Metodo de Mohr

El presente trabajo trata sobre el método de Mohr, es utilizado en valoraciones químicas de cloruros y bromuros, con plata, utilizando como indicador el cromato potásico. La formación de Ag2CrO4, de color rojo, nos indicará el punto final de la valoración.

Durante la valoración, las condiciones que deben darse deben ser tales que el cloruro precipite de manera cuantitativa como cloruro de plata antes de que se consiga formar el precipitado de Ag2CrO4. Por otra parte, el indicador debe ser lo bastante sensible como para poder dar un cambio de color apreciablemente nítido, con una pequeña porción de plata.

Breve reseña

Desarrollo hecho por Christian Otto Mohr (1835-1918), el círculo de Mohr es un método gráfico para determinar el estado tensional en los distintos puntos de un cuerpo. Entre las tensiones que existentes en un cuerpo sometido a un cierto estado de cargas y con unas ciertas restricciones, importan en general las tensiones principales, que son las tensiones que existen sobre ciertos planos del cuerpo, donde las tensiones de corte nulas. Estas tensiones son de importancia para el estudio de la resistencia mecánica de una pieza.

TEORÍA DEL CÍRCULO DE MOHR PARA DOS DIMENSIONES

Considere un cuerpo sobre el cuál actúa un estado plano de cargas. Consideremos al plano de carga para nuestro sistema al plano xy (ver figura 1), de modo de que no existan esfuerzos en el sentido perpendicular a este (esfuerzos en z nulos). Adoptamos un elemento triangular donde se supone que los ejes x e y son principales, o sea las tensiones de corte en esos planos son nulas. Esta suposición se hace con el fin de no complicar por demás la matemática siendo el objeto de este desarrollo conocer el desarrollo matemático a fin de ser asociado con el modelo físico:

Figura 1

En la figura 1, además de los ejes x e y, se muestra otro par de ejes coordenados los cuales han sido rotados un ángulo ??respecto del eje z (normal al plano), el par de ejes x1 e y1 son normal y tangente al plano A??respectivamente?

Se puede llegar a calcular la cantidad de concentración del cromato, que debe de encontrarse en la disolución para que la precipitación inicie exactamente en el punto de equivalencia. Cuando la disolución se encuentre saturada de las dos sales, el cloruro y el cromato de plata, se cumplirán de manera simultanea los equilibrios siguiente ( los valores de Kps indicados son aproximados) :

Si despejamos la concentración de catión plata de las dos constantes y pasamos a igualar, obtendremos una relación de donde deduciremos que la relación de las concentraciones de ambos iones es:

Como en el punto de equivalencia se cumple que la concentración de iones plata es igual a la concentración de iones cloro y todo ello a su vez es igual a :

Con dicho valor de concentración de cloro, tendremos la concentración de cromato que debe encontrarse presente en la disolución para que se produzca la precipitación del cromato de plata en el momento, dándonos un resultado de 0.02 M.

Por lo cual, teóricamente hablando, se comenzará la formación de Ag2CrO4, en el punto de equivalencia, cando la concentración de cromato en la disolución en concreto sea, como hemos mencionado, de 0.02 M. Pero, sin embargo, se debe agregar un cierto exceso de plata antes de sea bien visible el color rojo.

En la práctica, en los laboratorios, se ha podido comprobar que una concentración de indicador del orden de unos 10^-3 M, es la idónea para poder detectar sin problemas ni equívocos el punto final.

Como ya se ha mencionado, el método de Mohr se utiliza para la determinación del cloruro y de los bromuros. No es aplicable a la determinación del yoduro o los sulfocianuros, pues en estos casos, el punto final resulta bastante difícil de observar, debido a los fenómenos de adsorción que tiene lugar en dichos procesos.

Otra de las variables a tener en cuenta en el método de Mohr es el pH. La valoración debe de llevarse a cabo en una disolución de tipo neutra, o en su defecto, débilmente alcalina, en un intervalo que se comprende de entre pH 7 al pH 10.5. Así, en medio ácido, el indicador se protona, mientras que a un pH alcalino, se podría ver precipitado el hidróxido de plata antes que el cromato de plata incluso. El ajuste del pH, cuando la disolución es algo ácida, puede realizarse simplemente añadiendo bicarbonato sódico

Determinación de cloruros en una muestra acuosa mediante los métodos de precipitación Mohr y Volhard

OBJETIVOS

Aplicar los principios teóricos de las volumetrías de precipitación mediante los métodos de Mohr y Volhard.

