Determinación de la Concentración de Sustancias Químicas: Métodos y Cálculos

Determinación del Contenido de Ácido Acético en Vinagre Comercial

En la determinación del contenido en ácido acético de un vinagre comercial por el método volumétrico, se procedió de la siguiente forma: se toman 10 ml de vinagre, se llevan a un matraz y se aforan a 250 ml. Se toman 50 ml y se colocan en un erlenmeyer de 250 ml, diluyéndolos en 50 ml de agua. Se añaden 2 gotas de fenolftaleína y se valora con la disolución de NaOH de concentración 0.100 N hasta viraje del indicador de incoloro a rosa. Se obtuvieron los siguientes resultados: 16.6, 16.4, 16.7 ml de NaOH gastados, como valores coherentes. Calcular el contenido ácido del vinagre, expresando el resultado en gramos de ácido acético por cada 100 ml de vinagre.

Cálculos:

• Volumen medio (V.M) = 16.6 ml = 0.0166 l
• 0.0166 l * 0.100 eq/l = 0.00166 eq de NaOH gastados
• Había 0.00166 eq de CH₃-COOH en 50 ml
• Había 0.00166 eq * 5 = 0.0083 eq de CH₃-COOH en 250 ml de disolución
• 0.0083 eq de CH₃-COOH en 10 ml de vinagre
• 0.0083 eq ----- 10 ml
• X eq --------- 100 ml
• X = 0.083 eq de CH₃-COOH en 100 ml de vinagre
• 0.0083 eq * 60 g/eq = 0.498 g de CH₃-COOH
• Por lo tanto, hay un 4.98% de ácido acético en el vinagre.

Determinación de Carbonato y Bicarbonato en una Muestra

1ª Parte: Se toman 10 ml de disolución problema, se colocan en un erlenmeyer y se añaden 3 gotas de indicador anaranjado de metilo. Se valora con ácido clorhídrico patrón contenido en la bureta hasta viraje amarillo-anaranjado.

2ª Parte: Se toman 10 ml de disolución problema, se añaden 20 ml de disolución de NaOH patrón y se agita para que se produzca la reacción. Se añaden después 10 ml de disolución de cloruro de bario al 10% y se agita para producir la precipitación del carbonato de bario. En el propio erlenmeyer, se añaden 3 gotas de fenolftaleína y se valora con HCl patrón hasta viraje del indicador.

Cálculos:

• V.M = 12.53 ml = 0.01253 l
• 0.01253 l * 0.985 eq/l = 0.01234 eq de HCl gastados
• V.M = 12 ml = 0.012 l
• 0.012 l * 0.0796 eq/l = 0.000955 eq de NaOH añadidos
• 0.012 l * 0.985 eq/l = 0.01182 eq en exceso
• Por tanto, 0.01182 eq - 0.000955 eq = 0.010865 eq de HCO₃^-
• 0.010865 eq = g / 84 g/eq
• g = 0.91266 g de HCO₃^-
• 0.91266 g / 10 ml * 100 ml = 9.1266 g de HCO₃^- en 100 ml
• 0.00041 eq = g / 53 g/eq
• g = 0.02173 g de CO₃^2-
• 0.02173 g / 10 ml * 100 ml = 0.2173 g de CO₃^2- en 100 ml

Determinación de Carbonato de Sodio en una Muestra

En la bureta se coloca la disolución patrón de HCl. En el erlenmeyer, 20 ml de disolución problema (carbonato de sodio). Como indicador, 2 gotas de bromocresol (viraje azul-verde). Obtener 3 resultados coherentes. Resultado en gramos de carbonato de sodio que se diluyeron en 1 litro y % de carbonato de sodio en la muestra. Peso de la sustancia: 3.339 g.

