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Rolando Oyola Martínez
Universidad de Puerto Rico-Humacao
Departamento de Química
Call Box 860, Humacao, PR 00792-4300
[email protected]
Objetivos operacionales para cuarto examen parcial Química Analítica 3025
Por: Rolando Oyola Martínez@2015-16
A. Equilibrio de formación de complejos
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Definir: a) ácido Lewis, b) base Lewis, c) ión complejo, d) ligando y e) número de coordinación.
Definir: a) efecto quelato, b) constante de formación Kf y valores βi y c) valores α para casos de complejos.
Definir: a) ligando auxiliar, b) ligando enmascarante y c) indicador metalocrómico.
Señalar la importancia de las reacciones de formación de iones complejos en la química analítica.
Relacionar la estabilidad termodinámica de los iones complejos con el valor de Kf, y Kdiss (Kinest).
Relacionar valores de Kfi con valores βi
Definir valores alfa en la formación de complejos.
Conocer y entender las implicaciones de las aproximaciones en las derivaciones matemáticas y químicas para
determinar concentraciones en equilibrio para sistemas acuosos de complejos.
B. Equilibrio de formación de complejos con EDTA
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Conocer la estructura de EDTA y sus propiedades en equilibrios de ácido/base.
Enumerar las características que hacen que EDTA sea útil en valoraciones complejométricas.
Enumerar e identificar las especies que están presentes en una solución de EDTA
Aplicar concepto de valores alfa de sistema ácido/base para EDTA.
Escribir y aplicar en análisis cuantitativo la definición de constante de formación de complejos (Kf) con EDTA.
Escribir y aplicar en análisis cuantitativo la definición de constante de formación condicional (Kf’) de
complejos con EDTA.
Hacer los cálculos para sistemas en equilibrio de complejación con EDTA.
Describir y aplicar aspectos cuantitativos en las distintas regiones presentes en una curva de titulación de un ión
metálico con EDTA.
Conocer el efecto de pH y de Kf’‘en la cuva de titulación con EDTA.
Describir cómo llevar a cabo la detección del punto final en titulaciones complejométricas.
Describir y aplicar los distintos tipos de titulación de complejación: a) directa, b) desplazamiento, c) retorno
Describir el rol de agentes auxiliares y/o enmascarantes y el efecto que tienen en la curva de titulación con
EDTA.
Aplicar conceptos cuantitativos en presencia de agentes auxiliares mediante el uso de constante de formación
condicionales (Kf’’)
Ejercicios de Práctica:
1.
Considere el siguiente equilibrio:
β
3−
3


Fe(3ac+ ) + 3C2O42− 
 Fe(C2O4 )3
2.
a) Escriba la constante de formación global (β3) para la formación de Fe(C2O4)33- en función de los valores alfa
de ácido oxálico. Datos: log Kf1=7.58, log Kf2 = 6.23 y log Kf3 = 4.8. Respuesta: 2.45 x 1018
b) Calcule la concentración molar en equilibrio del ion de hierro en una solución donde el pH se mantiene
constante en 5.0 y la concentración analítica de oxalato y Fe3+ es 0.15 y 0.10 M, respectivamente.
Respuesta: ≈ 0.05 M Fe3+. La β3’ es muy grande por lo que el complejo se disocia muy poco.
Considere el siguiente equilibro para la formación del complejo Ag(H2NCH2CH2NH2)+:
K f =5.0 x104
+

Ag (+ac ) + H 2 NCH 2CH 2 NH 2 (ac) 
  Ag ( H 2 NCH 2CH 2 NH 2 )  ( ac )
a.
b.
Calcule la concentración molar de Ag+ en equilibrio en una solución que contiene 0.10 M del complejo.
Respuesta: 0.0014 M Ag+
Calcule la concentración molar de Ag+ en equilibrio si la solución contiene 0.10 M del complejo y 0.10 M
H2NCH2CH2NH2. Respuesta: 2.0 x 10-5 M
QUIM3025 – 1er Semestre 2015-16 – Material Estudio Ex. IV
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3.
La constante de formación del complejo PbY-2 es 1.10 x 1018. Calcule la constante de formación condicional de
PbY2- a pH de 3.00 y de 10.00. Respuesta: 2.78 x 107, 3.90 x 1017.
4.
La constante de formación condicional para CaY2- es de 1.8 x 1010 a pH de 10.00.
a. Calcule la constante de formación condicional de CaY2- a pH de 3.0. Respuesta: 1.26
b. Discuta si se puede determinar la cantidad del ion de plomo en una solución que contenga Pb2+ y Ca2+
mediante una titulación con EDTA a pH de 3.00.
5.
Calcule el peso de Na2H2Y•2H2O (PM=372.240) que se requiere para preparar 500.0 mL de 0.0500 M EDTA.
Considere que el sólido contiene 0.3% de humedad. Respuesta: 9.33 g
6.
Una solución de EDTA se valora usando CaCO3 como estándar primario. Una muestra de 0.3982 gramos de
CaCO3 se disuelve en HCl y luego se ajusta el pH a 10.00 mediante amortiguador de NH4+/NH3. La solución se
titula con EDTA consumiendo 38.26 mL. Calcule la concentración de la solución de EDTA. Respuesta:
0.10398 M
7.
Calcule el volumen de EDTA 0.0500 M que se requiere para titular:
a. El calcio contenido en una muestra de 0.5140 gramos de mineral que es 81.4% CaHPO4•2H2O (PM=
172.09). Respuesta: 48.63 mL.
b. El calcio y magnesio en 0.1414 gramos de muestra que es 92.5% en CaCO3•MgCO3 (PM = 184.4).
Respuesta: 28.37 mL
8.