• Determinar la concentración de cloruros en una muestra acuosa mediante los métodos de Mohr y Volhard.

• Aplicar los conceptos estadísticos T Student y prueba F para la comparación de los datos obtenidos por los métodos Mohr y Volhard.

ASPECTOS TEORICOS

• CLORUROS (Cl?): El ion cloruro (Cl?), es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua natural y residual.

• Los contenidos de cloruros de las aguas son variables y se deben principalmente a la naturaleza de los terrenos atravesados. Habitualmente, el contenido de ion de cloruro de las aguas naturales es inferior a 50 mg/L.

• En el agua potable, el sabor salado producido por el Cl? es variable y depende de la composición química del agua.

• VOLUMETRIAS DE PRECIPITACION: En las volumetrías de precipitación se mide el volumen de solución tipo, necesario para precipitar completamente un catión o anión del compuesto que se analiza.

• Los métodos del Mohr y Volhard son ejemplos de volumetrias de precipitación.

• Método de Mohr: El método se utiliza para determinar iones cloruro y

bromuro de metales alcalinos, magnesio y amonio.

• La valoración se hace con solución patrón de AgNO3. El indicador es el ion cromato CrO4 =, que comunica a la solución en el punto inicial una coloración amarilla y forma en el punto final un precipitado rojo ladrillo de cromato de plata,Ag2CrO4. Las reacciones que ocurren en la determinación de iones cloruro son:

La solución debe tener un pH neutro o cercano a la neutralidad. Un pH de 8.3 es adecuado para la determinación.

La solución patrón de AgNO3 se puede preparar por el método directo dado que el nitrato de plata es un reactivo tipo primario; con el objeto de compensar los errores en la precipitación del punto final se prefiere el método indirecto y la solución se valora con NaCl químicamente puro. Cuando la solución tipo se prepara por el método indirecto no es necesario el ensayo en blanco, porque el exceso empleado en la valoración de la sustancia problema se compensa con el empleado en la valoración del AgNO3.

Método de Volhard. Este método de titulación se usa para la determinación de plata y compuestos de plata, aniones que se precipitan con plata como Cl?,Br ?, I ?, SCN? y AsO4 -4.

Para el caso de determinación de un anión, se acidula con HNO3, se agrega un exceso de solución tipo de AgNO3 para precipitar el anión y se valora por retroceso el exceso de Ag+,con solución patrón de tiocianato de potasio; el indicador es el Fe+3 , que proporciona color rojo a la solución.

Las reacciones que ocurren en la determinación de iones cloruro son:

Valoración por el método de Mohr

El método de Mohr se emplea principalmente para la determinación de anión cloruro usando ión plata como valorante. La reacción de valoración da lugar a un precipitado de color blanco:

El punto final viene determinado por la formación de un precipitado rojo (Ag2CrO4) que aparece cuando la precipitación de AgCl es completa. La solubilidad del cromato de plata es mayor que la del cloruro de plata, de acuerdo con sus respectivos productos de solubilidad y estequiometrías de los compuestos. La concentración de catión plata cuando todo el analito (Cl-) ha precipitado, es consecuencia de la solubilidad del producto de la reacción de valoración (AgCl): 1,35 x 10-5 M. Por tanto, la concentración de anión cromato necesaria para la formación de cromato de plata en esas condiciones sería:

Así pues, debe agregarse anión cromato en esta concentración para que aparezca el precipitado rojo justo después del punto de equivalencia. Sin embargo, esa concentración tan alta proporciona al medio de valoración un color amarillo tan intenso, que dificulta la detección del color rojo del precipitado. Por ello, normalmente se usan concentraciones inferiores de cromato, requiriéndose por tanto un exceso de reactivo para detectar el color rojo. Este exceso se corrige con la valoración de un blanco.

La valoración de método de Mohr debe llevarse a cabo a valores de pH comprendidos entre 7 y 10, ya que a pH>10, el ión Ag+ precipita como AgOH antes que como Ag2CrO4 no detectándose el color rojo de indicación del punto final. Por otro lado, si pH<7, el Ag2CrO4 se solubiliza al protonarse los iones cromato. Normalmente, se logra un pH adecuado al saturar la disolución del analito con carbonato ácido de sodio.

Este método es aplicable también a la determinación de Br- y CN-. Pero no es útil sirve para determinar I- y SCN-, ya que los precipitados AgI y AgSCN adsorben iones cromato y el punto final no se detecta con claridad.

