determinaciones potenciométricas.doc

Dotta Juan José 3V6Gallardo Noelia Química Analítica AplicadaSanchez Mauricio 2011

Determinaciones Potenciométricas

Objetivo

Determinar por métodos potenciométricos el pH, fluoruros, y conductividad de una solución.

Tiempo del análisis:

Un electrodo de respuesta rápida, tal como el electrodo de pH, se puede calibrar y usar para determinar el pH de una muestra en 1 minuto o menos.

Material empleado:

Se uso potenciómetro utilizado como:

Conductivímetro PHmetro Electrodo especifico de flúor

Fluor

Fundamento teórico

Esta metodología se fundamenta en la utilización de un electrodo de ion específico sensible al fluoruro. La diferencia de potencial desarrollada por este electrodo y la concentración de fluoruro se ajustan por la ecuación de Nernst, la que permitirá calcular la concentración de soluciones incógnitas utilizando soluciones de referencia adecuadas.

Al electrodo de flúor se lo conserva en una solución de KCl para evitar que se forme una capa de sales sobre la membrana.

En caso de ser necesario se rellena el electrodo con solución de AgCl comprada para tal fin.

Este electrodo consta de un cristal de fluoruro de lantano que separa una solución de referencia de la solución en la que se desea determinar la concentración de fluoruro. La sensibilidad de este electrodo radica en la integridad

1


del cristal de fluoruro de lantano, la presencia de la solución interna y del funcionamiento en posición vertical. La posición invertida produce discontinuidad del circuito. Existen algunos fabricantes de electrodos que proveen productos con capacidad de funcionamiento invertido pero son de menor vida útil. Este electrodo puede utilizarse sumergido en soluciones junto con un electrodo de referencia (macrotécnica) o bien, si el volumen utilizado es menor a 1 ml, se utilizan soportes adecuados para este fin (microtécnica).

Al colocar este electrodo en contacto con una solución de fluoruro se produce una asimetría en la distribución de iones fluoruro a ambos lados que desarrolla un potencial, el cual puede medirse conectando el electrodo de fluoruro a un electrodo de referencia de Ag/AgCl. Se debe adicionar a las muestras un buffer (TISAB) que ajusta la fuerza iónica de las mismas, ajusta el pH para evitar las interferencias producidas por el ion oxhidrilo, y compleja cationes trivalentes. El potencial medido sigue la ecuación de Nernst en el rango de concentraciones 1 mol/l a 10-5 mol/l. Por debajo de esta última concentración la respuesta deja de ser lineal.

El límite de detección del electrodo es variable pero siempre es inferior a 1 micromol/l.

Las metodologías existentes se fundamentan en la reacción del fluoruro con algún compuesto o la detección de fluoruro mediante un electrodo de ion especifico. Por lo tanto, cualquier especie de flúor que no se encuentre al estado de fluoruro, no será detectada por el electrodo y necesitara un procesamiento previo para su detección.

Preparación de TISAB

Poner 100 ml de agua destilada en un vaso de precipitado de 400 ml, añadir 5 ml de HAc concentrado, 14,50 g de NaCl, 15,50 g de NaAc y 7,50 g de citrato de sodio dihidratado.

Calibrar el pH-metro mediante los patrones de pH de 7 y de 4.

Introducir en la disolución el electrodo de pH y añadir, lentamente y agitando (con un agitador magnético), HCl 6 M hasta que el pH esté comprendido entre 5,00 y 5,50. Transferir la disolución a un matraz aforado de 250 ml y lavar el vaso y el electrodo añadiendo las aguas de lavado al matraz. Diluir hasta el enrase y homogeneizar agitando.

2


Procedimiento

Todas las mediciones se realizan mediante agitación mecánica, en vasos de un mismo volumen y llenos aproximadamente en la misma proporción. Ya que las diferencias de áreas en contacto con el electrodo arrojan una mala lectura, por esto mismo se debe fijar el electrodo a un soporte.

Se construye la curva de calibrado en el aparato midiendo tres patrones, los cuales se preparan mediante tres soluciones de 0,2 , 1 y 2 ppm y el agregado de 25 ml de tisab (el cual da el medio y el pH).

El resultado de la curva de calibrado arroja un valor de su pendiente de 72,3.

Se mide ahora la concentración de fluoruros de la muestra previo agregado de los 25 ml de tisab.

Esto arroja un valor de 0,94 ppm de concentración fluoruros para la muestra de agua y 0,69 ppm para la muestra de vino.

