Determinacion De Plomo Analisi Quimico

Practica Nº 4 DETERMINACIÓN DEL PLOMO INTRODUCCION La base fundamental en toda titulación por EDTA es conocer los diversos conceptos que se aplican en el análisis, como en la formación de complejos con iones metálicos pesados, el plomo es un elemento químico aplicable en diversas industrias como también muy toxico para la salud humana por lo que siempre es necesario determinar en un mineral el porcentaje de plomo para evaluar las aplicaciones correspondientes. Esta condición se cumple en el punto de equivalencia. El punto de equivalencia en una titulación es un concepto teórico. En realidad, su posición solo puede ser estimada mediante la observación de cambios físicos asociados al punto de equivalencia. Estos cambios aparecen en el punto final de la titulación. Se espera que la diferencia entre el punto de equivalencia y el punto final de una titulación sea pequeña. Sin embargo, esto no es el caso muchas veces debido a lo inadecuado de los cambios físicos y nuestra habilidad de observar los mismos. En una titulación complejo métrica, La reacción entre el analito y el titulante es la formación de un complejo, cuya constante de equilibrio, Kf , se llama constante de formación. Los valores de la constante de formación de complejos metálicos con los ácidos amino carboxílicos poli dentados sintéticos como el EDTA son grandes, por los que estos últimos se utilizan ampliamente en química analítica. Para localizar los puntos finales se utilizan comúnmente indicadores de un ion metálico (metalocrómicos). El enmascaramiento se utiliza habitualmente para evitar las interferencias de ciertas especies en soluciones complejas En esta practica haremos uso de una titulación con formación de complejos usando como titulante una solución de EDTA, para determinar la cantidad de plomo presente en una muestra de mineral sulfurado de este.

I.

OBJETIVO Esta practica tiene como objetivo la determinación del %porcentaje de Pb en muestras minerales y concentrados de Pb haciendo uso de una valoración o titulación complexo métrica.

ASPECTO TEORICO Punto de Equivalencia En una reacción química cuando es valorada, la cantidad valorante agregada es equivalente a la cantidad presente en el analito. Determinación del Plomo El plomo en soluciones puede determinarse por la formación de un precipitado blanco con ácido sulfúrico o sulfato soluble, por la formación de un precipitado cristalino blanco con cloruro soluble y un precipitado amarillo con yoduro, cromato o dicromato. El plomo forma precipitados con muchos compuestos orgánicos (oxalatos, ácidos, etc.) En la determinación cuantitativa se usan varios métodos. En un metal con gran contenido de plomo primero se determinan las impurezas y el plomo se calcula por diferencia. En la determinación gravimétrica el plomo se pesa en forma de sulfato, una solución de sulfato de plomo puede valorarse con molibdato de amonio. EDTA

De los agentes de complejos a base de quelatos, el ácido etilendiamintetracetico, EDTA (conocido también con el nombre de verseno) es uno de los mas útiles. Función del reactivo. El EDTA o verseno tiene la siguiente formula estructural:

Forma complejos estables de estequiometria 1:1 con la mayoría de los iones metálicos. Por titulación directa o por una secuencia indirecta de reacciones, virtualmente todos los elementos de la tabla periódica pueden determinarse con EDTA AGENTE QUELANTE Un quelante, o antagonista de metales pesados, es una que forma complejos con iones de metales pesados. A complejos se los conoce como quelatos, palabra que de la palabra griega chele que significa "garra". Una de las aplicaciones de los quelantes es evitar la de los metales pesados para los seres vivos.

sustancia estos proviene toxicidad

TITULACION DIRECTA En una titulación directa, el analito se valora con una solución de EDTA patrón. La solución del analito se tampona en un valor de pH apropiado al que la constante condicional de formación para el complejo ión metálico - EDTA es suficientemente grande para que se obtenga un punto final bien definido. Puesto que muchos indicadores metalocrómicos también son indicadores ácido - base, tiene distintos colores a diferentes valores de pH . Un PH apropiado es aquel indicador libre tiene color diferente ion metálico - indicador. Cuanto mayor sea la constante condicional de formación, tanto más brusco será el cambio en la concentración del ión metálico en el punto de equivalencia. FILTRACIÓN Combinación Metal-EDTA= Quelato Se denomina filtración al proceso de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido. Generalmente se emplea un papel filtro de textura relativamente fina. Se elige el diámetro de papel filtro por la cantidad de precipitado a recoger y no por el volumen de la solución. Los líquidos que contienen precipitado se calentaran antes de a precipitación, excepto en casos especiales como cuando contienen cloruro de plomo que es mucho mas soluble en agua caliente que en agua fría.

