Esc: 4-019 Capitan J. D. Vazquez
Curso:___________
MEZCLAS ALCALINAS Mezclas de carbonatos - Mezclas alcalinas: Método de Warder
Diversas muestras de interés enera!" ta!es como soda ca#stica" ca! o auas natura!es de$e de$en n su a!ca a!ca!i !ini nida dad d a una una o como como m%&i m%&imo mo a dos dos de !as !as siu siuie ient ntes es espe especi cies es:: 'idr(&idos" 'idr(&idos" car$onatos )*o $icar$onatos. De estas tres especies que con+eren a!ca!inidad s(!o son compati$!es !as mezc!as $inarias de ,- * C,-/ ) C,-/ * C,- . o pueden coe&istir C, - ) ,- a! menos en cantidades mensura$!es" de$ido a que reaccionan entre s: C, - 2 ,- 3 C,-/ 2 /,. Carbonatos e Hidróxidos: Este tipo de mezc!as se 'a!!a recuentemente en muc'os productos comercia!es. E5emp!os: 6oda 6o!va) 7a /C, an'idro8" 6oda crista! 7a/C,.10/,8" donde e! a, resu!ta ser una impureza. ,tro ,tro e5em e5emp! p!o: o: e! de !a soda soda o pota potasa sa ca#s ca#sti tica ca 7a, 7a, o ,8 ,8 dond donde e !os !os car$onatos son una impureza ina!ta$!e. a) que recordar que !os 'idr(&idos a!ca!inos s(!idos o en so!uci(n reaccionan con e! C, / de! aire ) producen !a mezc!a de 'idr(&ido ) car$onato. car$ onato. E! a/C, ormado se area a! a, que no !!ea a car$onatarse ) sure as !a mezc!a. Estos productos c%usticos son usados en a$ricaci(n de 5a$(n en po!vo" en indust industria ria de! vidrio" vidrio" !avado !avado de !anas" !anas" +$ras +$ras te&ti te&ti!es !es arti+c arti+cia!e ia!es s 7ra)(n 7ra)(n8" 8" industria de! pape!" cart(n" pasta de ce!u!osa" etc.
Carbonatos Carbonatos y icarbonat icarbonatos: os: Este tipo de mezc!as es com#n prod produc ucto tos s come comerc rcia ia!e !es" s" prod produc ucto tos s qum qumic icos os ) en !as !as aua auas s resi residu dua! a!es es.. E! C,/ act# act#a a so$r so$re e !os !os car$ car$on onat atos os que que circ circu! u!an an produciendo una conversi(n parcia! de! car$onato en $icar$onato" as !a mezc!a.
en diversos natu natura ra!e !es s ) en e! aua aua oriin%ndose
E&isten dos métodos mu) diundidos para reso!ver este tipo de mezc!as que son conocidos $a5o !os nom$res de étodo de ;arder 7éste es e! m%s uti!izado8 ) étodo de ;inuede !!evarse a ca$o so$re una porci(n #nica de muestra 7esto es !o 'a$itua!mente usado8 o so$re dos iua!es de e!!a. Cua!quiera sea e! caso" permite decidir qué componentes se encuentran presentes ) !a concentraci(n de cada uno de e!!os. ?a composici(n de !a so!uci(n se ca!cu!ar% a partir de !os vo!#menes re!ativos de %cido patr(n" necesarios para va!orar !a muestra. @na vez esta$!ecida !a composici(n" !os datos de! vo!umen se pueden uti!izar para 'a!!ar !a cantidad de cada componente en !a muestra. Aecordar Aecordar que e! /C, es un %cido dé$i! dipr(tico que ioniza en dos ases" por !o tanto tiene 1 ) /. E! primer a de %cido car$(nico es a 1B 4" & 10 - 7su pa1 es de "48 ) e! seundo a/B 4"4 &10-11 7su pa / es de 10"8 por !o que e&iste una dierencia de 4"0/ unidades podemos esperar una c!ara ine&i(n en !a curva de titu!aci(n. ?as reacciones que ocurren son !as siuientes:
/C, 3 C,- 2 2 C,- 3 C,-/ 2 2
a1B 4" . 10- a/B 4"4 . 10-11
?o que se acostum$ra es titu!ar e! i(n car$onato como una $ase" con un %cido uerte como titu!ante. En este caso se o$tienen dos ine&iones c!arasF como se muestra en !a +ura 1" ) corresponden a !as reacciones i(nicas vistas anteriormente. ,$servando !a 1
