Universidad del Valle de Guatemala

Departamento de Qumica

Qumica Analtica

Practica No. 11

DETERMINACIN DE PERXIDO DE HIDRGENO

Franny Casasola Ramrez, Carn: 11068

Seccin de Laboratorio No. 31

Grupo No. 3

Fecha de Realizacin de Prctica: 26/04/2013

Fecha de entrega de reporte: 03/05/2013

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I. Sumario

Se realiz esta prctica con el objetivo de estudiar y aplicar de manera directa un mtodo

volumtrico de Oxido-Reduccin utilizando el Permanganato valorado con Oxalato de Sodio

como patrn primario, en la determinacin cuantitativa del Perxido de Hidrgeno en una

muestra comercial. Para dicha prctica se requirieron: Una pipeta graduada de 5.00 0.04mL,

una bureta de 50.00 0.05mL, erlenmeyers de 250 mL y una balanza analtica OHAUS

EXPLORER 0.0001g. Los reactivos empleados en la prctica fueron cido Sulfrico,

FERMONT, al 99% de pureza, Permanganato de Potasio, MERCK, al 99% de pureza, Oxalato

de Sodio, MERCK, al 99% en pureza, y una muestra de Agua oxigenada Comercial. Para

dicha prctica se llev a cabo la realizacin de una solucin de Permanganato de Potasio 0.1N,

que servira como agente titulante. Para la valoracin de dicha solucin se realizaron 3

diferentes estandarizaciones, de las que se obtienen las molaridades experimentales de:

0.042404M, 0.043592M y 0.043931M de lo que se obtiene el promedio de la molaridad para la

solucin, resultando esta de 0.043309M y una desviacin de 0.000654 con un intervalo de

confianza a el 95% de 0.041684 0.044933, se obtuvo una normalidad para la muestra de 0.1008 N. Se obtuvo que un porcentaje de perxido de hidrgeno de 1.5909%, con una

desviacin de 0.05006 y un intervalo de confianza del 95% de

1.3978 01.6465. Con esto se procede a la determinacin de la cantidad Perxido de Hidrgeno en una muestra comercial, cuyo valor terico debera oscilar entre 3% por cada

Alcuota de 2.5mL. De las fuentes de error encontradas en esta prctica, cabe resaltar, que las

lecturas ms prximas al punto de equilibrio se encontraban a menos de una gota de la solucin,

por ello, es posible que en alguna de las valoraciones haya ocurrido que al momento se titular,

se titulara un exceso. Para esta prctica es importante realizar la valorizacin del Permanganato

de Potasio segn lo indica el mtodo de Fowler y Bright, para evitar posibles errores.

3

II. Marco Terico

Volumetras Redox (Permanganimetras):

Las valoraciones redox estn basadas en la transferencia cuantitativa de electrones entre

un electrolito valorante y la sustancia problema. Las permanganimetras son un tipo muy

importante de valoraciones redox y utilizan como agente oxidante KMnO4. El KMnO4 no es

patrn primario pues, aunque puede obtenerse puro sus disoluciones se descomponen pronto

parcialmente dando MnO2 y debe ser valorado frente a un patrn primario como el Na2C2O4. La

reaccin que tiene lugar (sin ajustar) es:

KMnO4 + Na2C2O4 + H2SO4 MnSO4 + K2SO4 + CO2 + H2O

Donde el H2SO4 proporciona el medio cido necesario para la reaccin. El KMnO4

valorado con K2C2O4 puede utilizarse para la valoracin de H2O2, desprendindose oxgeno

segn la reaccin (sin ajustar):

KMnO4 + H2O2 + H2SO4 MnSO4 + Na2SO4 + O2 + H2O

En estas valoraciones no es necesario utilizar un indicador para detectar el punto final ya

que el mismo KMnO4 acta como tal pues en la forma oxidada es de color violeta rojizo e

incoloro en la reducida. Las disoluciones de KMnO4 se deben guardar en frascos de color

topacio para evitar su descomposicin por la luz (Fernndez, 2001).

Oxalato de Sodio: Na2C2O4:

Se dispone de este reactivo comercialmente en estado muy puro, se disuelve en medio

cido sulfrico, formndose cido oxlico no disociado.

