Fundamentos de las volumetrías redox y permanganimetrías

Resumen

El documento explica los conceptos básicos de oxidación y reducción y las condiciones que debe cumplir una volumetría redox. Describe el fundamento de estas valoraciones basado en el potencial de las pilas formadas y los métodos para detectar el punto final. Además, detalla las permanganimetrías, con el permanganato de potasio como oxidante y el oxalato de sodio como patrón primario para normalizarlo.

Puntos clave

Oxidación es la pérdida de electrones y reducción es la ganancia de electrones.
Una volumetría redox debe ser cuantitativa, rápida o catalizable, estequiométrica y tener un cambio detectable en el punto de equivalencia.
El peso equivalente es la masa de sustancia equivalente a un mol de electrones transferidos.
En medio ácido el permanganato se reduce a Mn2+ con valencia 5; en medio neutro o débilmente alcalino se reduce a Mn4+ con valencia 3.
El permanganato es autoindicador: una gota en exceso da color violeta que marca el punto final.
El permanganato es un patrón secundario y debe normalizarse con Na2C2O4, valorado enseguida tras disolverse, en disolución de 1 a 1,5 N en ácido sulfúrico y a unos 80 ºC.

Ponte a prueba

1.Conceptos previos de oxidación-reducción.

Oxidación: proceso en el que un átomo, ión o molécula pierde electrones.

Reducción: proceso en que un átomo, ión o molécula gana e-.

Una sustancia oxidante u oxidante es aquella que es capaz de oxidar, es decir ganar los e- que se pierden en la oxidación.

Una sustancia reductora o reductor es aquella que es capaz de reducir, es decir perder los e- que se ganan en la reducción.

2.Volumetrías redox.

En las volumetrías redox se cumplen los mismos principios que se aplican a cualquier volumetría. El agente valorante es un oxidante o un reductor y la sustancia valorada se oxida o se reduce. Se deben cumplir las condiciones generales de una volumetría aplicadas a las volumetrías redox:

1.Reacción cuantitativa.

2.Reacción debe ser rápida, si es lenta debe ser susceptible de ser catalizada.

3.La reacción debe ser definida y estequiométrica.

4.Debe existir un cambio de alguna propiedad en el punto de equivalencia o algún indicador que nos indique el punto final.

2.1.Fundamento de las volumetrías redox.

Esta basado en las pilas formadas y la propiedad que tiene de variar el potencial [E (voltios)] con la concentración.

Las curvas de valoración en las que se representa el potencial frente al volumen de reactivo valorante son análogas a las vistas para el pH.

Peso equivalente es la masa de sustancia que aporta, recibe o es estequiométricamente equivalente a un mol de electrones transferidos en la reacción que tenga lugar.

La Valencia es el número de electrones transferidos por mol de una sustancia.

Así la Valencia en el ión permanganato en medio ácido (MnO4-) Valencia=5e- y sin embargo en medio neutro ligeramente alcalino la Valencia es 3e-.2.2.Indicadores.Además de los indicadores visuales que se pueden ver en la tabla, podemos usar un potenciómetro (voltímetro) equipado con un electrodo de referencia y un electrodo redox combinados o no, que permiten conocer la diferencia de potencial eléctrico existente entre los dos electrodos. Este potencial es una propiedad que depende siempre de la concentración de las especies del sistema redox. Este aparato permite obtener la curva de valoración del sistema redox y consecuentemente el punto de equivalencia. 3.Permanganimetrías. =autoindicadorEl permanganato de potasio (KMnO4) es uno de los agentes oxidantes más fuertes y más antiguos. En disoluciones ácidas se reduce a Mn+2 y su Valencia es 5. En disolución neutra o débilmente alcalina se reduce a Mn+4 y su Valencia es 3.El permanganato debido a su color y a la reacción de valoración es auto indicador y una gota en exceso de color violeta nos indica el punto final (no es una sustancia patrón primario) es un patrón secundario y es necesario normalizarlo con una sustancia patrón primario, como es el Na2C2O4.Para esta valoración hay que seguir unas reglas:1.El oxalato Na2C2O4 después de disolverse, debe valorarse enseguida. 2.La disolución debe ser de 1 a 1,5N en ácido sulfúrico.3.La disolución de oxalato debe calentarse a 80ºC completando la valoración por encima de 60ºC.4.El permanganato debe añadirse mezclándolo perfectamente ya que una acumulación de permanganato produce una acumulación de MnO2

Preguntas frecuentes

¿Qué es el peso equivalente en una volumetría redox?

Es la masa de sustancia que aporta, recibe o es estequiométricamente equivalente a un mol de electrones transferidos en la reacción. Se relaciona con la valencia, que es el número de electrones transferidos por mol de sustancia.

¿Por qué el permanganato no necesita indicador?

Porque el permanganato es un autoindicador: su color violeta desaparece al reaccionar, y una gota en exceso tiñe la disolución de violeta, lo que indica el punto final.

¿Qué sustancia se usa para normalizar el permanganato?

Se usa oxalato de sodio, Na2C2O4, que es un patrón primario. El texto indica que debe valorarse enseguida tras disolverse y calentarse la disolución a 80 ºC.