curva de titu!aci(n para car$onatos ) !a disponi$i!idad de indicadores adecuados podemos evidenciar !os distintos puntos +na!es. En e! primer punto +na!" e! p de !a so!uci(n de aC, es iua! a G"H ) !a eno!ta!ena" cu)o rano de p es de G"/ a 9"F es un indicador adecuado. ?a 'e!iantina tiene un rano de p de "1 a 4"4 ) es e! indicador apropiado para e! seundo punto +na!. @na so!uci(n saturada de C,/ tiene un p cercano a "9. Aecordar:
En !as titu!aciones de !as mezc!as de car$onatos ) $icar$onatos o car$onatos e 'idr(&idos" se pueden titu!ar con C! est%ndar 'asta !os dos puntos +na!es que se mencionaron antes. Como se puede ver en !a +ura /" en e! punto +na! de !a eno!ta!ena e! a, est% comp!etamente neutra!izado" !a mitad de! a/C, est% neutra!izada ) e! C, no 'a reaccionado. E! $icar$onato se neutra!iza en e! punto +na! de !a 'e!iantina. E! a, requiere s(!o unas cuantas otas de titu!ante para ir de un p de G 'asta un p de 4 ) esto se puede correir corriendo una prue$a en $!anco con e! indicador.
?as reacciones correspondientes de car$onatos ) $icar$onatos ) de car$onatos e 'idr(&idos son: "# $ es e! vo!umen en mi!i!itros de! %cido que se uti!iz( desde e! inicio de !a titu!aci(n 'asta e! punto +na! de !a eno!ta!ena 7inco!ora8. •
2
•
•
"% &"%H' $ es e! vo!umen astado desde e! inicio 'asta e! punto +na! con 'e!iantina.7sin recarar !a $ureta8. "H $ es e! vo!umen astado a partir de! punto +na! de !a eno!ta!ena 'asta e! de !a 'e!iantina" sin recarar !a $ureta.
Aecordar que e! a, reacciona por comp!eto en !a primera etapa" 7de pB1 pasa a pB8 que e! aC, reacciona s(!o en !a seunda etapa 7pasa de pBG" a pB"98 ) que e! a /C, 7pB1/8 reacciona en !as dos etapas uti!izando iua! vo!umen de titu!ante en cada una de e!!as. ?a mezc!a de a, ) de aC, no se considera" )a que estos dos compuestos reaccionan entre s: C, - 2 ,- 3 C,B2 /, E! producto resu!tante es una mezc!a" )a sea de C, B ) ,-" de C,- ) C,B o $ien s(!o C,B u ,- se#n !as cantidades re!ativas de estos dos compuestos presentes en !a muestra. ezc!a caso 1 C,-/ ) C, -
ezc!a caso / C,-/ ) ,-
VI
½ CO3-2
½ CO3-2 y OH-
VF
VH
½ CO3-2 y HCO3-
½ CO3-2
VH
VCO3-2 = 2 x VF
VCO3-2 = 2 x VH
VHCO3- = VH – VF
VOH- = VF - VH
Aecordar que e! a, reacciona por comp!eto en !a primera etapa" 7de pB1 pasa a pB8 que e! aC, reacciona s(!o en !a seunda etapa 7pasa de pBG" a pB"98 ) que e! a /C, 7pB1/8 reacciona en !as dos etapas uti!izando iua! vo!umen de titu!ante en cada una de e!!as. ?a mezc!a de a, ) de aC, no se considera" )a que estos dos compuestos reaccionan entre s: C, - 2 ,- 3 C,B 2 /, E! producto resu!tante es una mezc!a" )a sea de C, B ) ,-" de C,- ) C,B o $ien s(!o C,B u ,- se#n !as cantidades re!ativas de estos dos compuestos presentes en !a muestra. =- ua de !ectura: 1. KLué actores se de$en considerar a! e!eir un %cido para ser uti!izado como so!uci(n est%ndarM KCu%!es son !os %cidos ) !as $ases m%s uti!izados para preparar so!uciones patr(nM /. @na ap!icaci(n importante de !as titu!aciones %cido - $ase es !a determinaci(n de nitr(eno. E&p!ique por medio de un esquema e! procedimiento para nitr(eno or%nico e inor%nico. . E&p!ique $revemente de qué manera se determina !a acidez tota! de un ana!ito ) c(mo se puede e&presar. 4. KCu%!es son !as mezc!as $inarias que con+eren a!ca!inidad compati$!eM KCu%!es no pueden coe&istir ) porqueM H. Nndique e! undamento de! étodo de ;arder para mezc!as a!ca!inas. . Comp!ete e! siuiente cuadro con !as reacciones qumicas invo!ucradas en mezc!as a!ca!inas ezc!a caso 1 ezc!a caso / -/ C, ) C, C,-/ ) ,3
VI V
VI V
. Comp!ete e! cuadro: Ae!aciones de vo!#menes en !a titu!aci(n 7m?8 en C!