2 MnO4- + 5 H2C2O4 + 6 H

+ 2 Mn+2 + 10 CO2 + 8 H2O

El mecanismo por el cual transcurre esta reaccin es extraordinariamente complicado, y

slo se obtienen resultados analticos reproducibles y estequiomtricos cuando se satisfacen

ciertas condiciones empricas:

Debe valorarse a unos 70 C para favorecer la velocidad de reaccin

A medida que avanza la reaccin, el valorante reacciona cada vez con mayor rapidez, hasta que la reaccin se vuelve prcticamente instantnea, constituyendo un

proceso autocataltico, en el cual uno de los productos de la reaccin funciona como

un catalizador, se forman complejos de oxalato de Mn(III).

4 Mn+2 + MnO4- + 15 C2O4

-2 + 8 H+ 5 Mn(C2O4)3-3 + 4 H2O

Estos complejos de Mn(III) se descomponen en varios pasos, formando Mn+2 y CO2:

2 Mn(C2O4)3-3 2 Mn+2 + 2 CO2 + 5 C2O4

-2

4

La serie de reacciones es an ms complicada porque las especies MnO2 y Mn(IV) se

cree intervienen como intermedios transitorios. El resultado neto de todas estas reacciones es

que el H2C2O4 se oxida a CO2, el KMnO4 se reduce a Mn+2 y se obedece la estequiometra de

reaccin deseada (Fernndez, 2001).

Soluciones Patrn:

Estas soluciones son las que desempean una funcin principal en las valoraciones

volumtricas. Para que una solucin sea considerada patrn es necesario que sea estable, para

no tener que estar determinando su concentracin cada vez que se utiliza. Es necesario que

reaccione rpidamente con el analito a tratar, adems de que reaccione lo ms posible con el

analito, para poder obtener puntos finales lo ms cercanos al punto real de equivalencia.

Adems, se necesita que sea una reaccin selectiva, en caso de que el analito no se encuentre

completamente puro en la solucin a analizar. (Skoog, 2005).

Debido a que se necesita conocer la concentracin de estas soluciones para realizar las

valoraciones, es necesario determinar inicialmente la concentracin de esta mediante mtodos

conocidos. Bsicamente hay dos caminos para ello: el mtodo direto, que consiste en que una

cantidad del patrn primario se pesa cuidadosamente y se disuelve en un solvente adecuado y

luego se diluye hasta un volumen conocido y lo ms exacto posible, esto en un baln

volumtrico. El otro camino es el mtodo de estandarizacin, en la que se valora esta solucin

con una cantidad pesada de un patrn primario, secundario o bien un volumen medido de otra

solucin estndar. (Skoog, 2005).

Puntos de equivalencia y puntos finales:

El punto de equivalencia en las valoraciones son los puntos tericos en los que la

cantidad de moles del analito es equivalente a la cantidad de moles de la solucin patrn

utilizada. Debido a que es prcticamente imposible determinar este punto experimentalmente, se

encuentra un punto cercano, en el cual se pueda observar el cambio fsico que conlleva el

cambio qumico en el punto de equilibrio. Generalmente este punto se encuentra mediante la

presencia de indicadores en las soluciones, los cuales cambian ya sea de color o de densidad (al

formar sustancias gelatinosas o precipitados) dentro de las soluciones. (Skoog, 2005).

Indicadores:

El pH (que es una escala logartmica en la que se expresa la concentracin de iones

hidronio), puede determinar el transcurso de una reaccin. Un indicador de pH es una solucin

que se agrega al analito y que no reacciona con este, pero que tiene la propiedad fsica de

cambiar de color dependiendo de la concentracin de iones hidronio, en otras palabras vara

dependiendo del pH. Existe una gran gama de este tipo de soluciones, estas dependiendo del uso

que se necesite, ya que no todas tienen el cambio fsico en el mismo pH. Hay soluciones que

pueden cambiar de color (a lo que se le conoce como viraje) que pueden tener un cambio muy

cercano al punto de equivalencia, o bien en un cambio mnimo de pH siempre que se encuentren

en medio cido, y tambin existen los que viran en medio bsico. Debido a esto, es

recomendable conocer como se comportarn las soluciones a valorar, ya que la variacin de pH

es diferente para cada valoracin con diferentes soluciones a valorar. (Christen, 1986).

