UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

INGENIERÍA QUÍMICA

QUÍMICA ANALÍTICA I

REPORTE DE LABORATORIO

PRÁCTICA 9.

VALORACIÓN DE COBRE (II) CON EDTA

EQUIPO NO. 1:

ATENGUEÑO REYES KARINA

CERVANTES ARVIZU MYRNA GIOVANNA

GOMEZ REYES HUGO EDUARDO

SUBERZA AMAYA ENRIQUE

GRUPO 2408B VIERNES 7:00-11:00 AM

CUAUTITLÁN IZCALLI, A 30 DE ABRIL DE 2010

VALORACIÓN DE COBRE (II) CON EDTA

INTRODUCCIÓN.Se cuantificará Cu (II), valorando con EDTA en un medio de doble amortiguamiento. La propiedad fisicoquímica medida será la absorbancia, la cual se medirá en una longitud de onda fija (650nm).

OBJETIVO.• Cuantificar Cu (II) en una valoración de formación de complejos en un medio

doblemente amortiguado.• Medir la absorbancia de la solución valorada. • Utilizar un espectrofotómetro para llevar a cabo las mediciones necesarias.• Comprender el principio de medición del espectrofotómetro.

DESARROLLO EXPERIMENTAL.Material, equipo y reactivos

Material Equipo Reactivos

2 matraces volumétricos de 100ml 1 espectrofotómetro 100ml de una solución problema de cobre (II) en un medio ácido

acético/acetato (a pH=5) de concentración aproximada

0.015M

1 pipeta volumétrica de 50ml Celdas espectrofotométricas

Solución estandarizada de EDTA (reactivo analítico) de concentración 0.06M

1 pipeta graduada de 5ml 1 agitador magnético 50ml de solución amortiguadora (acético/acetato) de pH=5

2 vasos de precipitados de 5ml 2 barras magnéticas

2 vasos de precipitados de 100ml

1 bureta de 50ml

Soporte y pinzas para bureta

1 piseta

Experimentación:A. Espectros de absorción.

A partir de los espectros de absorción e la pagina 64 del manual del laboratorio de la asignatura de química analítica de la carrera de ingeniería química se seleccionó una longitud de onda en donde se encontrará el máximo de absorción del espectro del sistema Cu (II)-EDTA. La longitud seleccionada fue de 650nm.

B. Calibración del espectrofotómetro. ○ Se encendió el espectrofotómetro y se dejó encendido por aproximadamente 10

minutos.○ Se preparó un “blanco”: se midieron 15ml de la solución amortiguadora (a pH=5) y

se aforó a 50ml. Se ajustó el espectrofotómetro a la longitud de onda de trabajo y

se calibró de acuerdo al absorbancia (Aλ=0), utilizando la solución “blanco”.

A. Valoración del Cu (II) con el EDTA.

✔ Se midieron 50ml de la solución de cobre (de concentración desconocida y a pH=5).

✔ Se valoró la solución con ayuda de la bureta. Se fue agregando el EDTA en un volumen constante de 0.5ml en 0.5ml y se agitó la solución constantemente.

✔ Se esperó un tiempo después de cada adición de titulante y se extrajo una alícuota de la solución y se depositó en una celda espectrofotométrica.

✔ Se colocó la celda en el espectrofotómetro, cuidando de que la parte transparente estuviera en contacto con la luz.

✔ Se tomó la lectura de absorbancia y la alícuota fue devuelta a la solución que se esta valorando.

(NOTA: se enjuagó la celda cada vez que se media la absorbancia, esto es, la solución ya valorada se agregó a la celda y se devolvió al vaso de la solución valorada y cuando ya se habían mezclado se tomó una alícuota y se midió la absorbancia. Se evitó perder solución durante todo el proceso de valoración).

RESULTADOS

V (EDTA)

Absorbancia

ml Aλ0 0.089

0.5 0.116 1

1.52 0.19

2.5 0.2133 0.233

3.5 0.2534 0.28

4.5 0.3025 0.321

5.5 0.3466 0.367

6.5 0.3927 0.404

7.5 0.4248 0.445

8.5 0.4639 0.487

9.5 0.50110 0.513

10.5 0.51611 0.509

11.5 0.50612 0.501

12.5 0.49813 0.494

13.5 0.488

14 0.48614.5 0.47915 0.479

15.5 0.47216 0.475

16.5 0.4717 0.467

17.5 0.46118 0.46

18.5 0.45619 0.453

19.5 0.45220 0.45

ANÁLISIS DE RESULTADOS.A. Explique porqué es necesario amortiguar a pH=5.0 el sistema de valoración Cu

(II)-EDTA.