Materiales, reactivos y equipos

MATERIALES

 1 pipeta de 1mL, 1 pipeta aforada de 10 mL, una pipeta

aforada de 15mL, una bureta de 25 mL, 2 erlenmeyer de 250 mL, 1 probeta de 50 mL, 1 agitador de vidrio, 1 frasco lavador, papel indicador universal.

REACTIVOS

 NaCl 0.010 F, K2CrO 4 al 5 % (p/v), solución de AgNO3 aproximadamente 0.01 F, H2SO40.02 N, una muestra de solucione acuosa con iones Cl?, HNO3concentrado,solución de tiocianato de potasio aproximadamente 0.010 F, nitrato férrico al 60% (p/v), fenolftaleína al 0.1% (p/v) en etanol, nitrobenceno.

Balanza analítica

PROCEDIMIENTO

Determinación de cloruros por el método de Mohr:

Valoración de la solución de AgNO3, aproximadamente 0.01 F. Vierta 10 mL de la solución de NaCl 0.0100F en un erlenmeyer de 250mL; agregue 15 mL de agua y 1 mL de solución de cromato de potasio, titule la solución de AgNO3, hasta coloración rojo ladrillo. Determine el volumen de AgNO3, como el promedio de dos valoraciones que no difieran en más de 0.2 mL ; calcule la formalidad de solución de nitrato de plata.

• Determinación de cloruros en una muestra: Mida 10mL de la muestra en un erlenmeyer de 250ml; adicione 3 gotas de fenolftaleína. Si la solución se torna color rosado, titule con H2SO4 0.02N hasta que desaparezca la coloración.

• Adicione 15 mL de agua destilada y 1 mL de indicador K2CrO 4, titule con solución patrón de nitrato de plata hasta que aparezca color rojo ladrillo que permanezca por lo menos 30 segundos. Determine el volumen de AgNO3 como el promedio de dos valoraciones que no difieran en más de 0.2mL. Calcule la concentración de cloruros de la muestra

Determinación de cloruros por el método de Volhard

Valoración de la solución de KSCN aproximadamente 0.010F. Vierta 10mL de la solución tipo de nitrato de plata en un erlenmeyer de 250 mL; agregue 15mL de agua destilada, 1 mL de HNO3concentrado y 2 mL de nitrato férrico y titule con la solución de tiocianato hasta que aparezca color rojo. Halle la formalidad de la solución a partir del promedio de dos valoraciones que no difieran en más de 0.2 mL.

Determinación de cloruros en una muestra. Mida 5mL de la muestra en un erlenmeyer de 250mL y acidule con HNO3; agregue 10 mL de la solución tipo de AgNO3 y 1 mL de nitrobenceno; agite vigorosamente hasta que el precipitado coagule. Agregue 2 mL de nitrato férrico y valore por retroceso con la solución tipo de tiocianato hasta que aparezca color rojo semejante al obtenido en la titulación de la solución tipo. Informe el volumen consumido como el promedio de dos valoraciones que no difieran en más de 0.2mL. Determine la concentración de cloruros en la muestra.

DETERMINAR LA CONCENTRACIÓN DEL IÓN CLORURO (CL?) EN UNA MUESTRA DE AGUA POR EL MÉTODO DE MOHR.

El ión cloruro (Cl?), es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua natural y residual. El contenido de cloruros de las aguas naturales son variables y depende principalmente de la naturaleza de los terrenos atravesados, en cualquier caso, esta cantidad siempre es menor que la que se encuentra en las aguas residuales, ya que el cloruro de sodio o sal de mesa (ClNa) es común en la dieta y pasa inalterado a través del aparato digestivo.

El aumento de cloruros en una muestra de agua puede tener orígenes diversos. Si se trata de una zona costera puede deberse a infiltraciones de agua del mar, en el caso de una zona árida este aumento se debe al lavado de los suelos producido por fuertes lluvias y en otros casos puede deberse a la contaminación del agua por aguas residuales, etc. Un contenido elevado de cloruros puede dañar las conducciones y estructuras metálicas y perjudicar el crecimiento vegetal, no así en las aguas de consumo humano donde no representan más inconvenientes que el gusto desagradable del agua, además de no plantear problemas de potabilidad.

