LABORATORIO DE ANÁLISIS ISNTRUMENTAL - UNIVERSIDAD DEL VALLE
DETERMINACION POTENCIOMÉTRICA DE CLORUROS EN UNA MUESTRA DE ORINA Y SUERO FISIOLÓGICO Palabras clave: Potenciometría directa, Electrodo de ion selectivo, Argentometría, Cloruros, Electrodo de plata.
Resumen. Cálculos y Resultados:
Grafica 2. Método de la primera derivada para la estandarización
Se estandarizo el AgNO 3 previamente preparado con una solución patrón de NaCl, se realizó el cálculo para que se gastaran aproximadamente 4 mL de titulante, los resultados obtenidos en la estandarización se reportaron (Véase anexos Tabla 1) y la curva de titulación obtenida fue la siguiente:
Titulacion de NaCl(Estandar) con AgNO3 3.5 3
) V 2 m ( l a i 1.5 c n e t 1 o P
8 1era Derivada AgNO3
7 ) 6 L m / 5 V m4 ( V Δ3 / E Δ2
2da Derivada AgNO3
1
1era Estandarizacion AgNO3 2da Estandarizacion AgNO3
2.5
Titulacion de NaCl(Estandar) con AgNO3
0 0
2
4
6
8
Volumen promedio de AgNO3 (mL)
Grafica 3. Primera derivada del duplicado y SEGUNDA DERIVADA????
0.5 0
-0.5
0
1
2
3
4
5
6
7
Volumen AgNO3 (mL)
Determinación de la concentración de AgNO 3:
Grafica 1. Estandarización Estandarización AgNO3
La estandarización sigue la siguiente reacción:
Para divisar mejor el punto final de la estandarización se utilizaron los métodos de la primera y segunda derivada (Véase Anexos Tabla 2 y Tabla 3), las gráficas obtenidas para los métodos y sus duplicados se muestran a continuación:
Titulacion de NaCl(Estandar) con AgNO3
(1)
En base al volumen de equivalencia encontrado para la estandarización de ( ) Tabla 1 y 2 para ambas curvas de titulación, se realizaron los cálculos para encontrar la concentración de :
0, 0 242± 0,0002 0,(3,0242±0, 0 002 1 1 ∗ ∗ − 9±0,045)45) ∗ 10= 0,1062 1 062±58,± 0,440002 0002 1 0,0240±0, 0002 0,1053±0,0002 0,1057±0,0002 Para la primera estandarización se pesó de NaCl..
7 6 ) L 5 m / V4 m ( V3 Δ / E 2
→ 3,9±0,045
1era Derivada AgNO3
Para la 2da estandarización se pesó NaCl en 20mL de Agua, la concentración de de
Δ
1
La concentración promedio de
0 0
2
4
6
Volumen promedio de AgNO3 (mL)
8
Determinación del potencial de la celda:
Para calcular el potencial de la celda se empleó las siguientes ecuaciones:
de fue
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. = . = 0,0592log [] =0,799 =0,268 [ +] . = [ +] 3,9 Ec. 1
Ecuación de Nerds, implementando las características usadas en la práctica: Ec.2 Donde:
A partir de la Ec. 2 se puede determinar la concentración de para calcular el Kps con la Ec. 3. Pero para ello se determinó el potencial de la celda Este valor se obtiene de la Tabla A, donde el potencial de la 1era estandarización de fue:
Valores de potencial alrededor del volumen de equilibrio . Potencial de la 1era Estandarización :
3,8mL con potencial de 0,0011V y 4,0mL con potencial de 0,0023V.
()= 0,00110,2 0023 .1= ()=0,0017 [ +] . − [ +]=1∗10 , [ +] =1,146∗10− =1,313∗10− =17,88 Despejemos la
de la Ec.2:
Ec.4
Potencial de la 2da Estandarización :
3,8mL con potencial de 0,0009V y 4,0mL con potencial de 0,0012V.
.2= ()=0,0010 [ +]=1,115∗10− =1,243∗10− =17,91 [−]
Determinación de concentración de cloro muestra de Orina (Sin Diluir):
en
En la Tabla 3 se representa el volumen de equilibrio con la 1era derivada (pico más alto) representada en la gráfica… de la 1er y 2da muestra de orina (sin diluir).