CONCLUSIONES Se ha realizado una volumetría complejometrica utilizando el EDTA para este caso la reacción de la titulación fue cuando el EDTA se combina con el plomo para formar un compleja EDTA - Plomo el cual se observo mediante el cambio de color a amarillo de la solución. Se ha usado correctamente el papel filtro para la separación de sólidos en suspensión como también a formar un liquido de lavado. Se ha lavado con acetato de amonio porque el acetato que es un ácido que tiende a neutralizar la solución obtenida del filtrado ya que generalmente el papel filtro es hecho de sustancias alcalinas que pueden variar el pH de la solución filtrada. El proceso de titulación como el filtrado se realizó a temperatura ambiente para evitar variaciones de cálculo debido a temperaturas elevadas RECOMENDACIONES Al agregar el ácido nítrico a la solución esta se debe hacer hervir hasta que termine la reacción o se halla evaporado la mitad del volumen inicial A la solución sulfatada se debe hacer fumar hasta que las paredes del vaso de precipitado estén limpios (no halla vapor). No dejar demasiado tiempo la muestra en la plancha porque se evaporará el contenido, y los cálculos ya no serán exactos. Lavar bien y cuidadosamente el papel filtro que contiene el precipitado. Realizar toda mezclas con ácidos en la campana de extracción de gases pues durante el desarrollo de la practica se noto que los gases que emanaban de los vasos que eran calentados en la plancha contaminaban el área de trabajo. Tener cuidado en la manipulación de los vasos cuando estos se encuentran calientes II.

CUESTIONARIO

1.- ¿Cuál es la función de hacer hervir 10 minutos después de sulfatar la muestra? Se debe hacer hervir la solución sulfatada para acelerar la disolución de la muestra, ya que la solubilidad esta en función de la temperatura, además de eliminar el exceso de ácido (agente oxidante) y de ciertas sustancias solubles que pueden alterar la obtención de datos 2.- ¿ Porqué se realiza los lavados con agua fría ? Por que el plomo que está precipitado, es soluble en caliente; quiere decir que el plomo (precipitado) que queda en el vaso se lava con agua fría, por que de lo contrario habrá una perdida de solubilidad ya que el agua caliente actuará en la muestra. 3.- ¿ Qué función tiene la adición de solución tampón de acetato de amonio ? El acetato de amonio actúa como un regulador el pH es decir va a mantener el pH de la solución a un cierto valor, para que en la titulación con el EDTA, la solución vire a un color determinado y no a

otro como ocurre cuando el pH es diferente por que estamos usando un tipo de indicador de ion metálico; además que el acetato de amonio ayudara a disolver de nuevo el precipitado . 4.- ¿qué problema ocasiona un mal lavado de precipitado ? Un mal lavado conlleva a una perdida del material precipitado al quedarse en el papel filtro y esto a su vez conlleva a una variación en los resultados 5.- Si la muestra contiene bismuto, ¿ interfiere en la determinación de plomo en la presente marcha analítica ? Si interfiere la presencia de bismuto ya que el ácido clorhídrico también disuelve el bismuto y como el EDTA tiende a formar complejos con la mayoría de los metales entonces se gastaría solución de titulante de EDTA ya que también se estaría titulando el complejo EDTA-bismuto. III.

ANEXO

REGLA DE LA Q FACTOR PLOMO Gramos de PbSO4 0.2305 0.2411 0.2413 0.2552 Para un numero de datos 4

Volumen de EDTA 31.20 32.20 32.40 34.20

Factor plomo 5.0478 5.1159 5.0886 5.0985

0.76 : valor critico de Q

Prueba Q para : Volumen de EDTA 

Q = Xn - Xn-1 / Xn - X1 = 34.20 - 32.40 / 34.20 - 31.20 = 0.60 < 0.76 Por tanto el resultado no se rechaza

Prueba de la Q para : Factor plomo 

Q = Xn - Xn-1 / Xn - X1 = 5.0985 - 5.0886 / 5.0985 - 5.0478 = 0.19 < 0.76 Por tanto el dato no se rechaza