Cálculos:

• V.M = 10.5 ml = 0.0105 l
• 0.0105 l * 0.0985 eq/l = 0.001034 eq de NaOH gastados
• 0.001034 eq * 50 = 0.0517 eq en 1 l de Na₂CO₃
• 0.0517 eq * 53 g/eq = 2.7401 g puros de Na₂CO₃
• 3.339 g ----- 2.7401 g puros de Na₂CO₃
• 100 g -------- X
• X = 82.06% de pureza

Determinación del Contenido de Magnesio en una Muestra

En la determinación del contenido en magnesio de una muestra se ha utilizado el método complexométrico. Para ello, una muestra de 2.955 g se diluye en agua y se enrasa a 1 l. Se toman 10 ml de esta disolución problema y se colocan en un erlenmeyer. Se añaden 2 ml de disolución amortiguadora de pH 10 y 3 gotas de indicador negro de eriocromo-T. Se valora con la disolución de EDTA de concentración 0.011 M. Se obtuvieron los siguientes resultados: 10.7, 10.2, 10.9, 10.2, 10.1 ml de EDTA gastados, respectivamente. Calcular el % de magnesio en la muestra.

Cálculos:

• V.M = 10.2 ml = 0.0102 l
• 0.0102 l * 0.011 mol/l = 0.0001122 moles de EDTA gastados
• 0.0001122 moles = g / 24.31 g/mol
• g = 0.002728 g de Mg en 10 ml
• 0.002728 g * 100 = 0.2728 g de Mg en 1 l y en 2.955 g de muestra
• 2.955 g --- 0.2728 g
• 100 g ---- X
• X = 9.23% de Mg

Determinación de la Dureza Total del Agua

En la determinación total de la dureza de un agua se ha utilizado un método complexométrico. Para ello, se han utilizado 100 ml de muestra y se colocan en un matraz de 250 ml. Se agregan 3 ml de tampón pH 10 y unas gotas de indicador negro de eriocromo-T. Se valora con la disolución de EDTA 0.009 M. Se obtuvieron los siguientes resultados: 13.2, 11.5, 11.9, 11.6 ml. Calcular la dureza total de esa agua, expresando el resultado en mg/l y ºF.

Cálculos:

• V.M = 11.6 ml = 0.0116 l
• 0.0116 l * 0.009 mol/l = 0.0001044 moles de EDTA gastados
• 0.0001044 moles = g / 100.08 g/mol
• g = 0.01045 g de CaCO₃
• 0.01045 g * 1000 = 10.45 mg de CaCO₃
• 10.45 mg / 0.1 l = 104.5 mg/l
• 104.5 mg/l / 10 = 10.45 ºF

Valoración Permanganimétrica de Agua Oxigenada Comercial

En la valoración permanganimétrica de agua oxigenada comercial, se tomaron 10 ml de muestra y se enrasaron a 100 cm³. A partir de aquí, se tomaron para cada prueba 10 ml de disolución problema y se colocaron en un erlenmeyer, diluidos en 100 ml de agua, y se añadieron 10 ml de ácido sulfúrico 1:1. El contenido del erlenmeyer se valoró con una disolución patrón de permanganato de potasio (KMnO₄) 0.150 N. Se obtuvieron los siguientes valores: 15.6, 15.9, 15.4 ml de KMnO₄ gastados. Expresar la concentración de agua oxigenada comercial en % y Vol.

Cálculos:

• V.M = 15.63 ml = 0.01563 l
• 0.01563 l * 0.150 eq/l = 0.0023445 eq de KMnO₄ gastados
• Había 0.0023445 eq de H₂O₂ en 10 ml de disolución problema
• Había 0.0023445 eq * 10 = 0.023445 eq de H₂O₂ en 100 ml de disolución problema
• Había 0.023445 eq de H₂O₂ en 10 ml de agua oxigenada
• Había 0.023445 eq * 10 = 0.23445 eq de H₂O₂ en 100 ml de agua oxigenada
• eq = g / P.eq
• 0.23445 eq = g / 17 g/eq
• g = 3.98565 g de H₂O₂
• P.eq = 34 / 2 = 17
• Hay 3.98565 g de H₂O₂ en 100 ml de agua oxigenada
• 3.98565% de H₂O₂
• H₂O₂ -> H₂O + 1/2 O₂
• 100 ml de agua oxigenada --- 3.98565 g
• 1000 ml ------ X
• X = 39.8565 g de H₂O₂
• nº moles = g / pm
• nº moles = 39.8565 g / 34 g/mol = 1.172 moles de H₂O₂
• 1 mol de H₂O₂ ----- 0.5 moles de O₂
• 1.172 moles de H₂O₂ ---------- X
• X = 0.586 moles de O₂
• 0.586 moles * 22.4 l/mol = 13.1264 l de O₂ ---- Volúmenes (Vol)

Normalización de Tiosulfato de Sodio

En la normalización de tiosulfato de sodio, se procedió de la siguiente forma: en un erlenmeyer que contiene 100 cm³ de agua hervida, se disuelve 1.5 g de KI y 1 g de bicarbonato de sodio. Se añaden también al erlenmeyer 3 ml de HCl concentrado y 12.5 ml de disolución de dicromato de potasio 0.1 N. Después, dejar reposar y diluir con el contenido de la bureta (tiosulfato de sodio), añadiendo el indicador en su momento. Se obtienen 16.75 ml como valor medio de tiosulfato de sodio (Na₂S₂O₃) gastados. Calcular la normalidad exacta del tiosulfato.

Cálculos:

• 0.125 l * 0.1 eq/l = 0.0125 eq de dicromato
• 0.0125 eq de I₂
• 0.0125 eq de Na₂S₂O₃
• N = eq / l de disolución
• N = 0.0125 eq / 0.01675 l = 0.746 N

Análisis de una Lejía Comercial

En el análisis de una lejía comercial, se toman 12 cm³ de muestra de lejía y se aforan a 1000 cm³ con H₂O. Para cada prueba, se toman 100 cm³ de esta disolución y se pasan a un erlenmeyer. Se añaden 5 ml de ácido acético y 10 ml de KI al 10%. El contenido del erlenmeyer se valora frente a una disolución patrón de Na₂S₂O₃ 0.050 N hasta cambio de tonalidad, añadiendo en ese momento 2 ml de disolución de almidón como indicador y continuando la valoración hasta viraje a incoloro. Realizadas las pruebas, se obtuvo un volumen medio de 11.76 ml de disolución patrón de Na₂S₂O₃ gastados. Calcular el contenido en cloro de esa lejía, expresando el resultado en gramos de cloro por litro de lejía.

Cálculos:

• 0.01176 l * 0.050 eq/l = 0.000588 eq de Na₂S₂O₃
• Hay 0.000588 eq de I₂
• Hay 0.000588 eq de Cl₂ en 100 ml
• eq = g / P.eq
• 0.000588 eq = g / 71 g/eq
• g = 0.041748 g de Cl₂
• P.eq = 71 / 1 = 71
• 100 ml --- 0.041748 g
• 1000 ml --- X
• X = 0.41748 g de Cl₂ en 1 l
• 0.41748 g de Cl₂ --- 12 ml de lejía
• X g de Cl₂ ------------- 1000 ml de lejía
• X = 34.79 g de Cl₂ / litro de lejía

Análisis de Vitamina C en Tabletas

En un análisis de vitamina C contenida en unas tabletas, se procede de la siguiente forma: se disuelven 2 tabletas de muestra en un erlenmeyer que contiene 60 ml de H₂SO₄ 0.3 M. Se agita y desmenuza, añadiéndose posteriormente 2 g de KI sólido, así como 50 ml de disolución de KIO₃ 0.01 M. Se agita y se deja reposar 3 minutos. Acto seguido, se valora el contenido del erlenmeyer con disolución de Na₂S₂O₃ patrón contenida en la bureta y de concentración 0.098 N. Una vez que ha perdido una buena parte de su color, se le añaden 2 ml de disolución de almidón y se prosigue la valoración hasta viraje a incoloro. Realizadas las pruebas, el valor medio fue de 19.08 ml de disolución de Na₂S₂O₃ 0.098 N gastadas. Calcular el contenido ascórbico en la muestra de partida, expresando el resultado en miligramos de ácido ascórbico por tableta.

