Programa de química analítica. Asignatura: química analítica II. Guia de laboratorio.
TITULO DE LA PRÁCTICA. MONTAJE DE UN ELECTRODO DE REFERENCIA Diaz Burgos Angel Antonio; Cerón Pérez Vicky Alexandra
OBJETIVOS: Construcción y aplicación de un electrodo de referencia de Ag/AgCl para la determinación de concentración de anión yoduro en una muestra problema
Introducción. Se puede describir la potenciometría simplemente como la medición de un potencial en una celda electroquímica. Es el único método electroquímico en el que se mide directamente un potencial de equilibrio termodinámico y en el cual esencialmente no fluye corriente neta. El instrumental necesario para las medidas potenciométricas comprende un electrodo de referencia, un electrodo indicador y un dispositivo de medida de potencial.
Electrodo de referencia. En muchas aplicaciones es deseable que el potencial de media celda de uno de los electrodos sea conocido, constante y completamente insensible a la composición de la solución en estudio. Un electrodo con estas características, se denomina electrodo de referencia. Un electrodo de referencia debe ser fácil de montar, proporcionar potenciales reproducibles y tener un potencial sin cambios con el paso de pequeñas corrientes. Dos electrodos comúnmente utilizados que satisfacen estos requisitos son el Electrodo de Calomel y el Electrodo de PlataCloruro de Plata.
Electrodos Indicadores Junto con el electrodo de referencia se utiliza un electrodo indicador cuya respuesta depende de la concentración del analito. Los electrodos indicadores para las medidas potenciométricas son de dos tipos fundamentales, denominados metálicos y de membrana. Estos últimos se denominan también electrodos específicos o selectivos para iones.
Electrodos Indicadores Metálicos. Electrodos de primera especie para cationes, se utilizan para la cuantificación del catión proveniente del metal con que está construido el electrodo. Varios metales por ejemplo plata, cobre, mercurio, plomo y cadmio presentan medias reacciones reversibles con sus iones y son adecuados para la construcción de electrodos de primera especie. Por el contrario, otros metales no son muy satisfactorios como electrodos indicadores porque tienden a desarrollar potenciales no reproducibles influidos por tensiones o deformaciones en su estructura cristalina o bien por el recubrimiento de óxido sobre su superficie. Los metales de esta categoría comprenden hierro, níquel, cobalto, tungsteno y cromo.
Electrodo de segunda especie para aniones, un electrodo metálico responde también en forma indirecta a los aniones que forman precipitados escasamente solubles o complejos con su catión. En el primer caso, basta sólo con saturar la solución en estudio con la sal muy poco soluble. Un electrodo de plata que funciona como electrodo indicador para el yoduro, constituye un ejemplo de electrodo de segunda especie debido a que mide la concentración de un ion que no participa directamente en el proceso de transferencia de electrones.
Electrodos
Indicadores
de
Membrana
Desde hace muchos años, el método más adecuado para la medida del pH consiste en medir el potencial que se desarrolla a través de una membrana de vidrio que separa dos soluciones con diferente concentración de ion hidrógeno. Además, actualmente se han desarrollado electrodos de membrana selectivos de iones (ISE) que permiten la cuantificación potenciométrica directa de varios iones, como por ejemplo, K+, Na+, Li+, F -, y Ca2+.
MATERIALES Y REACTIVOS. MATERIALES. 2 Vaso precipitado 100mL 2 matraz aforado 50mL Conexión caimán-caima Voltímetro 2 Tubos de vidrio 10cm de longitud, 0.8cm de diámetro 1 tubo de vidrio 12 cm de longitud, 1,3cm de diámetro 1 Pipeta 10mL Plancha agitadora Tapones de caucho Bureta 25mL Pila de 1,5V
REACTIVOS. Cloruro de potasio 1M Solución saturada KCl Yoduro de plata Sulfuro de plata Alambre de plata Alambre de cobre Solución yoduro de potasio 0,001M Solución de yoduro de potasio 0,1M Madera de balzo Nitrato de sodio 5M
PROCEDIMIENTO. CONTRUCCION ELECTRODO DE REFERENCIA 1. Recubra, por electrólisis, un alambre de plata con una película de cloruro de plata. Para ello, introduzca parcialmente el alambre de plata limpio de 7 cm, soldado a un cable de conexión, junto
a un segundo electrodo puede ser otro de plata o grafito en una solución de KCl aproximadamente 1M. Conecte el electrodo a tratar al polo positivo de una pila de 1,5 V y el inerte, al polo negativo; efectúe la electrólisis por unos 10 a 20 segundos. Invierta la polaridad para limpiar y recubrir alternadamente varias veces el electrodo de plata: cuando esté adecuadamente recubierto el electrodo con AgCl, tomará un color violáceo oscuro. Desconéctelo, lávelo bien y déjelo en agua. 2. Vierta en el tubo de vidrio 10 cm de longitud y 0.8 cm de diámetro sellado con madera de balzo en un extremo, solución saturada de KC l que también está saturada en AgCl 3. Arme el electrodo fijando dentro de este tubo el alambre de plata que recubrió con AgCl.
CONTRUCCION ELECTRODO INDICADOR. 1. Pese unos 200 mg de AgI e igual cantidad de Ag2S, mezcle íntimamente y comprima esta mezcla en un dado para hacer pastillas de KBr para IR de unos 1,3 cm de diámetro, por 1 hora con unas 10 toneladas. Con pegamento epóxi, pegue esta pastilla al extremo de un tubo de vidrio grueso de unos 1,3 cm de diámetro x 12 cm de longitud. 2. Vierta en este tubo solución aproximadamente 0,001 M de KI e introduzca en él, el electrodo de referencia que construyó anteriormente. Ya que se emplean el electrodo de referencia para la construcción del electrodo indicador se requieres construir dos electrodos de re ferencia para realizar mediciones.
CALIBRACION DEL ELECTRODO. Prepare una serie de soluciones de ioduro de concentraciones 1,0 x 10-1 a 1,0x10-5 M, por dilución sucesiva, a partir de Kl. Todas las soluciones que se miden -de calibración y problemas- deben tener aproximadamente la misma fuerza iónica. Emplee como ajustado de fuerza ionica, solución 5 M de NaNO 3 en la proporción de 1 ml de ISA para 50 ml de solución (de calibración o muestra). En un vaso de precipitado de 100mL agregar 50 mL de solución para calibración e introducir los electrodos de referencia e indicador los cuales se encuentran conectados a un voltímetro. (figura 1.)
Figura 1. Montaje potenciómetro
Realizar el mismo procedimiento con muestras problema proporcionadas por el laboratorista. Cálculos. 1. Realizar la grafica de calibración utilizando las soluciones de concentración conocida. 2. Determinar la concentración de las muestras problema mediante interpolación con ayuda de la grafica de calibración. Bibliografía.
Skoog D. A., West D. M. y Holler F. J.., "Química Analítica". Ed.8 Mc. Graw Hill. México. 1995. Química Analítica General., Sánchez Batanero, Pedro y Gómez del Río, M.ª Isabel,. Editorial Síntesis, S.A. 1ª ed., (10/2006)