El predominio de cada especie del EDTA en la solución varía de acuerdo al pH. Así, la especie que se encuentre en mayor predominio para cierto pH reaccionará con el Cu (II) para producir CuY2- y H+. Para cualquier pH se producirá el CuY2-, y variará únicamente la cantidad de H+

formado, dependiendo de la zona de predominio en la que se encuentre el pH de la solución. Por lo tanto a un pH=5 la especie de EDTA que predomina es el H2Y2- que al reaccionar con el Cu (II) forma CuY2- y 2H+. El pH en esta reacción es una condición de amortiguamiento que permite tener solo una especie de EDTA, lo cual facilita el estudio del sistema.

B. Trace, sobre la misma hoja las curvas experimentales Aλ=F(V) y Acλ=F(V) de la valoración y, explique en detalle, cuál de las dos curvas es la más apropiada para determinar para determinar la posición del punto de equivalencia de la valoración.

Para obtener la curva de absorbancia corregida se utilizó la siguiente ecuación:

ACλ=AexpV0+VagregadoV0Donde:

✔ ACλ es la absorbancia corregida✔ Aexp es la absorbancia medida con el espectrofotómetro.✔ V0 es el volumen de solución de Cu (II) valorado que es igual a 50ml.✔ Vagregado es el volumen de titulante agregado durante la valoración.

Tomando un valor de absorbancia se hará un cálculo:

ACλ=0.2850ml+4ml50ml=0.3024

V EDTAAbsorban

cia

Absorbancia

corregida

ml Aλ ACλ0 0,089 0,089

0,5 0,116 0,11716

1

1,5

2 0,19 0,1976

2,5 0,213 0,22365

3 0,233 0,24698

3,5 0,253 0,27071

4 0,28 0,3024

4,5 0,302 0,32918

5 0,321 0,3531

5,5 0,346 0,38406

6 0,367 0,41104

6,5 0,392 0,44296

7 0,404 0,46056

7,5 0,424 0,4876

8 0,445 0,5162

8,5 0,463 0,54171

9 0,487 0,57466

9,5 0,501 0,59619

10 0,513 0,6156

10,5 0,516 0,62436

11 0,509 0,62098

11,5 0,506 0,62238

12 0,501 0,62124

12,5 0,498 0,6225

13 0,494 0,62244

13,5 0,488 0,61976

14 0,486 0,62208

14,5 0,479 0,61791

15 0,479 0,6227

15,5 0,472 0,61832

16 0,475 0,627

16,5 0,47 0,6251

17 0,467 0,62578

17,5 0,461 0,62235

18 0,46 0,6256

18,5 0,456 0,62472

19 0,453 0,62514

19,5 0,452 0,62828

20 0,45 0,63

Al comparar ambas curvas de absorbancia, la curva más acertada para determinar el punto de equivalencia es la de absorbancia corregida ya que al multiplicar por el factor

V0+VagregadoV0, la concentración de CuY2- permanece constante y no se encuentra diluida, como se puede observar en la curva de absorbancia experimental donde debido a la dilución baja la absorbancia.

A. Mediante el tratamiento apropiado de datos Acλ=F(V), esto es, una regresión de los datos de la zona de antes del punto de equivalencia (APE) y, el promedio aritmético de los datos de la zona de después del punto de equivalencia (DPE),

determine: VPE y AC, PEλ.

Los datos utilizados para realizar la regresión lineal son:

V EDTA

Absorbancia

corregida

ml ACλ0 0,089

0,5 0,11716

1

1,5

2 0,1976

2,5 0,22365

3 0,24698

3,5 0,27071

4 0,3024

4,5 0,32918

5 0,3531

5,5 0,38406

6 0,41104

6,5 0,44296

7 0,46056

7,5 0,4876

8 0,5162

8,5 0,54171

9 0,57466

9,5 0,59619

10 0,6156

Al graficar y obtener la regresión lineal se tiene:

Después de un volumen de EDTA de 10ml se puede observar en la gráfica de absorbancia corregida vs volumen de EDTA tiene un comportamiento constante. A partir de esos datos se calculará un promedio:

V EDTAAbsorbancia

corregida

ml ACλ10,5 0,62436

11 0,62098

11,5 0,62238

12 0,62124

12,5 0,6225

13 0,62244

13,5 0,61976

14 0,62208

14,5 0,61791

15 0,6227

15,5 0,61832

16 0,627

16,5 0,6251

17 0,62578

17,5 0,62235

18 0,6256

18,5 0,62472

19 0,62514

19,5 0,62828

20 0,63ACλ=0.623432

Para calcular el VPE se igualará la ecuación lineal obtenida de la regresión lineal con la ACλ:

mx+b=ACλAl despejar x se tiene:

x=ACλ-bm

Donde x es el VPE. Al sustituir datos, el VPE es:

x=VPE=0.623432-0.0890.053=10.0836ml

Si se lee en la gráfica de absorbancia corregida vs volumen de EDTA, la AC, PEλ es igual a:

AC, PEλ10.0836ml=0.62

B. Calcule la concentración inicial (en molaridad) de la solución de cobre (II).

Utilizando la ecuación:

VPE=V0C0CTDonde:

• V0=50ml• C0 es desconocida• VPE es igual a 10.0836ml• CT=0.06M

Despejando C0 se tiene:

C0=0.06M10.0836ml50ml=0.01210032M

A. Con base en la forma de la curva de valoración Acλ=F(V), explique: cuántas y cuáles especies absorben y, si la relación de valoración es o no cuantitativa.

Las especies que absorben son el Cu (II) y CuY2-, esto se puede observar ya que el valor de absorbancia es diferente de cero a un volumen de EDTA igual a cero, y en ese punto solo se encuentra el Cu (II). El CuY2- es una especie que absorbe ya que al ir agregando EDTA al Cu (II) se va formando el complejo, el cual va obteniendo un color azul intenso, por lo tanto hay absorción.

B. Determine los valores experimentales de las absortividades molares de las especies que absorben.

Utilizando la ley de Beer, se calculará el coeficiente de absortividad molar:

ϵCu(II)=AexpλbC0b es la longitud de la celda=1cm

ϵCu(II)=0.0891(0.01210032)=7.3551cm-1M-1

ϵCuY2-=AC, PEλbC0

ϵCuY2-=0.621(0.01210032)=51.2383cm-1M-1

C. Describa en detalle el montaje utilizado para efectuar y seguir la valoración, indicando la función de cada uno de los elementos de montaje.

El montaje utilizado consistió en una bureta de 50ml, la cual fue fijada a un soporte universal con ayuda de las pinzas de tres dedos. Bajo la bureta se coloco un agitador magnético, el cual ayudó a que durante la valoración la solución de Cu (II) y EDTA se homogeneizará. Sobre el agitador magnético se colocó la solución de Cu (II) y se le adicionó una barra magnética para facilitar la agitación de la solución. Se utilizó una celda de vidrio, al cual permitía el paso de la luz, el espectrofotómetro es un instrumento que permite comparar la radiación absorbida o transmitida por una solución que contiene una cantidad desconocida de soluto, y una que contiene una cantidad conocida de la misma sustancia. Con ayuda del espectrofotómetro se midió la absorbancia durante la valoración de Cu (II).

D. Establezca la escala de predicción de reacciones del sistema Cu (II)-EDTA al pH de trabajo y con base en ésta, escriba la reacción de valoración y el valor de la constante condicional.

Si el pH=5 la especie que predomina de EDTA es H2Y2-:

La reacción de valoración es:

Cu2++H2Y2-⇄CuY2-+2H+

Si se toma en cuenta la condición de acetatos se tiene:

CuAc3-+H2Y2-⇄CuY2-+2H++3Ac-

Simplificando se obtiene:

Cu2++H2Y2-⇄CuY2-+2H+

La constante condicional es igual a:

K'=KeqH+2

La [H+] es igual a 10-pH= 10-5, entonces la constante condicional queda:

K'=Keq10-52

Para conocer la constante de equilibrio se usará:

Keq=CuY2-H+2Cu2+H2Y2-

Cu2++Y4-↔CuY2- β=10+18.8 H2Y2-↔HY3-+H+ KA5=10-pKA5=10-6.16

HY3-↔Y4-+H+ KA6=10-pKA6=10-10.24

Cu2++H2Y2-↔CuY2-+2H+ Keq=KA5×KA6×β

• KA5=10-6.16

• KA6=10-10.24

• β=1018.5

Keq=10-6.16×10-10.24×1018.8=102.4

La constante condicional es:

K'=102.4(10-5.0)2=1012.4

A. Escriba las ecuaciones de balance y la constante de reacción junto con la ley de acción de masa que permite resolver el sistema de valoración.