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As como existen diferencias en el pH, existen tambin soluciones que pueden servir

como indicadores. Dentro de estas soluciones se encuentran las que contienen cromo, las cuales

son ideales en las valoraciones de xido-reduccin ya que dependiendo del estado de oxidacin

del cromo el color de la sustancia vara. De all su nombre, ya que en latn chromo significa

color. (Christen, 1986).

Formas de expresar concentraciones:

Gran parte del estudio de la qumica se basa en las concentraciones de las soluciones que

se utilizan, sin embargo existen diferentes maneras de expresar estos valores. Los ms comunes

son la molaridad, que proporciona una relacin entre moles existentes por litro de solucin; la

molalidad, que es la relacin entre moles de la sustancia por kilogramo de solucin; normalidad

que relaciona los equivalentes de una especie presente en una sustancia por litro de solucin; y

los porcentajes peso/peso, que relaciona la masa de la sustancia estudiada en relacin a la masa

total de la muestra; peso/volumen, que es la relacin de la masa de la sustancia en el volumen

total de la solucin; y volumen/volumen, que es la relacin del volumen de la sustancia en el

volumen total de la solucin. (Smoot, 1979).

A. Ecuaciones

Ecuacin No. 1: Propagacin de error en clculos de suma y resta.

= 2 +

2 + 2

Ecuacin No. 2: Propagacin de error en los clculos de multiplicacin y divisin.

= (

)2 + (

)2 + (

)2

Ecuacin No. 3: Media.

=

N= nmero total de datos

Xi= Sumatoria de los datos

Ecuacin No. 4: Desviacin Estndar.

=

1

S= desviacin estndar

X= media

Xi= sumatoria de los datos

Ecuacin No. 5: Intervalo de Confianza.

=

6

Ecuacin No. 6: Porcentaje de Error.

% = |

| 100

B. Reacciones Qumicas

Reaccin No. 1: Reaccin del In Permanganato.

4 + 8+ + 5 2+ + 42

Reaccin No. 2: Reaccin del reactivo en exceso con el manganeso (II).

24 + 32+ + 22 52 + 4

+

Reaccin No. 3: Reaccin de oxidacin del agua por el In Permanganato.

44 + 22 42 + 32 + 4

Reaccin No. 4: Reaccin de oxidacin del cido Oxlico por el In Permanganato.

24 + 524

2 + 16+ 22+ + 102 + 82

Reaccin No. 5: Reaccin de oxidacin del In Permanganato por el Perxido de

Hidrgeno.

24 + 522 + 6

+ 22+ + 52 + 82

III. Resultados Finales

Tabla No. 1: Molaridad, Normalidad e Intervalo de Confianza al 95% de la Solucin de

KMnO4.

MOLARIDAD

PROMEDIO

NORMALIDAD

SOLUCIN

DESVIACIN

ESTNDAR

INTERVALO DE

CONFIANZA AL 95%

0.043309M

0.000160

0.1008N

0.000654 0.041684 0.044933

Tabla No. 2: Porcentaje en Peso e Intervalo de Confianza al 95% del Perxido de Hidrgeno.

PORCENTAJE EN PESO DESVIACIN

ESTNDAR

INTERVALO DE CONFIANZA

1.5909% 0.05006 1.3978 01.6465

IV. Discusin

Se realiz una prctica con el objetivo de estudiar y aplicar de manera prctica, el

mtodo volumtrico de oxido reduccin, utilizando el Permanganato de Potasio, valorado con

Oxalato de Sodio como patrn primario, para la determinacin cuantitativa del contenido de

Perxido de Hidrgeno en una muestra comercial. Para esto, es necesaria la elaboracin de una

solucin de Permanganato de Potasio 0.1N, que fungir como agente titulante. Dicha solucin

necesita ser estandarizada utilizando como patrn primario el Oxalato de Sodio. Y finalmente,

determinar el porcentaje peso/peso de Perxido de Hidrgeno en una muestra comercial de

Agua Oxigenada.