3,500± 0,045 [−] 3,500±0,0,004520 ∗ 0,1057±0,1000 0002 ∗ 11 − =0,0185±0,0002 Para la 1ra y 2da muestra Orina se requirió de para alcanzar el volumen de equilibrio. Seguidamente se determinó la concentración de las muestras de orina diluidas en 20mL de Agua.
Tabla 4. Aplicación de la primera derivada para la muestra y su duplicado 1era Derivada AgNO3 (1ra muestra Orina)
1era Derivada AgNO3 (2da muestra Orina)
ΔE/ΔV ῡ(mL) (mV/mL) 0,2 2,5 1 0,25 1,8 0 2,3 1 2,7 0,5 3,1 1
ΔE/ΔV (mV/mL) ῡ 0,2 2,25 1 0,25 1,8 0,5 2,3 0 2,7 0,5 3,1 0,5
3,5
24
3,5
23,5
3,9 4,3 4,7 5,1 5,5
1,5 2 2 0,5 1,5
3,9 4,3 4,7 5,1 5,5
1 2 1,5 1,5 0,5
Titulacion de muestra de Orina (sin diluir)con AgNO3 30.00 25.00
1era Muestra Orina
) L m20.00 / V m15.00 ( V Δ / 10.00 E
2da Muestra Orina
Δ
5.00 0.00 0
1
2
3
4
Volumen AgNO3 (mL)
5
6
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Tabla 5. Titulación potenciométrica de la muestra y su duplicado 1era muestra Orina Volumen Potencial (mV) AgNO3 ±0,045
Determinación de concentración de suero (Sin Diluir):
− [ ] − 0,9% / [ ] [−]
el método de titulación potenciométrica por precipitación del cloro1por el método de argentometria Tabla C. En la tabla 4,1,9 se presenta el volumen de equivalencia para determinar en 20 mL de agua. 2,1
1
0
0,4
2
0,4
0,8
2,1
0,8
1,2
2,2
1,2
2,2
1,6
2,3
1,6
2,3
2
2,3
2
2,5
2,2
3
2,2
3
2,4
3,2
2,4
3
2,6
3,2
2,6
3,2
2,8
3,3
2,8
3
3,5
3
3,2
3,7
3,2
3,4
4,8
3,4
3,6
9,6
3,6
3,8
9,9
3,8
4
10,2
4
4,2
10,5
4,2
4,4
10,9
4,4
4,6
11,5
4,6
4,8
11,9
4,8
5
12,4
5
5,2
12,5
5,2
5,4
12,6
5,4
5,6
12,9
5,6
Tabla 4. 3,3Método de la primera derivada para la muestra de suero y su duplicado 3,4
3,5 1er muestra Suero 4,9 9,6
1era Derivada 10 AgNO3 ΔE/ΔV 10,2 ῡ(mL) (mV/mL) 10,5 0,2 0,00 10,9 1 0,25 11,6 1,8 0,00 11,9 2,6 0,00 12 3,4 0,25 12,3 4,1 0,50 12,3 4,5 0,50 12,4 4,9 0,00
2da muestra Suero 1era Derivada AgNO3 ΔE/ΔV ῡ
(mV/mL)
0,2
0,25
1
0,00
1,8
0,00
2,6
0,00
3,4
0,25
4,1
0,00
4,5
1,00
4,9
0,00
5,3
0,50
5,3
0,50
5,7
0,50
5,7
1,00
6,1
8,00
6,1
9,00
6,5
0,50
6,5
0,00
6,9
0,50
6,9
-0,50
1era Muestra Orina
7,3
0,00
7,3
0,50
7,7
1,00
7,7
0,00
2da Muestra Orina
8,1
0,50
8,1
0,50
8,5
0,00
8,5
0,00
Titulacion de muestra de Orina (sin diluir)con AgNO3 14 ) V10 m ( l 8 a i c n 6 e t o 4 P
muestra de
Se analizó una muestra de suero fisiológico para 2da muestra Orina determinar la concentración de con un porcentaje Volumen Potencial teórico de de . Este análisis se realizó con AgNO3 ±0,045 (mV)