Balance de Cu (II)

Cu2++CuY2-=VCuCCuVCu+VEDTA

Balance de EDTA:

H2Y2-+CuY2-=VEDTACEDTAVCu+VEDTA

Ley de acción de masas:

K'C=β'=CuY2-Cu2+H2Y2-

B. Elabore la hoja de cálculo de la valoración de un ion metálico con un agente

complejante y obtenga la curva teórica de la valoración Acλ=F(V).

Hoja de cálculo de la valoración de un ion metálico con un agente complejante

C0 CT V0 VPE εCu(II) εCuY2-

0,01210032 0,06 50 10,0836 7,3551 51,2383

V φ a=β' b c [L] [M] [ML] C*MAbs.

Teórica

1 2 3 4 5 6 7 8 9

0 02,51189E

+123,0395E+1

0 0 0 0,01210032 00,0121003

20,088999

06

0,50,0495854

72,8601E+1

0-

0,00059406 2,0771E-14 0,01138644 0,000594070,0119805

10,114187

66

10,0991709

32,6843E+1

0-

0,00117647 4,3827E-14 0,01068659 0,001176470,0118630

60,138881

21

1,5 0,1487564 2,512E+10-

0,00174757 6,957E-14 0,01000032 0,001747570,0117478

80,163095

73

20,1983418

62,3429E+1

0-

0,00230769 9,8498E-14 0,00932722 0,00230770,0116349

20,186845

28

2,50,2479273

3 2,177E+10-

0,00285714 1,3124E-13 0,00866697 0,002857140,0115241

10,210141

52

30,2975127

92,0143E+1

0-

0,00339623 1,686E-13 0,00801917 0,00339623 0,01141540,232998

65

3,50,3470982

61,8546E+1

0-

0,00392523 2,1164E-13 0,00738348 0,003925230,0113087

10,255428

47

40,3966837

21,6979E+1

0-

0,00444444 2,6176E-13 0,00675956 0,00444444 0,0112040,277442

92

4,50,4462691

91,5441E+1

0-

0,00495413 3,2085E-13 0,00614708 0,004954130,0111012

10,299053

44

50,4958546

6 1,393E+10-

0,00545455 3,9156E-13 0,00554574 0,005454550,0110002

90,320271

25

5,50,5454401

21,2447E+1

0-

0,00594595 4,777E-13 0,00495524 0,005945950,0109011

90,341106

47

60,5950255

9 1,099E+10-

0,00642857 5,8494E-13 0,00437529 0,006428570,0108038

60,361569

73

6,50,6446110

5955921722

1-

0,00690265 7,2209E-13 0,00380559 0,006902650,0107082

50,381670

79

70,6941965

2815331894

9-

0,00736842 9,0373E-13 0,00324589 0,007368420,0106143

20,401419

25

7,50,7437819

8677187108

0-

0,00782609 1,1557E-12 0,00269593 0,007826090,0105220

20,420824

22

80,7933674

5541424127

9-

0,00827586 1,5285E-12 0,00215545 0,008275860,0104313

10,439894

64

8,50,8429529

1407981882

5-

0,00871795 2,1368E-12 0,00162421 0,008717950,0103421

50,458639

06

90,8925383

8276801370

0-

0,00915254 3,3065E-12 0,00110197 0,009152540,0102545

10,477065

78

9,50,9421238

4147825572

0-

0,00957983 6,4805E-12 0,0005885 0,009579830,0101683

40,495182

81

100,9917093

1 209993707 -0,01 4,762E-11 8,36E-05 0,01 0,01008360,512997

88

10,51,0412947

8

-103730529

8-

0,01041322 0,00041296 9,6406E-12 0,010000260,0100002

60,512396

55

111,0908802

4

-226415677

9-

0,01081967 0,00090138 4,3806E-12 0,0099183 0,00991830,508196

58

11,51,1404657

1

-347105945

4-

0,01121951 0,00138185 2,8342E-12 0,009837660,0098376

60,504064

9

121,1900511

7

-465849595

8 -0,0116129 0,00185458 2,0947E-12 0,009758320,0097583

20,499999

86

12,51,2396366

4

-582693347

7 -0,012 0,00231974 1,6613E-12 0,009680260,0096802

60,495999

86

13 1,2892221

-697682436

9-

0,01238095 0,00277752 1,3765E-12 0,009603430,0096034

30,492063

35

13,51,3388075

7

-810860674

4-

0,01275591 0,00322809 1,175E-12 0,009527810,0095278

10,488188

84

141,3883930

3

-1,1805E+1

0 -0,013125 0,00469968 8,0079E-13 0,009453370,0094533

80,484374

86

14,5 1,4379785-

1,032E+10-