Cálculos:

• Moles de KIO₃ = 0.05 l * 0.01 mol/l = 0.0005 moles de KIO₃
• Luego, 0.0005 moles * 6 = 0.003 eq de I₂
• Ponemos 0.01908 l * 0.098 eq/l = 0.00186984 eq de Na₂S₂O₃ gastados
• 0.003 eq - 0.00186984 eq = 0.00113016 eq de ácido ascórbico
• eq = g / P.eq
• P.eq = 176.13 / 2 = 88.065
• g = 0.00113016 eq * 88.065 g/eq = 0.09952754 g = 99.52754 mg
• 99.52754 mg / 2 tabletas = 49.76377 mg / tableta

Determinación Volumétrica del Contenido de Cloro por el Método de Fajans

En la determinación volumétrica del contenido de cloro por el método de Fajans, se ha partido de 0.161 g de muestra en todas las pruebas. Se disuelve en 100 ml de agua y se valora con disolución de AgNO₃ 0.120 M. Se obtuvieron los siguientes resultados: 12.5, 12.7, 12.4 ml de AgNO₃ gastados. Calcular el % de cloro en la muestra.

Cálculos:

• V.M = 12.53 ml = 0.01253 l
• 0.01253 l * 0.120 mol/l = 0.0015036 moles de Ag⁺ gastados
• Hay 0.0015036 moles de Cl^-
• 0.0015036 moles * 35.5 g/mol = 0.0533778 g de Cl^-
• 0.161 g ---- 0.0533778 g de Cl^-
• 100 g ------ X
• X = 33.154% de Cl^-

Determinación de la Pureza Porcentual de una Muestra de Cloruro de Sodio

Se desea determinar la pureza porcentual de una muestra de cloruro de sodio (NaCl). Para ello, se recurre al método gravimétrico y se procede de la siguiente manera: se toman 0.2500 g de muestra, se disuelven en agua y se sigue a partir de ahí todo el método operativo. Finalmente, se obtienen los siguientes resultados: crisol vacío: 51.1607 g; crisol con precipitado: 51.6812 g. Expresar la pureza de la muestra en %.

Cálculos:

• 51.6812 g - 51.1607 g = 0.5205 g de AgCl
• 143.32 g de AgCl --- 35.45 g de Cl^-
• 0.5205 g de AgCl --------- X
• X = 0.1288 g de Cl^-
• 58.44 g de NaCl --- 35.45 g de Cl^-
• X g de NaCl --------------- 0.1288 g de Cl^-
• X = 0.2122 g de NaCl
• 0.2500 g --- 0.2122 g de NaCl
• 100 g ------ X
• X = 84.88% de pureza

Determinación Gravimétrica del % de Níquel en una Muestra de Acero

En la determinación gravimétrica del % de níquel de una muestra de acero, se tomaron 0.6897 g de muestra, siguiendo todos los pasos del método operativo. Se obtuvieron los siguientes resultados: crisol vacío: 53.5180 g; crisol con precipitado: 53.6520 g. Calcular el % de níquel en la muestra.

Cálculos:

• 53.6520 g - 53.5180 g = 0.134 g de precipitado
• 288.69 g de precipitado ----- 58.69 g de Ni
• 0.134 g de precipitado --------- X
• X = 0.0272 g de Ni
• 0.6897 g ---- 0.0272 g de Ni
• 100 g ------- X
• X = 3.944% de Ni