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Para la fabricacin del titulante, se utilizaron 0.3188g 0.0001g de Permanganato de

Potasio slido, que se diluy en 100mL de agua destilada. Seguidamente, se estandariz la

solucin, para lo que se utilizan 0.0500 gramos de Oxalato de Sodio al 99%, que se disuelven

en 125mL de una disolucin de cido Sulfrico 0.9M. La normalidad obtenida fue de 0.1008N.

En este caso, es necesario un medio cido ya que las soluciones de permanganato de potasio,

corresponden a soluciones altamente oxidantes. De esta manera, la semireaccin que se produce

por las oxidaciones es:

MnO4- + 8H++ 5e- Mn2+ + 4H2O

Esta semirreaccin slo tiene lugar en soluciones de cidos fuertes. De otra manera, en

medio menos cido, los productos pueden ser Mn3+,Mn4+, Mn6+. Sin embargo, se requiere de

Mn2+ ya que cataliza la reaccin entre el H2O2 y KMnO4 porque las soluciones de permanganato

se descomponen lentamente haciendo que la reaccin transcurra de igual forma.

De esto se obtienen los volmenes de permanganato y mediante estequiometra, se

determina la molaridad del Permanganato de Potasio, de modo que se obtuvieron las siguientes

molaridades, 0.042404M, 0.043592M, y 0.043931M, con una molaridad promedio de

0.043309M. Dichas variaciones (tanto del volumen empleado como de las molaridades

obtenidas) son atribuibles a posibles complicaciones con la lectura del cambio de color (punto

de equilibrio) de la valoracin.

Una vez estandarizada la solucin de Permanganato de Potasio, se determin el

porcentaje en peso del perxido de hidrgeno en la muestra comercial. Para esto, fue necesario

disolver 2.5mL de Agua Oxigenada comercial en 25mL de agua destilada. Las reacciones que

ocurren durante este proceso son las siguientes:

Oxidacin:

H2O2 O2+ 2H+ + 2e-

Reduccin:

MnO4-+ 5 e- + 8 H+ Mn2+ + 4 H2O

De esta manera se observa que el agua oxigenada acta como agente reductor

oxidndose en el transcurso de la reaccin, mientras que el permanganato participa como agente

oxidante debido a que experimenta un proceso de reduccin. As pues, en el punto en que estas

dos reacciones suceden, el permanganato cambia de tonalidad indicando el final de la titulacin.

Se obtuvo un porcentaje en peso de 1.5909% para el perxido de hidrgeno.

De los errores ms comunes presentados durante esta prctica, radica el que para la

primera determinacin, se espero un cambio de color muy drstico (morado intenso), con lo que

se sospecha, pudo haber causado que la titulacin se llevara a cabo con un exceso del titulante.

V. Conclusiones

1. Para la solucin de KMnO4 se obtuvo una Molaridad promedio de 0.043309M, Normalidad promedio de 0.1008N e Intervalo de Confianza al 95% de 0.041684 0.044933.

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2. Para el Perxido de Hidrgeno se obtuvo un porcentaje en peso de 1.5909% con un intervalo de confianza al 95% de 1.3978 01.6465.

3. De los errores ms comunes presentados durante esta prctica, radica el que para la

primera determinacin, se espero un cambio de color muy drstico (morado intenso),

con lo que se sospecha, pudo haber causado que la titulacin se llevara a cabo con un

exceso del titulante.

VI. Apndice

A. Procedimiento

Se sigui el procedimiento de la Gua de laboratorio No. 11: Determinacin de Perxido de Hidrgeno de la Ing. Jeannette Barrios del ao 2013.

B. Datos Originales

Tabla No. 3: Datos originales.

DESCRIPCIN VALOR

Masa permanganato de potasio 0.3188 0.0001 g

Masa oxalato (1) 0.0250 0.0001 g

Masa oxalato (2) 0.0257 0.0001 g

Masa oxalato (3) 0.0259 0.0001 g

mL utilizados permanganato estandarizacin (1) 7.10 0.05 mL

mL utilizados permanganato estandarizacin (2) 10.30 0.05 mL

mL utilizados permanganato estandarizacin (3) 13.50 0.05 mL

mL utilizados permanganato determinacin Perxido (1) 10.80 0.05 mL

mL utilizados permanganato determinacin Perxido (2) 10.00 0.05 mL

mL utilizados permanganato determinacin Perxido (3) 10.20 0.05 mL

C. Clculo de Muestra

Clculo No.1: cantidad de permanganato de potasio para hacer solucin.