0,01348837 0,00410828 9,0897E-13 0,009380090,0093800

90,480620

02

151,4875639

7

-1,1399E+1

0-

0,01384615 0,00453822 8,1652E-13 0,009307940,0093079

40,476922

94

15,51,5371494

3

-1,2463E+1

0-

0,01419847 0,00496159 7,4115E-13 0,009236890,0092368

90,473282

31

16 1,5867349-

1,351E+10-

0,01454545 0,00537855 6,7851E-13 0,009166910,0091669

10,469696

84

16,51,6363203

6

-1,4542E+1

0-

0,01488722 0,00578923 6,2564E-13 0,009097980,0090979

80,466165

28

171,6859058

3

-1,5558E+1

0-

0,01522388 0,00619379 5,8041E-13 0,009030090,0090300

90,462686

44

17,51,7354912

9

-1,6559E+1

0-

0,01555556 0,00659236 5,4128E-13 0,0089632 0,00896320,459259

1318 1,7850767

6-

1,7546E+1-

0,015882350,00698506 5,0709E-13 0,00889729 0,0088972

90,455882

23

0

18,51,8346622

2

-2,5369E+1

0-

0,01620438 0,01009968 3,4815E-13 0,008832350,0088323

50,452554

62

191,8842476

9

-1,9476E+1

0-

0,01652174 0,00775339 4,5022E-13 0,008768350,0087683

50,449275

24

19,51,9338331

5-

2,042E+10-

0,01683453 0,00812927 4,2632E-13 0,008705270,0087052

70,446043

04

201,9834186

2-

2,135E+10-

0,01714286 0,00849977 4,0482E-13 0,008643090,0086430

90,442857

02

De la hoja de cálculo se graficará volumen vs absorbancia teórica:

C. Compare las curvas teórica y experimental de la valoración Acλ=F(V).

Al comparar ambas curvas se puede observar que la curva teórica después del punto de equivalencia tiene una tendencia a bajar, ya que para poder trazar la curva teórica, en la hoja

de cálculo se utilizó la ecuación: Absteórica=ϵCu(II)M+ϵCuY2-ML. En donde la absorbancia depende ahora de la concentración del complejo y del Cu (II), lo que no sucede con la absorbancia corregida experimental.

D. Señale los pasos a seguir para efectuar las mediciones espectrofotométricas incluyendo la función del espectro de absorción y del “blanco”. ✔ Se midieron 50ml de la solución de cobre amortiguado a un pH=5.0✔ Con ayuda de una bureta se fue agregando el EDTA en un volumen constante de

0.5ml en 0.5ml y se agitó la solución constantemente.✔ Se esperó un tiempo después de cada adición de titulante y se extrajo una alícuota

de la solución y se depositó en una celda espectrofotométrica.✔ Se colocó la celda en el espectrofotómetro, cuidando de que la parte transparente

estuviera en contacto con la luz.✔ Se tomó la lectura de absorbancia y la alícuota fue devuelta a la solución que se

esta valorando. ✔ La celda espectrofotométrica fue enjuagada cada vez que se iba a medir la

absorbancia: a la celda se agregaba algo de la solución valorada y se regresaba de nueva al vaso de precipitados donde se valoró la solución (para extraer los residuos de la medición anterior).

CONCLUSIONES.Los objetivos planteados para esta experimentación fueron cumplidos ya que se pudo cuantificar el Cu (II) en una valoración y el uso del espectrofotómetro fue fundamental para realizar las mediciones necesarias. En cuanto a las aplicaciones de la técnica usada (espectrofotometría) se puede decir que se utilizó una de ellas: la determinación de la concentración de un compuesto, en este caso la determinación de la solución de Cu (II). En general la espectrofotometría es una técnica que tiene muchas aplicaciones y es muy utilizada para la cuantificación de algunos solutos.

BIBLIOGRAFÍA.1. Pérez Arévalo José Franco. Folletos de teoría para la carrera de I.Q. 200