En el laboratorio del instituto, el catedrático de Química de 5° Bachillerato en Ciencias y Letras deja caer gota a gota una disolución violeta de permanganato sobre una disolución con hierro. El violeta desaparece al instante, hasta que una sola gota deja la mezcla rosada. ¿Cuántos moles de hierro había exactamente en el erlenmeyer? Eso se averigua con una valoración redox.
Balancear la ecuación: recordatorio del ion-electrón
Antes de calcular moles hace falta la ecuación balanceada (conservando masa y carga). En medio ácido, el método del ion-electrón se resume en cinco pasos:
Escribe las dos semirreacciones (oxidación y reducción) con las especies que cambian.
Balancea los átomos distintos de O e H.
Balancea el oxígeno con $\mathrm{H_2O}$ y el hidrógeno con $\mathrm{H^+}$.
Balancea la carga con electrones.
Multiplica cada semirreacción para igualar los electrones, súmalas y simplifica.
Para más práctica con este método, consulta el apartado REDOX-AJUSTE.
Moles a partir de una ecuación redox balanceada
Una vez balanceada una reacción redox, sus coeficientes significan lo mismo que en cualquier otra reacción: proporciones de moles. La diferencia es práctica: estas reacciones se analizan en disolución, gota a gota desde una bureta, hasta que un cambio de color indica que la sustancia analizada se consumió por completo (valoración).
Vuelve al principio: los moles de hierro en el erlenmeyer salen del volumen de permanganato gastado, de su concentración y de la proporción $1:5$ de la ecuación balanceada.
Practica★☆☆Sin empezar
En la determinación permanganimétrica de hierro disuelto, el ion permanganato oxida cuantitativamente al catión hierro(II) en medio fuertemente ácido generado con exceso…
En la determinación permanganimétrica de hierro disuelto, el ion permanganato oxida cuantitativamente al catión hierro(II) en medio fuertemente ácido generado con exceso de ácido sulfúrico, reduciéndose a ion manganeso(II) y oxidándose el hierro a ion hierro(III).
a) Ajusta mediante el método del ion-electrón la ecuación iónica global correspondiente a este proceso redox.
b) Si para valorar una muestra problema se consumen exactamente $12.50\,\mathrm{mL}$ de una disolución acuosa de permanganato de potasio $0.0200\,\mathrm{mol\times L^{-1}}$, determina la cantidad de sustancia (en moles) de iones $\mathrm{Fe^{2+}}$ presentes en la muestra analizada.
El volumen gastado es la diferencia entre la lectura final y la inicial de la bureta (por ejemplo, $18.10 - 3.10 = 15.00\,\mathrm{mL}$). El permanganato es su propio indicador: basta una gota en exceso para que la disolución quede rosada.
Vuelve al principio: en el laboratorio de Xela o de cualquier instituto, el rosa persistente marca el fin de la valoración.
Practica★☆☆Sin empezar
La valoración del ácido oxálico con permanganato de potasio requiere un calentamiento controlado previo del erlenmeyer a unos $60\,^\circ\mathrm{C}$ para acelerar la…
La valoración del ácido oxálico con permanganato de potasio requiere un calentamiento controlado previo del erlenmeyer a unos $60\,^\circ\mathrm{C}$ para acelerar la lenta cinética inicial antes de que el ion $\mathrm{Mn^{2+}}$ generado actúe como autocatalizador. La reacción ajustada es:
Se valoran $20.00\,\mathrm{mL}$ de una disolución patrón de $\mathrm{H_2C_2O_4}$ $0.0500\,\mathrm{mol\times L^{-1}}$ gastando $16.00\,\mathrm{mL}$ de disolución de $\mathrm{KMnO_4}$. Calcula la concentración molar de la disolución de permanganato de potasio empleada.
Se dispone de una alícuota de $25.0\,\mathrm{mL}$ de una disolución acuosa que contiene $\mathrm{Fe^{2+}}$, tratada con ácido sulfúrico en exceso. Se valora mediante…
Se dispone de una alícuota de $25.0\,\mathrm{mL}$ de una disolución acuosa que contiene $\mathrm{Fe^{2+}}$, tratada con ácido sulfúrico en exceso. Se valora mediante permanganimetría con una disolución patrón de $\mathrm{KMnO_4}$ $0.0200\,\mathrm{mol\times L^{-1}}$. En el esquema experimental siguiente se aprecian las lecturas inicial y final del menisco de la disolución en la bureta, correspondientes a $3.10\,\mathrm{mL}$ y $18.10\,\mathrm{mL}$, respectivamente:
a) Determina la concentración molar de iones $\mathrm{Fe^{2+}}$ en la disolución analizada.
b) Justifica el criterio experimental que define el punto final en esta permanganimetría e indica por qué no debe emplearse ácido clorhídrico en lugar de ácido sulfúrico para acidular el medio.
Al mezclar cloro (blanqueador, el de lavar la ropa o los baños) incoloro con una disolución incolora de yoduro de potasio, el líquido se vuelve pardo oscuro por el yodo formado. ¿Cómo usar ese producto intermedio para medir el hipoclorito sin titularlo directamente?
Riqueza y concentración de una muestra comercial
Esta sección es de ampliación.
Los productos comerciales (cloro, agua oxigenada de la farmacia) suelen estar tan concentrados que hay que diluirlos antes de titular.
Practica★★☆Sin empezar
El peróxido de hidrógeno actúa como reductor frente al permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico. Para determinar la riqueza de un agua oxigenada comercial cuya…
El peróxido de hidrógeno actúa como reductor frente al permanganato de potasio en medio ácido sulfúrico. Para determinar la riqueza de un agua oxigenada comercial cuya densidad es $1,015\,\mathrm{g\times mL^{-1}}$, se toman $2.00\,\mathrm{mL}$ de la muestra y se diluyen en un balón aforado hasta $100.0\,\mathrm{mL}$. A continuación, se valora una alícuota de $20.00\,\mathrm{mL}$ de dicha disolución con $\mathrm{KMnO_4}$ $0.0150\,\mathrm{mol\times L^{-1}}$, gastándose $19.60\,\mathrm{mL}$ de valorante.
a) Calcula la concentración molar de $\mathrm{H_2O_2}$ en el agua oxigenada comercial.
b) Determina el porcentaje en masa (% en peso) de $\mathrm{H_2O_2}$ en dicha muestra comercial. Datos: masas molares atómicas en $\mathrm{g\times mol^{-1}}$: $\mathrm{H} = 1.0$; $\mathrm{O} = 16.0$.
A veces el analito es un sólido poco soluble o reacciona despacio, y no se ve un viraje claro. ¿Cómo medirlo con exactitud si la titulación directa no sirve?
Resumen
¡A practicar! 2 ejercicios de nivel medio en este apartado