100 4 (0.1

1000 ) (

158.0339

5 ) (

100

99 ) = 0.32 g 4

Clculo No.2: cantidad de cido sulfrico para solucin.

0.500 24 (0.9

1) (

98.07958

1 ) (

100

96 ) (

1

1.84 ) = 25.79 24

Clculo No.3: normalidad del permanganato.

0.3188 4 (5

158.0339 )

0.100 = 0.1008

9

Clculo No.4: molaridad del permanganato

0.0250 (1

133.99 ) (

1 ..

1 ) (

2 4

5 ..) (

5

0.0088 0.05) = 0.042404

0.000103 *Se realiz el mismo procedimiento para las otras titulaciones.

Clculo No.5: porcentaje de perxido de hidrgeno en la muestra

10.80 4 (0.043309 0.000103

1000 ) (

1 4

1 4) (

5 22

2 4) (

34.0138

1 22) (

100 %

2.5 ) =

1.5909% 22 *Se realiz el mismo procedimiento para las otras titulaciones.

D. Anlisis de error

Clculo No.6: promedio de las concentraciones de permanganato

=

=

0.042404 + 0.043592 +0.043931

3= 0.043309 4

*se realizo el mismo calculo para el promedio de las normalidades de permanganato.

Clculo No.7: incertidumbre concentracin permanganato

= (

)2 + (

)2 + (

)2

= 0.000103 *se determinaron las incertidumbres utilizando Excel 2010

Clculo No.8: incertidumbre promedio molaridad de permanganato

= 2 +

2 + 2

= (0.000103)2 + (0.000123)2 = 0.000160 *se realiz el mismo clculo para la incertidumbre del promedio de porcentaje de perxido

Clculo No.9: Desviacin estndar de la concentracin de permanganato

=

1

= 0.000654 *se realizo el mismo clculo con la desviacin estndar del porcentaje de perxido

Clculo No.10: intervalo de confianza del 95% para la concentracin de permanganato

=

= 0.043309 4.303(0.000654)

3

0.041684 0.044933 *se realizo el mismo calculo para el intervalo de confianza del 95% para el porcentaje de

perxido

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E. Datos Calculados

Tabla No. 3: Datos intermedios calculados.

DESCRIPCIN VALOR

molaridad permanganato (1) 0.042404 0.000103 M Molaridad de permanganato (2) 0.043592 0.000103M Molaridad de permanganato (3) 0.043931 0.000103M

Promedio de la molaridad del permanganato 0.043309 0.000160M Desviacin estndar de la concentracin

permanganato 0.000654

Intervalo de confianza al 95% de permanganato 0.041684 0.044933 Porcentaje de perxido en muestra (1) 1.5909 %

Porcentaje de perxido en muestra (2) 1.4731 %

Porcentaje de perxido en muestra (3) 1.5025%

Promedio del porcentaje de perxido 1.5222%

Desviacin estndar del porcentaje de perxido 0.05006 Intervalo de confianza del porcentaje de perxido

obtenido 1.3978 01.6465

F. Referencia Bibliogrfica

Cabrera, N. 2007. Fundamentos de qumica analtica bsica: Anlisis cuantitativo. 2 ed.

Universidad de Caldas. 290pp.

Christian, G. 2009. Qumica Analtica. Sexta edicin. Mxico. Editorial Mc-Graw-Hill.

Pags: 828

Rouessac, F. 2003. Anlisis qumico: mtodos y tcnicas instrumentales modernas Espaa:

McGraw-Hill. Pg. 270-275

Skoog, D. 2005. Fundamentos de Qumica Analtica. Octava edicin. Mxico. Editorial

Thomson. Pgs. 1065

Prcticas de Laboratorio Tema 12: Volumetra REDOX. Documento tomado del Centro

Universitario del Sur Occidente (CUNSUROC), de la Universidad de San Carlos de

Guatemala. Publicado por Ing. Ernesto Fernndez. Facultad de Ingeniera. Agosto,

2001.

VII. Tabla de Datos Experimentales (Ver fotocopias adjuntas).