DETERMINACION DE Pb Gr de muestra 0.5039 0.5070 0.5080 0.5138 0.5203

Volumen de EDTA 27.10 28.10 27.50 28.30 28.50

% de plomo 27.10 28.19 27.54 28.02 27.71

Para un numero de datos 4

0.76 : que es el valor critico de Q

Aplicando la prueba de la Q para el resultado de Volumen de EDTA 

Q = Xn - Xn-1 / Xn - X1 = 28.50 - 28.30 / 28.50 - 27.10 = 0.14 el dato no se rechaza

Aplicando la prueba de la Q para el resultado de porcentaje de plomo 

Q = Xn - Xn-1 / Xn - X1 = 28.19 - 27.10 / 27.71 - 27.10 = 1.78 el dato se rechaza

CÁLCULOS Y RESULTADOS ANÁLISIS QUELATOMÉTRICO DE PLOMO EN CONCENTRADOS  ESTANDARIZACIÓN del EDTA #eq- PbSO4= #eq-EDTA W(PbSO 4 )  Vt(EDTA) * Nt(EDTA) Peq(PbSO 4 ) De donde: o o o o

W(PbSO4) = Peso de la muestra de PbSO4. Peq(PbSO4) = Peso equivalente de PbSO4. V(EDTA) = Volumen del EDTA. N(EDTA) = Normalidad del EDTA = 0,1N = 0,1mol/L



Solución patrón de PbSO4

Tenemos como dato que se usaron 0,1033 g de PbSO4. Entonces W(PbSO4) = 0,1033 g. Pero para hallar el título del EDTA expresado como g de Pb entre volumen gastado de EDTA, necesito saber primero cuánto de Pb hay en la muestra, para esto:

W Pb = W PbSO4 *

PA(Pb) PA(PbSO 4 )

De donde: o o o o

W Pb = Peso de Plomo a encontrar que se encuentra en la muestra. W PbSO4 = Peso de PbSO4 = 0,1033g PA(Pb) = Peso atómico del Pb = 207,2g/mol PF(PbSO4) = Peso fórmula del PbSO4 = 303,2 g/mol

Reemplazando en:

W Pb = W PbSO4 *

PA(Pb) PA(PbSO 4 )

207,2

W Pb = 0,1033 * 303,2 = 0,0706g Ahora, hallaremos el título del EDTA, para esto sabemos que trabajando con 0,0706 g de alícuota de Pb, utilizamos un volumen de EDTA de 11,6ml, entonces se expresa así: 0,0706g

g

TEDTA = 11,6ml  0,0061 ml Sabemos que el porcentaje de plomo se expresa de la siguiente manera: %Pb 

WPb * 100 Wmuestra

De donde: o WPb = Peso del Pb a encontrar. o Wmuestra = Peso de la muestra usada = 0,2g. Estos datos se obtienen de: WPb = Vg EDTA* TEDTA De donde: o Vg EDTA = Volumen gastado EDTA = 2,7ml o TEDTA = Título del EDTA hallado = 0,0061g/ml Reemplazando los datos: WPb = 2,7 ml *

0,0061g = 0,0165 g ml

Ahora reemplazando los datos en: %Pb  %Pb 

WPb * 100 Wmuestra

0,0165 * 100 = 8,25 % 0,2

ANÁLISIS QUELATOMÉTRICO DE ZINC EN CONCENTRADOS

 ESTANDARIZACIÓN del EDTA #eq-Zn = #eq-EDTA W(Zn)  Vt(EDTA) * Nt(EDTA) Peq(Zn)

De donde: o o o o 

W(Zn) = Peso de la muestra de Zn. Peq(PbSO4) = Peso equivalente de Zn. V(EDTA) = Volumen del EDTA. N(EDTA) = Normalidad del EDTA = 0,1N = 0,1mol/L Solución patrón de Zn

Tenemos como dato que se usaron 0,0908 g de Zn. Entonces W(Zn) = 0,0908 g. Ahora, hallaremos el título del EDTA, para esto sabemos que trabajando con 0,0908 g de alícuota de Zn, utilizamos un volumen de EDTA de 24,1 ml, entonces se expresa así: 0,0908g

g

TEDTA = 24,1ml  0,0038 ml Sabemos que el porcentaje de zinc se expresa de la siguiente manera: %Zn 