Una solución contiene concentración de 1.64 mg/mL de CoSO4 (PM = 155.0).
a. Calcule el volumen de 0.008640 M EDTA que se requiere para titular una alícuota de 25.00 mL de la
solución de CoSO4. Respuesta = 30.62 mL
b. Calcule el volumen de 0.009450 M en Zn2+ que se requiere para titular el exceso de reactivo de EDTA
luego de mezclar 50.00 mL de 0.008640 M EDTA con 25.00 mL de CoSO4. Respuesta = 16.80 mL de
Zn2+.
c. Calcule el volumen de 0.008640 M en EDTA que se requiere para titular el Zn2+ desplazado por Co2+ al
mezclar una cantidad añadida en exceso de ZnY2- con 25.00 mL de la solución de CoSO4. Respuesta =
31.62 mL EDTA.
Co 2+ + ZnY 2− 
→ CoY 2− + Zn 2+
9.
Una muestra de 0.7162 g de talco para los pies se titula con 0.01645 M EDTA para analizar el contenido de Zn
(PA = 65.39) consumiendo 21.27 mL. Calcule el % w/w de Zn en el talco. Respuesta = 3.195 % Zn.
10. Se tiene una placa con cubierta de Cr (PA = 51.996) que mide 3.00 x 4.00 cm. La placa se disuelve en HCl, se
ajusta el pH a un valor adecuado y luego se le añade 15.00 mL de 0.01768 M EDTA. Se titula al retorno
consumiendo 4.30 mL de 0.008120 M Cu2+. Calcule el valor de mg de Cr por unidad de área de la placa.
Respuesta = 0.998.
11. Se tiene una muestra de 9.76 g que contiene Tl. El Tl presente se oxida a Tl3+ y se le añade un exceso de
Mg/EDTA. La reacción es la siguiente:
Tl 3+ + MgY 2− 
→ TlY − + Mg 2+
La titulación del Mg2+ liberado requiere 13.34 mL de 0.03560 M EDTA. Calcule el porciento de Tl2SO4 (PM=
504.8) en la muestra. Respuesta = 1.228 %
12. Considere la titulación de 50.00 mL de 0.0400 M EDTA con 0.0800 M Cu(NO3)2 a pH de 5.0. Calcule el valor
de pCu2+ luego de añadir los siguientes volúmenes de Cu(NO3)2. El VPeq se define como el volumen del punto
de equivalencia. Datos: Kf CuY2-= 6.3 x 1018, α4 a pH 5.00 = 3.54 x 10-7
a. V = (0.15)VPeq
b. V = (0.50)VPeq
c. V = (1.00)VPeq
d. V = (1.05)Vpeq
13. Considere la titulación de 25.0 mL de 0.0200 M MnSO4 con 0.0100 M EDTA a pH de 8.00. Calcule el valor de
pMn2+ luego de añadir los siguientes volúmenes de EDTA donde VPeq es el volumen en el punto de
equivalencia. Datos: log Kf MnY2-= 13.89, α4 a pH 8.00 = 5.39 x 10-3
QUIM3025 – 1er Semestre 2015-16 – Material Estudio Ex. IV
a.
b.
c.
d.
3
V = (0.00)Vpeq
V = (0.30)Vpeq
V = (1.00)Vpeq
V = (1.10)Vpeq
14. Considere la titulación de 50.00 mL de 1.00 mM Cu2+ con 1.00 mM EDTA bajo un pH de 11.00 en presencia de
una concentración analítica de NH4+ + NH3 igual a 0.15 M. Calcule el valor de pCu2+ luego de añadir los
siguientes volúmenes de EDTA: Datos: log Kf CuY2- = 18.78, α4 a pH 11.00 = 0.85, log β1 Cu(NH3)2+ = 3.99,
log β2 Cu(NH3)22+ = 7.33, log β3 Cu(NH3)32+ = 10.06, log β4 Cu(NH3)42+ = 12.03.
a. V= (0.00)Vpeq
b. V= (0.35)Vpeq
c. V= (1.00)Vpeq
d. V= (1.10)VPeq
15. Una muestra de 50.00 mL que contiene Ni2+ se trata con 25.0 mL de 0.050 M EDTA para formar el complejo
NiY2- y tener un exceso de EDTA. El exceso de EDTA se titula al retorno consumiendo 5.00 mL de 0.050 M
Zn2+. Calcule la concentración de Ni2+ en la solución original. Respuesta: 0.0200 M
16. Una alícuota de 50.00 mL que contiene Fe2+ y Fe3+ consume 13.73 mL de 0.01200 M EDTA al llevar a cabo la
titulación bajo un pH de 2.00. Sin embargo, una segunda alícuota de 50.00 mL consume 29.62 mL de la
solución de EDTA al llevar a cabo la titulación bajo un pH de 6.00. Calcule el valor de ppm de Fe2+ y de Fe3+
en la alícuota. Respuesta: 213 ppm Fe2+ y 184 ppm Fe3+
17. Una muestra de 1.509 gramos de una aleación de Pb y Cd se disuelve en ácido y se diluye hasta un volumen de
250.0 mL. Una alícuota de 50.00 mL de la muestra se le ajusta su pH a 10.0 mediante amortiguador de
NH4+/NH3 y luego se titula con 0.06950 M EDTA consumiendo 28.69 mL. Una segunda alícuota de 25.00 mL
de la muestra se le ajusta el pH a 10.0 con HCN/CN- como amortiguador. El CN- trabaja como agente
enmascarante del ión de Cd2+. La solución se titula consumiendo 5.78 mL de la solución de EDTA. Calcule el
porciento de Pb y Cd en la muestra original. Respuesta: 55.16% Pb y 44.86% Cd.