En las volumetrías de precipitación se mide el volumen de solución patrón necesario para precipitar completamente un catión o anión del compuesto que se analiza, provocándose una reacción en que el analito y el agente valorante (patrón) forman un precipitado insoluble.

Este método se utiliza para determinar iones cloruro mediante una valoración de precipitación, donde el ión cloruro precipita como AgCl (cloruro de plata), utilizando como patrón una solución de AgNO3 (nitrato de plata) de concentración conocida y como indicador el K2CrO4 (cromato de potasio) que comunica a la solución en el punto inicial una coloración amarilla y forma en el punto final un precipitado rojo ladrillo de Ag2CrO4 (cromato de plata) observable a simple vista.

La solución problema (contenida en el erlenmeyer) debe tener un pH neutro o cercano a la neutralidad, ya que si el pH<<7 se disolvería el Ag2CrO4 y dificultaría la detección del punto final de la valoración y un pH >> 7 provocaría la precipitación del catión Ag+ como AgOH

(hidróxido de plata) de color pardo y cometeríamos error.

Este método solo determina cloro en forma de cloruro (Cl?), ya que los cloratos, percloratos y derivados clorados orgánicos no reaccionan con el AgNO3 y además no es aplicable en presencia de sustancias como:

• aniones que formen sales de plata pocos solubles en solución neutra (ej: Bromuro, yoduro, arseniato).

• agentes reductores que reduzcan el catión Ag+ a plata metálica (ej: Fe++).

• cationes que formen cromatos poco solubles (ej: bario, hierro).

TÉCNICA OPERATORIA:

Materiales a utilizar:

• Bureta (con soporte universal y agarradera)

• Embudo

• Erlenmeyer

• Vaso de precipitado

• Probeta

• Muestras de agua de pozo y agua potable

• Solución de [AgNO3] = 0,0282 N

• Solución de K2CrO4

En un erlenmeyer colocar 50 ml de agua medidos en probeta.

• Agregar al erlenmeyer anterior unos ml de K2CrO4.

• Cargar y enrasar a cero la bureta con una solución de AgNO3 0,0282 N.

• Colocar debajo del erlenmeyer una hoja de papel blanco y comenzar la titulación agregando gota a gota, por medio de la bureta, la solución de AgNO3 mientras se agita continuamente el erlenmeyer.

• Suspender la titulación cuando aparezca una coloración rojo ladrillo.

• Leer y anotar el volumen de AgNO3 añadido.

• Calcular la concentración de cloruros (Cl-) presentes en el agua en gr/l y en N.

Bibliografía

• APHA, AWWA, WPCF. Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales. Ed. Díaz de Santos, S.A. Madrid. 1992. Pag 4-76-4-78

• API. Recommended Practice for Analysis of Oil-Field Testing Water-Based Drilling Fluids. 1 Ed. Washigton. 1990. Pág 16.

• API. Recommended Practice Standard Procedure for Rield Testing Water-Based Drilling Fluids . 1 Ed. Washington. 1990. Pág 26

• CRISTIAN, D. Química Analítica. 2 Ed. Limusa. Mexico. 1981 Pág 287-290.

• SKOOG, D y WEST, D. HOLLER F. Química Analítica. 6 Ed. Mc Graw Hill. México. 1995. Pág 227-234

• 9.8 BIBLIOGRAFIA PARA CONSULTAR

• SKOOG, D y WEST, D, HOLLER F. Química Analítica. 6 Ed. Mc Graw-Hill. México. 1995

• CRISTIAN, D. Química Analítica. 2 Ed. Limusa. México 1981.

AGRADECIMIENTO

Agradecemos a Dios y a nuestros padres por darnos la oportunidad de cursar una carrera profesional en tan prestigiada Universidad. Por la confianza que depositaron en nosotros.

Nuestro más sincero agradecimiento a todos los profesores de la Universidad Andina Néstor Cáceres Velásquez por contribuir en la formación profesional.

Autor:

Baca Parra Naira Lizbeth

Bermejo Quispe Rosaura

Portillo Quispe Eliana Fabiola

Huanca Quispe Maria Adelaida

Yanqui Neyra Claudia Gema

UNIVERSIDAD ANDINA

"Néstor Cáceres Velásquez"

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

CAP: FARMACIA Y BIOQUIMICA

CURSO : QUIMICA ANALITICA II

TEMA : MÉTODO DE MOHR

DOCENTE : Ing. Qco. JORGE VALDIGLESIAS JARA

SEMESTRE : V

JULIACA -PERÚ

2015