WZn * 100 Wmuestra

De donde: o WZn = Peso del Zn a encontrar. o Wmuestra = Peso de la muestra usada = 0,2g. Estos datos se obtienen de: WZn = Vg EDTA* TEDTA De donde: o Vg EDTA = Volumen gastado EDTA = 11,1ml o TEDTA = Título del EDTA hallado = 0,0038g/ml Reemplazando los datos: WZn = 11,1 ml *

0,0038g = 0,0422 g ml

Ahora reemplazando los datos en: %Zn 

WZn * 100 Wmuestra

%Zn 

0,0422 * 100 = 21 % 0,2

CONCLUSIONES  El PbSO4 sirve como patrón primario para valorar el EDTA.  Al momento de agregar H2SO4 a la muestra de Pb y Zn, se le calienta hasta que todo el ácido sulfúrico fumante volatilice.  El ácido ascórbico agregado se utiliza para enmascarar el hierro.  Para obtener la cantidad de zinc presente en la muestra, se utiliza un regulador amoniacal que se usa para mantener el pH adecuado, donde se forman complejos aminos del zinc, que tiene suficiente estabilidad para evitar la precipitación del hidróxido del zinc, peor no son tan fuertes como para impedir su reacción con el indicador y con el EDTA.  El naranja de xilenol es un indicador que se usa para la valoración del Pb y del zinc con el EDTA, porque su zona de viraje está entre 5 a 5,5 de pH, éste es el pH que se alcanza agregándole la solución amoniacal. RESUMEN: Generalidades. Minerales (Galena, Anglesita, Piro morfita). Clasificación de los principales yacimientos del mundo. Reacciones químicas del plomo. Análisis (determinaciones de Plomo). Usos. Aleaciones de plomo. Propiedades mecánicas del plomo y sus aleaciones. Métodos de obtención (método de reducción tostadora, tostación ,fusión, horno de cuba). Refinación del Plomo. Envenenamiento con Plomo GENERALIDADES: El plomo, Pb, número atómico 82, peso atómico 207,21 está en el grupo cuatro de la tabla periódica y el subgrupo que contiene el germanio y estaño. Su número usual de valencia es 2, pero también muestra la valencia 4, sobre todo en compuestos orgánicos, que suelen ser bastante estables. Los cuatro isótopos naturales son, por orden decreciente de abundancia, 208, 206, 207 y 204. Cristaliza en el sistema cúbico en forma de cara centrada. Está presente en la corteza terrestre. Es un metal gris azulado, blando y pesado, se corta fácilmente con un cuchillo. Se lamina y estira por extrusión, pero pequeñas cantidades de arsénico, antimonio, cobre y metales alcalino térreos aumentan su dureza. Su resistencia a la corrosión atmosférica, y al ataque de los ácidos hace que sea muy útil. MINERALES: Las principales menas de plomo son la galena, PbS, que contiene 86,4 % de Plomo y la cerusita, PbCO3 , que contiene 77,5 % de Plomo. La anglesita es el sulfato de plomo, PbSO4 y la piro morfita que es un clorofosfato de plomo, 9 PbO.3 P2O5.PbCl2. La

