Errores y Cifras Significativas Números exactos e inexactos

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• ¿Cuántas cifras significativas tiene NA=6,0221367·1023 mol-1?

Observa que la notación científica en potencias de diez es imprescindible para aplicar bien el convenio de cifras significativas. Y es que si escribiésemos una cifra como 602213670000000000000000000000, además de incómodo, sería incorrecto ya que todos los ceros a la derecha son cifras que sencillamente desconocemos.

ANEXO 2

Cálculos Estequiométricos para un Proceso de Titulación.

- Estandarización del permanganato de potasio, KMnO4.

El permanganato de potasio puede ser estandarizado por una reacción con ácido oxálico, H2C2O4

La relación estequiométrica entre los distintos compuestos que participan en la reacción puede apreciarse en la siguiente ecuación:

5 H2C2O4 + 2 KMnO4 + 8 H2SO4 → 2 MnSO4 + K2SO4 + 5 H2SO4 + 10 CO2+ 8 H2O

La reacción iónica neta es más simple y puede apreciarse a continuación:

5 C2O42- + 2 MnO4- + 16 H+ → 2 Mn+2 + 10 CO2+ 8 H2O

Se observa que 2 moles de ión permanganato, MnO4- reacciona con 5 moles de ión oxalato, C2O42-. Por lo tanto:

1 mol de ión permanganato de potasio reacciona con 5/2 = 2,500 moles de ión oxalato.

1 mol de ión oxalato reacciona con 2/5 = 0,4000 moles de ión permanganato.

La concentración nominal de la solución de permanganato de potasio es 0,025 M (El objetivo de la estandarización es encontrar el valor exacto de esta concentración). Se desea usar aproximadamente 30 mL de esta solución en una titulación usando para ello una bureta. Los 30 mL de solución de permanganato contienen 30 mL x 0,025 mmol / mL = 0,75 mmol de permanganato.

Sabiendo que:

1 mmol de ión permanganato de potasio reacciona con 5/2 = 2,500 mmoles de ión oxalato.

0,75 mmol de permanganato reacciona con 5/2 x 0,75 mmol de ión oxalato = 1,9 mmol

La masa molar del ácido oxálico es 90,0. Por lo tanto, 1,9mmol de ácido oxálico implicarían una masa de:

1,9 mmol x 90,0 mg / mmol = 171,0 mg

Teniendo en cuenta lo calculado anteriormente, 30 mL de 0,025 M de permanganate de potasio, necesitaría aproximadamente 171,0 mg de ácido oxálico. Una vez determinado esto, la estandarización require muestras que contengan una masa de ácido oxálico de aproximadamente 171,0 mg.

- Cálculos para la estandarización.

Suponiendo que se posee una muestra que contiene 224,7 mg de ácido oxálico y se require 31,73 mL de solución de permanganato de potasio para ser estandarizada. ¿Qué concentración debe poseer la solución de permanganato de potasio empleada en la titulación?.

La muestra de ácido oxálico contiene 224,7 mg / (134,0 mg / mmol) = 1,677 mmol

Sabiendo que:

1 mmol de ión oxalato reacciona con 2/5 = 0,4000 moles de ión permanganato.

Entonces:

1,677 mmol de ión oxalate reacciona con 2/5 x 1,677= 0,6707 mmol de ión permanganato.

Ese número de mmoles de permanganato ( 0,6707 mmol ) están contenidos en una muestra de una solución cuyo volumen fue 31,73 mL.

Por lo tanto, la concentración del permanganate es 0,6707 mmol/ 31,73 mL = 0,02114 M

- Titulación del peroxido de hidrógeno.

- Preliminares.

La ecuación para la reacción entre el permanganato de potasio y el peroxide de hidrógeno es similar a ala del ácido oxálico.

5 H2O2 + 2 KMnO4 + 3 H2SO4 = 2 MnSO4 + K2SO4 + 5 O2+ 8 H2O

De nuevo, la ecuación neta iónica es simple:

5 H2O2 + 2 MnO4- + 6 H+ = 2 Mn+2 + 5 O2+ 8 H2O

Podemos ver que 2 moles de ión permanganato, MnO4- reacciona con 5 moles de peróxido de hidrógeno, H2O2. En conclusión:

1 mol de ión permanganato reacciona con 5/2 ó 2,500 moles de peróxido de hidrógeno.

1mol de peroxide de hidrógeno reacciona con 2/5 ó 0,4000 mol de permanganato.

- Dilución del peroxido de hidrógeno.

El peroxido de hidrógeno más commercial es vendido a una concentración 3% en peso. Asumiendo una densidad cercana a 1 g / mL, esto podría corresponder aproximadamente 30 g de peróxido, por lo tanto:

30 g/ (34 g / mol ) = 0,88 mole por Litro, ó 0,88 M

En 25 mL de una muestra de esta solución de peróxido de hidrógeno podría contener 25 x 0,88 = 22 mmol de peróxido de hidrógeno y requeriría 8,8 mmol de permanganato de potasio. Para una concentración de 0,025 M de permanganato, el volúmen consumido será:

8,8 / 0,025 = ~350 mL de permanganate, lo que implica siete buretas llenas de 50 mL.

Por esta razón, se diluye el peroxide de hidrógeno a usar en la titulación con permanganato de potasio, esta dilución debe realizarse con mucha precisión ya que el resultado debe convertirse a el valor correspondiente al peróxido de hidrógeno comercial.

Por ejemplo, si la dilución se realiza por un factor de 1 / 10,00, se disuelve una muestra de 25 mL de peróxido comercial en un balón aforado de 250,0 mL. La concentración para la solución original sera diez veces superior a la concentración una vez realizada la dilución, por lo tanto los resultados obtenidos en la titulación (concentraciones) también se verán afectados por este factor.

- Determinación de la concentración de una solución diluida de peróxido de hidrógeno.

La muestra titulada son 25mL de peróxido de hidrógeno diluido. Según la titulación realizada una muestra de 25,00 mL requiere 28,64