0
12
[−]
Volumen de equivalencia para la muestra 1 y 2 de suero
2 0 0
1
2
3
4
Volumen AgNO3 (mL)
5
6
6,100±0,0,004520 ∗ 0,1057±0,1000 0002 ∗ 11 − =0,0322±0,0001
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Tabla 5. Titulación de la muestra de suero por argentometria y su duplicado
Titulacion de Suero (sin diluir)con AgNO3
1er muestra Suero Volumen AgNO3 ±0,045
2da 5 muestra Suero Volumen AgNO3 Potencial ±0,045 ) (mV) V4
Potencial (mV) 0
0,2
0,4
0,2
0,8
0,2
1,2
0,3
1,6
0,3
2
0,3
2,4
0,4
2,8
0,4
3,2
0,4
3,6
0,5
4
0,5
4,2
0,6
4,4
0,6
4,6
m ( l 3 a i c n 2 e t o 1 P
1er
0muestra
0
0,4Suero
0,3
0,8
0,3
1,2
0,3
1,6 2
0
0,2
6 0,3
4
8
10
2 0,3 Volumen AgNO3 (mL) 2,4
0,4
2,8 0,4 Curva de Calibración: 3,2 0,4 Tabla 6. Determinación del potencial (mV) relacionado a 3,6 0,5 la concentración de iones cloruro [Cl-] (ppm) 4 0,6
Concentración Potencial 4,2 0,6 [Cl-] (ppm) Log[Cl-] (mV) 1,903
0,7
4,4 80 4,6 200
2,301
0,5 2,1 0,7 1,5
4,8
0,7
4,8 320
2,505
0,7 1,2
5
0,7
440 5
2,643
0,7 0,9
5,2
0,8
5,2 560
2,748
0,8 0,6
5,4
0,9
5,4 680
2,833
0,9 0,4
5,6
0,9
5,6 800
2,903
5,8
1
5,8 1000
3,000
1 0,3 1,2 0,1
6
1,5
6
1,6
6,2
3,1
6,2
3,4
6,4
3,1
6,6
3,2
Curva de Calibracion de la3,6 concentracion 6,4 [Cl-] vs Potencial 6,6 3,6
6,8
3,3
2.5
7
3,4
7 2
7,2
3,5
7,4
3,5
7,6
3,6
7,8
3,8
8
3,8
) V m1.5 ( l a i c n 1 e o P
8,2
3,9
0.5
8,4
4
8,6
4
6,8
0 0.000
Ev = 3,6 -1,8675 p[Cl-] + 5,7514
3,5 R² = 0,9869
7,2
3,7
7,4
3,8
7,6
3,8
7,8
3,8
8
3,9
8,2
4
8,4
4,1
8,6
1.000
4,1
2.000
3.000
4.000
p[Cl-] (ppm)
Suero(diluida)
0,7
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Orina(diluida)
0,6
Prueba Q:
=( ñ ) /( ñ)
−∗ 573,1000 3 − ∗ 35,1 45 − 25±⋯… − =0, 2 05±⋯ 2±⋯… (,1,)5, 7 514 8675 ⁄ = [−] [−−] =2,7049 [ ]=506,9 / −∗ 506,1000 9 − ∗ 35,1 45 − 25±⋯… 3±⋯… =0,119±⋯ −
Para Suero diluido:
Esta concentración se pasó a unidades de molaridad (M):
Figura A. Valores críticos de la prueba Q (P=0,05) Tabla 7. Valores críticos (Q) calculados para los datos (80ppm y 1000ppm)
Prueba Q (Valor critico exp.)
80 ppm
1000 ppm
0,3
0,1
Comparando los valores de la tabla 6 con los valores presentes en la figura A para n=7. Se ratificó que la concentración de 80 y 1000ppm no supera el valor crítico teórico , por lo que se debe “aceptar ” los valores sospechosos.
0,524
En base a la ecuación obtenida de la Grafica 8 por la regresión lineal. Se determinó la concentración de iones de cloruro para la muestra de orina (diluida) y Suero (diluida).