galena es el más importante de los minerales de plomo, la cerusita se forma por la oxidación superficial de la galena REACCIONES QUÍMICAS: El plomo tiene poca tendencia a reemplazar el hidrógeno de las soluciones acuosas del ácido. El ácido nítrico es el mejor disolvente que forma nitrato de plomo soluble. Casi todos los ácidos orgánicos reaccionan con el plomo en presencia de oxígeno para formar sales. El plomo metálico no se altera en el aire seco, en aire húmedo se forma una película de óxido, que con el dióxido de carbono forma carbonato básico blanco. En solución ácida es poco reductor, en soluciones alcalinas es bastante reductor. Reacciones: Pbº = Pb++ + 2 ePbº + SO=4 = PbSO4 + 2 ePbº + 2 HO- = PbO + H2O + 2 ePb++ + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + 2 ePbSO4 + 2 H2O = PbO2 + 4 H+ + SO=4 + 2 ePbO + 2 HO- = PbO2 + H2O + 2 eANÁLISIS: El plomo en soluciones puede determinarse por la formación de un precipitado blanco con ácido sulfúrico o sulfato soluble, por la formación de un precipitado cristalino blanco con cloruro soluble y un precipitado amarillo con yoduro, cromato o dicromato. El plomo forma precipitados con muchos compuestos orgánicos (oxalatos, ácidos, etc.) En la determinación cuantitativa se usan varios métodos. En un metal con gran contenido de plomo primero se determinan las impurezas y el plomo se calcula por diferencia. En la determinación gravimétrica el plomo se pesa en forma de sulfato, una solución de sulfato de plomo puede valorarse con molibdato de amonio. Pb++ MoO=4 = PbMoO4 Puede determinarse electrolíticamente pesándolo sobre el ánodo como dióxido de plomo. USOS: Uno de los usos importantes es para revestimientos, serpentines, válvulas, etc. También se utiliza para transportar y almacenar soluciones de alumbre. El plomo tiene una resistencia excelente a las soluciones de sales comunes, al aire de las costas marinas, por eso se emplea para tuberías de transporte de agua de mar en barcos y para grandes acuarios. Se usa en la fabricación de sulfúrico, por su resistencia a la corrosión que tiene al formar una película dura e impermeable de sulfato de plomo en la superficie. Es resistente al gas sulfuroso húmedo y también se aplica en ánodos recubiertos de plomo y en revestimientos y precipitadores electrostáticos usados para separar la niebla del ácido sulfúrico del gas sulfuroso. También se usa en contacto con hidróxido de sodio en un 90 % de pureza a 90ºC. Se usa en la refinación de petróleo, en el cuál el tratamiento con sulfúrico es seguido de un lavado de sosa cáustica.

En la fabricación de rayón y nitroglicerina. El plomo se usa en los siguientes compuestos químicos: 1) Disolventes: los alcoholes, éteres, la cetona y el tricloroetileno no producen efectos sobre el plomo. 2) Ácidos: el ácido acético, fórmico y tartárico atacan moderadamente. El ataque se acelera en presencia de oxígeno. Sin embargo puede usarse con anhídrido acético y el ácido acético glacial, también puede usarse con el ácido crómico, el ácido fluorhídrico si es diluido, el ácido nítrico, aunque no se recomienda puede usarse a temperaturas normales si la concentración no es mayor del 80 %. 3) Álcalis: con el hidróxido de amonio es satisfactorio en todas las concentraciones y temperaturas. El hidróxido de calcio ataca el plomo en presencia de humedad y el oxígeno, pero si se añade agua dulce disminuye la corrosión. En hidróxido de sodio puede usarse el plomo en un 95 % de pureza y 80ºC. 4) Sales y otros compuesto químicos: puede usarse el plomo en contacto con sulfato de aluminio, cloruro de amonio, sulfato de amonio, sulfato de cobre, sulfato de hierro, peróxido de hidrógeno, fenol piridina, sulfito de sodio, bisulfito de sodio, carbonato de sodio, cloruro de sodio, hidrosulfito de sodio, hiposulfito de sodio, sulfato de sodio, cloruro de zinc y sulfuro de sodio. 5) Agua: destilada el plomo disuelve lentamente en proporción a la cantidad de oxígeno disuelto. El tratamiento de agua con cal o silicato de sodio evita la corrosión. El agua común no puede producir corrosión por la capa que forman las sales disueltas. El plomo por su densidad elevada es muy buen protector de los rayos X. Se usa para revestir las habitaciones donde hay aparatos de rayos X y para proteger el personal que trabaja fuera. El plomo se usa no sólo para proteger los equipos. El plomo en forma de bloques formados por extrusión de lados cóncavos y convexos, se usa para las paredes que tienen que confinar rayos mortíferos procedentes de la fisión nuclear y de isótopos radiactivos. Se impregnan con plomo delantales y guantes de caucho. Su blandura y su punto de fusión bajo permiten hacer la extrusión para tuberías, permite doblarlos y curvarlos para suprimir muchas juntas. Se usa también bajo las maquinarias y los edificios para reducir vibraciones. El plomo y sus aleaciones se laminan muy fácilmente hasta lograr cualquier espesor por eso es ideal para empaquetaduras. Por su flexibilidad y escasa resistencia al desplazamiento plástico. Se usa en martillos cuando hay que tener mucho cuidado en no dañar la pieza trabajada.La lámina de plomo sirve como material para pisos de galvanoplastia y la fabricación de productos químicos donde los derrames de ácidos estropearían los pisos de hormigón.