Determinación de constantes mediante celdas electroquímicas

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[pic 1]

En un soporte universal se sujetó el electrodo de plata utilizado, el cual fue introducido parcialmente, junto con un alambre de plata para completar la celda, en un vaso de precipitados de 100 mL en el que se añadieron las diferentes soluciones necesarias para el experimento. El vaso de precipitados se colocó sobre una plancha de agitación.

La punta sobresaliente del electrodo de plata se conectó a la parte positiva del milivoltímetro, mientras que el alambre de plata se conectó a la parte negativa de éste.

Potencial inicial

Primero se preparó la solución inicial, tomando una alícuota de 5 mL de solución de nitrato de plata y una de 5 mL de nitrato de amonio, éstas fueron transferidas a un balón aforado de 50 mL, el cual se llevó a volumen.

En el vaso de precipitados de la celda se vertió todo el contenido del balón y se determinó la temperatura de la solución. Posteriormente se midió el voltaje inicial de la celda utilizando el milivoltímetro hasta que permaneció constante.

Determinación Kps del AgCl

En el vaso de precipitados de la celda se añadió

una alícuota de 5 mL de cloruro de amonio, y se volvió a medir el potencial de la celda. Con estos datos se calculó la constante del producto de solubilidad empleando la ecuación de Nernst.

Determinación de la constante de formación del complejo plata-amoniaco

En el mismo vaso de precipitados, se añadió una alícuota de 5 mL de la solución de amoníaco, y se midió de nuevo el potencial de la celda. Con el dato de potencial obtenido se calculó la constante de formación del complejo y la concentración de amoníaco.

Determinación Kps del AgI

Se añadió una alícuota de 5 mL de solución de yoduro de potasio y se midió el potencial obtenido en la celda. La constante se calculó de la misma forma que para el Kps del cloruro de plata.

Potenciometría

Se debe realizar un montaje como el mostrado en la figura.

[pic 2]

En el vaso de precipitados se colocó la solución del ácido desconocido y agua destilada, así mismo se llenó la bureta con valorante de NaOH y se procedió a titular. La titulación se realizó primero agregando volúmenes de 0,5 mL y posteriormente, al ver que se acercaba el punto de equivalencia, de 0,1 mL.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Tabla 1. Potenciales obtenidos para la determinación de la constante del producto de solubilidad del cloruro de plata

E (constante)

237mV

Potencial inicial

336 mV

Potencial de la celda

573 mV

Temperatura ambiente

20°C

Potencial al añadir Cl´-

124 mV

Fuerza iónica

0,01

Coeficiente de actividad del ión plata

0,898

Coeficiente de actividad del ión cloruro

0,899

Concentración de cloruro

0,01

Concentración de la plata

1,98x10-8

Constante del producto de solubilidad

1,56x10-10

Se iniciará con la discusión de los datos obtenidos en la determinación del kps del cloruro de plata. Posteriormente se discutirán los datos obtenidos en la determinación de la constante de formación del complejo amino plata, el del yoduro de plata y por último se analizaron los datos de una curva potenciométrica.

Para la determinación de la constante del producto de solubilidad se empieza con una celda electroquímica la cual tiene un electrodo de referencia y un electrodo de plata. El medio salino usado contenía una solución conocida de nitrato de plata junto a nitrato de amonio este último con el fin de establecer la fuerza iónica. Se leyó el valor de la fuerza electromotriz dada por el voltímetro y se determinó el valor que se encuentra en la tabla 1. Luego se procede a añadir el cloruro de amonio lo que genera un cambio en el potencial de la celda puesto que se está precipitando el cloruro de plata. La ecuación de Nernst para este caso es:

E=E°-RTnF ln1[Ag+]

Al analizar esta ecuación, se puede observar como definitivamente se espera un cambio en el potencial de la celda, es decir, se espera la disminución de este, puesto que parte de la plata se está precipitando como cloruro de plata. A partir de la ecuación de Nernst se puede saber cuánta plata queda en la solución después de adicionar el cloruro de amonio. Con estas dos concentraciones se puede hallar la constante del producto de solubilidad.

Se debe tener en cuenta que para la determinación de la constante del producto de solubilidad las concentraciones de los iones en equilibrio con una sal insoluble deben ser lo suficientemente bajas para que el uso de la ecuación de Nernst no implique un error significativo. (Lower, 1994)

Como se observa en la tabla 1 el valor que se obtuvo experimentalmente de la constante del producto de solubilidad fue de 1,56x10-10 a 20°C, la constante real a 20°C es de 1,76x10-10

(Utilizando la ecuación de Van't Hoff). De modo que el error absoluto fue de 2x10-11 y el porcentaje de error fue del 11,36%. De modo que, se observa que la exactitud del experimento no fue tan óptima según Bio-logical instruments, existen tres tipos de errores básicos que afectan las celdas electroquímicas, los cuales son: las conexiones de los cables, contaminaciones externas y limitaciones en la instrumentación. La mayor parte de los problemas suele provenir de los cables ya sea porque los cables no están protegidos, contactos débiles o porque las pinzas están