= 1,8675[−] 5,7514 1,85,6757514⁄ = [−] (,1,)5, 7 514 − = [ 8675 ⁄ ] [−−] =2,7584 [ ]=573,3 / Ec. 5
Para Orina diluida:
Esta concentración se pasó a unidades de molaridad (M):
CONCENTRACION TEORICA DE CLORUROS EN EL SUERO = 5459.44 PPM
Análisis de resultados Los métodos potenciométricos son técnicas electro analíticas útiles en la cuantificación de iones, basándose en los cambios de potencial de una solución que se generan por la variación de la actividad en el ion de interés, este ion es detectado por el electrodo de trabajo mediante reacciones redox, en la práctica se cuantifico la actividad de iones cloruro en muestras de orina y suero fisiológico, el primer método es una valoración potenciométrica en la que se establece un punto de equivalencia para calcular la concentración del analito, en este método se hace reaccionar la muestra con nitrato de plata mientras un electrodo de plata registra los cambios de concentración e indirectamente nos permite ver la actividad del ion cloruro gracias a la constante del producto de solubilidad (Kps) 1. El equipo utilizado consta de tres elementos: el electrodo de trabajo, un electrodo de referencia y el dispositivo que registra la diferencia de potencial. El electrodo de trabajo responde a cambios de concentración del ion en cuestión, generando una diferencia de potencial que permite la cuantificación del mismo, el utilizado en la
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práctica fue en electrodo metálico de plata y uno de membrana cristalina selectivo a iones cloruro AgCl/AgS 2, por otra parte el electrodo de referencia es un electrodo con un potencial fijo que no varía frente a cambios de concentración de la muestra 2, el utilizado en la práctica fue el electrodo de plata/cloruro de plata, a continuación se muestra un esquema general del equipo utilizado:
consumen analito y no contaminan la muestra 2, tanto en el método de ion selectivo como en el método argentométrico se presentan errores por exceso deido a la precipitación de la plata, lo que ocasiona que se obtenga una concentración mayor a la real, por otra parte al igual en ambos métodos se presentan efectos de matriz principalmente por el origen biológico de la muestra.
Respuesta a las preguntas 1. ¿Cuál es el propósito del NaNO3, adicionándolo a los estándares como a la muestra? Es adicionado con el fin de aumentar la cantidad de electrolitos y favorecer la precipitación del AgCl en la titulación potenciométrica, reduciendo los efectos de matriz y la diferencia entre las fuerzas iónicas, haciendo que la actividad sea igual a la concentración. 1
2. ¿Qué habría ocurrido en la determinación de cloruros, si la muestra de orina contuviera bromuros en una cantidad superior a la normal? (relación Br/Cl en la orina de una persona adulta normal es 1/2150). Figura 1. Esquema y partes de un potenciómetro 3 Durante las estandarizaciones y titulaciones a las muestras se pudo apreciar la aparición de un precipitado blanco, el cual es común en métodos argentométricos y corresponde al AgCl formado que precipita por su pequeña constante del producto de solubilidad, este precipitado también es evidencia de la reacción entre los iones cloruro y los iones de plata, los cambios bruscos de potencial en las titulaciones se daban en el volumen de equivalencia, en el cual para la muestra de orina y de suero fisiológico correspondia al momento en que todos los cloruros del analito han reaccionado con los iones de plata, lo que nos permite afirmar que en ese momento la concentración de cloruros es solamente la que proviene del equilibrio, no se calcula porcentaje de error en la determinación de cloruros en la muestra de orina debido a que esta muestra de origen biológico varia en la concentración de este ion dependiendo del sistema biológico de donde se obtuvo la muestra, diferentes costumbres alimenticias en los seres vivos y otros factores como medicamentos, enfermedades, hábitos deportivos y metabolismo varían los efectos de matriz, y se presentan muchas interferencias en los análisis, por lo que sería recomendable establecer parámetros generales con respecto al origen de la muestra para este tipo de análisis. Utilizando el método de ion selectivo se puede obtener la concentración e cloruros mediante una curva de calibración con soluciones estándar de cloruros 1, los electrodos de ion selectivo responden de forma lineal al logaritmo de la actividad del ion de interés, además no
El análisis presentaría una mayor cantidad de iones cloruro detectados, ya que la presencia del ion bromuro no se diferenciaría del cloruro, asi al reaccionar con el nitrato de plata primero formaría un precipitado con el bromuro ya que la constante de solubilidad del AgBr (Kps= es menor que la del AgCl (Kps= , en conclusión se cuantificaría una mayor cantidad de cloruros a los que hay en realidad.
