Laboratorio de valoración redox

Introducción

¿Alguna vez te has cortado o astillado? Uno de los remedios caseros fáciles para limpiar el corte es el peróxido de hidrógeno . Este químico mata las células y, por lo tanto, cualquier bacteria que cuelgue en su corte. Pero, ¿qué tan fuerte es el peróxido de hidrógeno que guarda en el botiquín? Hoy, vamos a encontrar la respuesta a esta pregunta usando una técnica llamada titulación .

En un experimento de titulación, se usa una concentración conocida de un químico en una reacción para encontrar la concentración del otro. En nuestro experimento, estaremos haciendo reaccionar permanganato de potasio y peróxido de hidrógeno, que se someten a una reacción de oxidación-reducción o reacción redox.

Solución de permanganato de potasio

En una reacción redox, un compuesto le da electrones al otro. Se dice que el compuesto que pierde electrones se oxida y que el compuesto que gana electrones se reduce . Si necesita un repaso sobre las reacciones redox, consulte esta lección: Reacciones redox (oxidación-reducción): definiciones y ejemplos.

Materiales

• Gafas protectoras
• Delantal de química de plástico
• Guantes
• 160 ml de solución de permanganato de potasio 0,025 M
• 30 ml de ácido sulfúrico 3 M
• 3 ml de peróxido de hidrógeno
• 100 ml de agua destilada
• Vaso de precipitados de 100 ml
• Bureta de 50 ml
• Embudo
• Matraz de 125 ml
• Probeta graduada de 100 ml
• 1 hoja de papel blanco
• Soporte de anillo
• Abrazadera
• Cuaderno
• Calculadora

Pasos

1. Primero, configure su aparato de titulación. Coloque la abrazadera en el soporte del anillo y luego coloque la abrazadera en la bureta, dejando espacio debajo para un vaso de precipitados.

2. Póngase las gafas, el delantal y los guantes.

3. Coloque el vaso de precipitados debajo de la bureta.

4. Enjuague la bureta con 3 ml de permanganato de potasio utilizando el embudo. Tenga cuidado de cubrir todos los lados de la bureta.

5. Repita el paso 4.

6. Añada 50 ml de permanganato de potasio a la bureta y deje que unas gotas fluyan por el vaso de precipitados para eliminar las burbujas de aire.

7. A continuación, mezclaremos la solución de peróxido de hidrógeno. Agrega 1 ml de peróxido de hidrógeno al matraz.

8. Añada 20 ml de agua al matraz y agítelo suavemente.

¡¡Consejo de Seguridad!! El ácido sulfúrico es extremadamente corrosivo. Asegúrese de tener puesto su equipo de seguridad y de que un adulto lo ayude. Trabaje siempre en un área bien ventilada.

9. Agregue lentamente 10 ml de ácido sulfúrico al matraz. Gire para mezclar. El ácido sulfúrico es necesario para crear las condiciones para que el permanganato de potasio reaccione con el peróxido de hidrógeno.

10. Retire el vaso de precipitados de debajo de la bureta y sustitúyalo por el matraz de solución de peróxido de hidrógeno.

11. Coloque el papel blanco debajo del matraz para que sea más fácil detectar el cambio de color.

Configuración del experimento

12. Ahora es el momento de la titulación. Agregue lentamente una gota de permanganato de potasio al matraz a la vez. Remolinos después de agregar cada gota.

13. Repita el paso 12 hasta que la solución se vuelva rosa claro después de agitar. Este es tu punto final.

14. Ahora necesitaremos hacer algunos cálculos. Primero, reste el volumen de permanganato de potasio utilizado del volumen inicial (50 ml).

15. Divida este número por 1000 para obtener su volumen en litros.

16. Ahora es el momento de encontrar los moles de permanganato de potasio utilizados. Multiplique el volumen utilizado por la molaridad (0,025 M). Para repasar los lunares, consulte la lección El número de Avogadro: Cómo usar el topo para contar átomos

17. A continuación, según la estequiometría de la reacción, multiplique el número de moles de permanganato de potasio por 5 y luego divida por 2. Esto le dará el número de moles de peróxido de hidrógeno en su solución. Entraremos más en esta matemática en la sección Cómo funciona.

18. Para encontrar la concentración de peróxido de hidrógeno, dividiendo el volumen inicial (1 ml) por 1000 para obtener el volumen en litros. Ahora, divida la cantidad de moles por la cantidad de litros y tendrá la concentración de peróxido de hidrógeno.

19. Para mayor precisión, debe repetir el paso 2-18 tres veces y promediar las concentraciones.

Solución de problemas

Las titulaciones son muy sensibles. Es posible que deba intentarlo más de tres veces para obtener un número exacto. Debes hacer los cálculos con los datos exactamente cuando la solución se vuelve rosa por primera vez.

Preguntas de discusión

¿Qué pasó cuando la solución se volvió clara?

¿Por qué podríamos usar el punto final para calcular la concentración inicial de peróxido de hidrógeno?

Cómo funciona

Durante nuestra reacción, el permanganato de potasio permaneció morado mientras estaba en un estado oxidado. Sin embargo, cuando recibió electrones del peróxido de hidrógeno, se redujo y se volvió transparente. Al observar la reacción química, podemos ver que por cada dos moles de permanganato de potasio necesitamos 5 moles de peróxido de hidrógeno para reducirlos por completo.

Reacción de permanganato de potasio y peróxido de hidrógeno.

En el punto final de la reacción, todas las moléculas de peróxido de hidrógeno han reaccionado con el permanganato de potasio. Cada mol de permanganato de potasio se reduce. Cuando agrega una gota adicional de permanganato de potasio, la solución permanece rosada porque hay un poquito más de permanganato de potasio en comparación con el peróxido de hidrógeno. Este es su punto final donde se consumen el número máximo de moles de permanganato de potasio en la reacción.

Entonces, si conocemos la cantidad de moles en el permanganato de potasio que usamos, también podemos conocer la cantidad de moles de peróxido de hidrógeno presentes. Dado que cada dos moles de permanganato de potasio utiliza cinco moles de peróxido de hidrógeno, podemos usar la estequiometría para averiguar los moles de peróxido de hidrógeno presentes en la solución. Si desea saber más sobre la estequiometría en las reacciones químicas, incluidas las reacciones distintas de las redox, consulte esta lección: Relaciones molares y cálculos de una ecuación química.