Diagrama de flujo

3

Preparar 3 soluciones: 0,2 1 y 2 ppm y agregar 25ml de Tisab

Colocar las soluciones en vasos en la misma proporción

Colocar el agitador magnético

Fijar el electrodo a un soporte

Construir una curva de calibrado en el aparato con los 3 patrones

Medir la concentración de fluoruros de la muestra


Conclusión

El valor de la concentración de la muestra es aceptable debido a que está en el rango superior de la curva de calibrado. En el caso de la muestra de agua nos encontramos en valores considerados aceptables por el código alimentario argentino el cual establece que el máximo de fluoruros en el agua potable debe ser 1,5 ppm. En cuanto al vino, el valor que arrojó la medición también es aceptable, ya que los valores normales no superan 1ppm de fluoruros, que es el valor que admite como máximo el Instituto Nacional de Vitivinicultura en vinos blancos.

pH

Fundamento Teórico

La determinación potenciométrica de la concentración de iones hidrogeno, [H+], requiere la utilización de un electrodo de vidrio acoplado a un pHmetro (potenciómetro). El electrodo con membrana de vidrio sumergido en una disolución de pH desconocido establece una diferencia de potencial entre la parte interna de la membrana (en contacto con la disolución interna del mismo y de pH constante) y la parte externa de la membrana en contacto con la disolución problema. Esta diferencia de potencial, respecto a un electrodo de referencia, es proporcional a la diferencia en concentración de H+ en ambas disoluciones. El pHmetro mide esta diferencia de potencial y la transforma en una escala de pH. Así, el método potenciómetro es más general y así la utilización de electrodos selectivos de otros iones (ej. Iones metálicos) proporciona medidas cuantitativas de la concentración de estos de forma análoga a la descrita anteriormente.

El pHmetro realiza la medida del pH por un método potenciométrico. Este método se basa en el hecho de que entre dos disoluciones con distinta [H+] se establece una diferencia de potencial. Esta diferencia de potencial determina que cuando las dos soluciones se ponen en contacto se produzca un flujo de H+, o en otras palabras, una corriente eléctrica.

Para ello se utiliza un electrodo de pH. Cuando el electrodo entra en contacto con la disolución se establece un potencial a través de la membrana de vidrio que recubre el electrodo. Este potencial varía según el pH. Para determinar el valor del pH se necesita un electrodo de referencia, cuyo potencial no varía. El

4


electrodo de referencia puede ser externo o puede estar integrado en el electrodo de pH.

Procedimiento

El procedimiento a seguir es el mismo que el anterior, desde las mediciones hasta la construcción de la curva.

Los patrones vienen ya preparados, estos son:

Biftalato de sodio pH=4 Fosfato mono y diacido de sodio pH=7 Bórax pH=10

El resultado de la curva de calibrado arroja un valor de su pendiente de 95,8.

Se mide a continuación el pH de las muestras empleadas, arrojando un valor de 7,38 para el agua del grifo, y de 3,79 para la muestra de vino.

Diagrama de flujo

5

Se emplean 3 patrones: biftalato de sodio, fosfato mono y diácido de sodio, y bórax.







Conclusión

Con respecto al agua podemos afirmar que el pH medido está dentro de los valores aceptados por el código alimentario, el cual establece que el límite recomendado es de 6,5 a 8,5.

En cuanto al vino, el valor normal del pH del vino blanco oscila entre 3,1 y 3,4, por lo tanto es un poco menos ácido de lo normal.

Conductividad

La medida de la conductividad eléctrica permite establecer una estimación aproximadamente cuantitativa de la cantidad de sales presentes en el medio analizado.

La conductividad eléctrica es la medida de la capacidad del agua para conducir la electricidad, por lo tanto es indicativa de la materia ionizable total presente en el agua, proviene de un ácido, una base o una sal disociada en iones. La temperatura modifica mucho la conductividad de una solución La conductividad y la dureza de las aguas también son dos parámetros cuyos valores están, en general, bastante relacionados, ya que las sales de calcio y magnesio son las más abundantes en la naturaleza y, en ausencia de aportes ajenos al sustrato por el que discurren, la conductividad de las aguas se debe a la concentración de las sales de estos cationes en las mismas. La conductividad y la dureza reflejan, a su vez, el grado de mineralización de las aguas y su productividad potencial.

Procedimiento

El procedimiento a seguir es el mismo que el anterior, desde las mediciones hasta la construcción de la curva, salvo que en este caso se construye la curva de calibrado en el aparato midiendo dos patrones, los cuales se compran en el mercado para una conductividad determinada, estas son:

Solución patrón de conductividad de 1413 microsiemens.

Solución patrón de conductividad de 2764 microsiemens.

Se mide a continuación la conductividad de la muestra de agua del grifo, arrojando un valor de 825 microsiemens.

6


Diagrama de flujo

Conclusión

La medición se realiza con un aparato distinto a las otras dos determinaciones, el cual tiene solo dos puntos de calibracíon, por lo cual disminuye su precisión.

La muestra de agua arrojó un valor de 825 microsiemens, y el límite recomendado es de 1600 microsiemens, por lo tanto cumple con los requisitos para el consumo.

7

Preparar 2 soluciones patrón: de 1413 microsiemes, y de 2764 microsiemens y añadir el Tisab.







Bibliografía

http://www.ehu.es/biomoleculas/ph/medida.htm

http://www.elgrancatador.com/2008/02/29/el-ph-en-el-vino

http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?identrega=1801

http://www.uclm.es/profesorado/pablofernandez/p-1-docencia-experimentacion%20en%20quimica%20analitica.htm

Nota: se adjuntan reglamentaciones y normas pertinentes.

8



http://www.estrucplan.com.ar/producciones/entrega.asp?identrega=1801

http://www.elgrancatador.com/2008/02/29/el-ph-en-el-vino

http://www.ehu.es/biomoleculas/ph/medida.htm

determinaciones potenciométricas.doc

Documents