérdida de yodo por volatilización es evitada por la adición de un gran exceso de iones yoduro, los cuales reaccionan con el yodo para formar iones triyoduro, según la ecuación:

I 2 + I - ⇔I3 −

k = 7.68×10 2

Donde se observa que la constante de equilibrio para esta reacción es grande, es decir, que el equilibrio esta desplazado a la derecha hacia − la formación de I3

Por otra parte para realizar la determinación de ácido ascórbico en la tableta se realizó una titulación por retroceso. Para ello en primer lugar se disolvió la tableta en un volumen en

exceso de yodo y luego esta solución fue titulada con tiosulfato. Lo anterior se puede explicar si se tiene en cuenta que la vitamina C es un agente reductor suave que reaccionó rápidamente con el ión triyoduro. De igual manera vale la pena mencionar que en este procedimiento se generó un exceso conocido de ion triyoduro por reacción de yodato con yoduro. Así se puede mencionar que cuando esta reacción de balanceo, se completó satisfactoriamente el exceso de se tituló utilizando el método de retroceso. Sin embargo, se debe resaltar que para que esta valoración tenga lugar se utiliza el almidón como indicador, con el cual puede determinarse concentraciones de yodo en solución de hasta 2 X 10-7 mol/ L-1. Este indicador se utiliza, debido a que proporciona una detección más sensible del punto final. En yodometria es común el uso de indicadores porque el viraje es menos perceptible, debido a la fatiga visual a la que el practicante es sometido. La presencia del almidón como indicador se debe a que este genera un color azul intenso en la solución cuando entra en contacto con yodo. Esto surge de la absorción del yodo en la cadena helicoidal de βamilosa, componente macromolecular de la mayoría de los almidones. Ref. http://mazinger.sisib.uchile.cl/reposit orio/lb/ciencias_quimicas_y_farmac euticas/schmidth02/parte07/01.html Los resultados obtenidos comparados con el valor teórico de acido ascórbico en la tableta difieren de manera significativa, pues el error es de aproximadamente 70.25%. Para explicar esto se debe tener en cuenta las principales fuentes de error en titulaciones yodométricas (y yodimétricas) que son la oxidación de

la solución de yoduro por el aire y la pérdida de yodo por volatilización. En el primer caso, los iones yoduro en medio ácido son oxidados lentamente por el oxígeno atmosférico, según:

4I + 4H + O2 ⇔ 2I2 + H3 O -

+

Esta reacción es lenta en medio neutro, pero su velocidad aumenta con la disminución del pH y realmente es acelerada por la intensa exposición a la luz. Ella también es afectada por la reacción de los iones yoduro con otras sustancias oxidantes presentes en el medio y por la presencia de sustancias que presentan efectos catalíticos. En las fuentes de error también se puede mencionar que en el momento en que se realizo la titulación con yodo la bureta no fue cubierta con papel oscuro y por tanto esta solución estuvo expuesta al aire durante un determinado tiempo, lo cual pudo haber afectado los resultados obtenidos en el desarrollo de la práctica.

irreversible. De esta forma, el almidón soluble comercializado para el uso como indicador debe consistir básicamente de amilosa, separada de la amilopectina. La solución de almidón, si no es convenientemente conservada, se descompone en pocos días, principalmente debido a acciones bacterianas y los productos de su descomposición pueden consumir yodo y también interferir en las propiedades indicadores del almidón. La sensibilidad de la reacción del almidón con el yodo disminuye con el aumento de la temperatura y en la presencia de alcohol etílico y/o metílico El almidón debe ser agregado al final de de la primera titulación, por que si el almidón es adicionado al principio, una fracción del yodo puede ser adsorbido entre sus macromoléculas, resultando en la observación de un punto de viraje incorrecto, si se podría llevar la titilación sin indicador, como la muestra es transparente solo vasta con dejar que en la reacción perdure el color del Yodo pero no seria preciso.

Solución de las preguntas Conclusiones Explique el funcionamiento del almidón como indicador, y porque no es recomendable utilizar a temperaturas altas. El almidón es una sustancia formada por dos (2) constituyentes macromoleculares lineales, llamados amilosa (b-amilosa) y amilopectina (α-amilosa). Estas sustancias forman complejos de adsorción (complejos de transferencia de carga) con el yodo. En el caso de la milosa, que posee conformación helicoidal, se cree que el intenso color azul sea resultante de la adsorción del yodo (en la forma I5-) en estas cadenas. Ya el complejo yodo-amilopectina produce un color violáceo, de forma

• Es de gran importancia tener mucho cuidado con las soluciones de tiosulfato y yodo para la obtención de buenos resultados en esta practica, y si es posible estandarizarlos antes de cada determinación. • Se debe tener en cuenta el medio (ácido o básico) en el que se realicen las determinaciones debido a los procesos de descomposición y también de oxido-reducción, los cuales pueden ser más o menos favorables según el medio

• El análisis Yodimetrico la solución de Yodo es un agente oxidante débil impartiendo un grado de selectividad, lo que hace posible la determinación de reductores fuertes en presencia de otros mas débiles. Pero su aplicación es relativamente limitada y no son estables. 1.5 Bibliografía • HARRIS, D. Análisis Químico Cuantitativo.3ra Edición. Grupo Editorial Ibero Americana.1992. Pag399-403-406. • SKOOG, D.A; West, D.M;Holler,F.J,Quimica Analítica Mc Graw Hill, Mexico,1995.Pag 562-563-572573.