G. E&p!ique !os siuientes términos: VI: VO 7VO8: V:
P- E5ercitaci(n 1. E! vinare es una so!uci(n di!uida de %cido acético 7CC,,8 7mB 0 8. Durante !a titu!aci(n de H m? de vinare" se astaron " m? de so!uci(n de a, 0"10 cB1"0H0H para neutra!izar 'asta e! punto +na! de !a eno!ta!ena. Ca!cu!ar: a8 Q m? C C,, $8 Q sa$iendo que !a R de !a so!uci(n es 1"00 *m?. AB a8 4"H Qm? $8 4"1 Q /. @na mezc!a a!ca!ina de 0"G4/ ast( 1"H m? de C! 0"1 cB 1"0H0 para a!canzar e! punto +na! con !a enota!ena ) 4G" m? tota!es" sin recarar !a $ureta" para !!ear a! punto +na! de! anaran5ado de meti!o. Ndenti+que !os componentes de !a muestra ) ca!cu!e e! Q de cada uno. 7a, mB 408 7a/C, mB 108 7aC, mB G48 AB /1"H Q 1H"G Q . 6upona que una muestra que pesa 0"/ contiene H0 Q en peso de a, 7mB 408 ) H0 Q en peso de aC, 7m B 108. Cu%ntos m? de C! 0"1 se requerir%n para a!canzar: a8 e! punto +na! con !a enota!ena $8 e! punto +na! con !a 'e!iantina AB a8 4"4 m? $8 9"4 m? 4. 6e va!oran 1H m? de una muestra a!ca!ina con C! */0. 6i se astan con enota!ena 1"H m? ) e! asto tota! con 'e!iantina" sin recarar !a $ureta" ue 4
de /0 m?" ca!cu!ar: a8 m*? ) meq*? de Ca7,8 / 7mB 48 $8 ppm ) meq de C,-/ 7mB 08 AB a8 G m*? F / meq*? $8 100 ppmF 4" meq H. 6e tiene una muestra que pesa 1 ) se sa$e que contiene %!ca!is. >ara su va!oraci(n se ast( 0 m? de %cido c!or'drico 0"H a! virar !a eno!ta!ena ) 4"H m? de ese %cido" uti!izando anaran5ado de meti!o como indicador. Ca!cu!ar !os porcenta5es de !os componentes pot%sicos de !a muestra. 7m C, B 1008 7m /C,B 1G8 AB //"H Q C, . @na muestra de 0"G se ana!iza por e! método de ;arder ) se astan 19 m? de C! 0" a! virar !a enota!ena. Después se area 'e!iantina ) se contin#a !a titu!aci(n 'asta !eer 1 m? de asto tota!" sin recarar !a $ureta. E&presar e! contenido de %!ca!is en: a8 Q de , 7mB H8 $8 Q de a/C, 7mB 108 AB a8 14" Q $8 4" Q . Determinar por e! método de ;arder que componentes ) concentraci(n en ppm" mo!*? ) eq*? tiene una muestra s(dica de 40m?" si se titu!a con %cido c!or'drico 0"/ uti!izando eno!ta!eina ) 'e!iantina como indicadores se#n !os astos indicados en !a siuiente ta$!a: 40 m? de muestra
eno!ta!ena
'e!iantina
=
1/ m?
/ m?
P
1/m?
0 m?
Car$onato de sodio
Picar$onato de sodio
idr(&ido de sodio
5