7.1.7610−−) )
3. Suponiendo que el resultado obtenido en la determinación de cloruros en la orina es el valor promedio de una muestra de 24 horas, estime cuantos miligramos del ion cloruro se excretan por día, si el volumen medio de orina diario es de 1500 mL. Comparar este valor con el consumo de cloruro de sodio recomendado en las dietas.
58. 4 4 1500 ∗=1,573.100043 ∗ 35.45
Las necesidades diarias de sal común en adultos corresponden a 1,25 g de NaCl con un valor máximo recomendado de 6 g. 4 El valor obtenido cae dentro de lo esperado, un poco más de lo recomendado pero no excede el valor máximo recomendado en la dieta.
4. ¿Qué interferencias se podrían presentar en las determinaciones mediante el uso del electrodo de ion selectivo de cloruros?
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La principal interferencia en los análisis con electrodos de ion selectivo es que estos electrodos no responden exclusivamente a un solo ion. Iones como bromuros, yoduros, hidroxilos y cianuros que son aniones similares a los cloruros pueden interferir en las medidas y generar errores en la cuantificación, por otra parte los electrodos de ion selectivo se pueden contaminar con proteínas y solutos orgánicos y son frágiles.
5. Pregunta del articulo
(2) Skoog, West, Holler, Crouch, Fundamentos de química analítica, octava edición, editorial Thomson 2005 (3)
Manual electrodo de ion selectivo de cloruros Crison 96 52, Código 10072 Edición Julio 2012.
(4)
Pamplona Jorge D, Alimentos que Curan, Editorial Safeliz S.L., Estados Unidos 1995 pág. 46
Los potenciales iniciales son diferentes porque la figura 1A es una titulación potenciométrica para una muestra 50 ppm de un estándar, la figura 1B es la titulación de una muestra filtrada del Rio Muddy, el voltaje inicial para la muestra de rio es significativamente menor que para la solución estándar de cloruro, no se utiliza un electrodo de referencia convencional porque están ensayando un electrodo simple y económico ensamblado por estudiantes (Lisensky y Reynolds) para la determinación de cloruro en aguas naturales.
Conclusiones.
Es posible cuantificar los iones cloruros en una muestra biológica de fluidos corporales mediante Potenciometría directa e indirecta. El método de electrodo de ion selectivo es más recomendado ya que presenta una mayor sensibilidad y precisión en la cuantificación de iones cloruro Los errores por exceso y por efecto de matriz son comunes en la cuantificación de iones cloruro por Potenciometría directa e indirecta.
Bibliografía (1)
Harris, D. C.; Werner, G.; Werner, T. Lehrbuch der Quantitativen Analyse; Imprint: Springer Spektrum, 2014.
ANEXOS Tabla 1. Proceso de estandarización de AgNO3 con NaCl (Patrón estándar) 1era Estandarización AgNO3 2da Estandarización AgNO3 Potencial Potencial Volumen AgNO3 ±0,045 Volumen AgNO3 ±0,045 (mV) (mV) 0
-0,1
0
0,1
0,4
0
0,4
0,1
0,8
0
0,8
0,1
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1,2
0
1,2
0,2
1,6
0,1
1,6
0,2
2
0,2
2
0,2
2,2
0,2
2,2
0,3
2,4
0,3
2,4
0,3
2,6
0,3
2,6
0,4
2,8
0,4
2,8
0,4
3
0,4
3
0,5
3,2
0,5
3,2
0,6
3,4 3,6
0,6 0,7
3,4 3,6
0,7 0,7
3,8
1,1
3,8
0,9
4
2,3
4
1,2
4,2
2,4
4,2
2,5
4,4
2,5
4,4
2,7
4,6
2,5
4,6
2,7
5
2,5
5
2,7
5,4
2,4
5,4
2,8
5,8
2,5
5,8
2,8
6,2
2,6
6,2
2,8
6,6
2,6
6,6
2,9
Tabla 2. Método de la primera derivada para la estandarización 1era Derivada AgNO3 ῡ(mL)
ΔE/ΔV(mV/mL)
0,2
0,25
1
0
1,8
0,25
2,3
0,5
2,7
0,5
3,1
0,5
3,5
0,5
3,9
6
4,3
0,5
4,8
0
5,6
0,25
6,4
0