determinación de fluoruros

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Determinacin de flor en un elixir dentfrico

(ESI)

Jacobo Rey Busto


Autor: Jacobo Rey Busto Pgina 2 de 14

ndice:

1. Objetivo..3

2. Fundamento terico.....3

3. Alcance y aplicacin5

4. Materiales, reactivos, instrumentos...5

4.1. Materiales...5

4.2. Reactivos....5

4.3. Instrumentos..6

5. Procedimiento6

5.1. Consideraciones previas.6

5.2. Procedimiento7

6. Tabla de datos..................9

7. Resultados...10

8. Conclusiones..12

9. Observaciones12

10. Bibliografa.13



1. OBJETIVO

Se va a proceder a la determinacin de la concentracin de iones fluoruro (F-) en un

elixir dentfrico mediante potenciometra con electrodo selectivo de iones (F-).

2. FUNDAMENTO TERICO

La potenciometra es una tcnica electroanaltica que se basa en la medida del

potencial elctrico (respecto a uno de referencia) de un electrodo sumergido en una

disolucin problema, a partir de la cual es posible determinar su concentracin de

manera directa o indirecta (valoracin).

Para la determinacin de potenciales o concentraciones en potenciometra se emplea

la ecuacin de Nernst,

En donde, n es el nmero de electrones intercambiados y a es la actividad de los iones

en disolucin. En teora se debera de trabajar con las actividades de cada in pero ya

que, , a partir de ahora hablaremos de concentraciones.

En el mtodo de potenciometra directa se establece la relacin que existe entre el

potencial de un electrodo selectivo en funcin de la concentracin de la especie para

la cual l es activo. Desde el punto de vista analtico:

Un electrodo selectivo de iones ideal es una membrana delgada que idealmente puede

unirse slo al in que se pretende determinar. Se dice que el electrodo selectivo de



iones est basado en un lquido porque la membrana selectiva de iones es un

polmero orgnico hidrfobo impregnado con una disolucin orgnica viscosa que

contiene un intercambiador inico y a veces un ligando que se une selectivamente al

catin analito, .El interior del electrodo contiene la disolucin de relleno con los

iones y . El exterior del electrodo se encuentra dentro de una disolucin

de analito que contiene entre otros iones, y . La diferencia de potencial

elctrico a travs de la membrana selectiva de iones se mide por dos electrodos de

referencia uno de los cuales puede ser . Si vara la concentracin del in en

la disolucin vara el voltaje medido entre los dos electrodos de referencia.

Para que la actividad de un in y su concentracin se parezcan se aade a la

disolucin un ajustador de fuerza inica, que es una disolucin de fuerza inica

elevada que no interfiere con el analito de inters si no que slo ajusta sus fuerzas

inicas.

A continuacin se muestra una imagen del funcionamiento del electrodo:

, son aniones hidrfobos que son solubles en la membrana y poco solubles en agua.

Los electrodos selectivos trabajan en unas condiciones ptimas por ello debemos

tener en cuenta algunos parmetros como la temperatura, la fuerza inica, el pH,

especies interferentes,

En este caso queremos determinar la concentracin de , as que emplearemos un

electrodo selectivo para estos iones. El electrodo selectivo de fluoruro est diseado

para medir concentraciones y actividades del in fluoruro. La membrana (cristal de

LaF3) est ubicada en la parte inferior del electrodo y no precisa el relleno con

electrolito interno. Es un electrodo indicador que necesita trabajar siempre junto a uno

de referencia.



Para este tipo de electrodo se emplea como ajustador inico TISAB, que adems de

mantener la fuerza inica:

Elimina interferencias de Ca2+, Al3+, Fe2+

Mantiene el pH de la disolucin constante

Descompleja al in fluoruro

Impide la formacin de cidos y bases dbiles

3. ALCANCE Y APLICACIN

Este mtodo ser de aplicacin para todo laboratorio que desee determinar fluoruros

en una disolucin acuosa y especialmente indicado para el anlisis de aguas potables

y minerales, aguas de mar, pasta de dientes, leche, baos galvnicos, etc. As mismo

tambin servir para cualquier alumno que se disponga a este tipo de

determinaciones.

4. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS

4.1. Materiales

Material Volumen Cantidad

Frasco lavador --- 1

Pesasustancias --- 4

Esptula --- 1

Agitador magntico --- 1

Vasos de plstico 200 mL 6

Varilla de vidrio --- 1

Vaso de precipitados 250 mL 4

Matraz aforado 1 L 1

Matraz aforado 100 mL 6

Micropipeta 10-100 L 1

Micropipeta 100-1000 L 1

Micropipeta 1-10 mL 1

Pipeta aforada 20 mL 1

Pipeta graduada 25 mL 1

4.2. Reactivos

Reactivo Pureza Concentracin Pm (g/mol)

NaF (Patrn) 99 % 1000 mg/L 41.99

Cloruro sdico 100 % 1 M 58.44

cido actico 100 % 0.25 M 60

Acetato de sodio 100 % 0.75 M 136.08

Citrato de sodio 100 % 0.001 M 294.12



4.3. Instrumentos

Electrodo selectivo de fluoruro Crison 96 55

Especificaciones

Tipo de electrodo Indicador

Tipo de membrana Cristal de LaF3

Escala de medida 0.02 mg/l ... 20 g/l

Escala lineal de medida a partir de 0.1 mg/l

Pendiente en zona lineal 55 4 mV / pF a 20 5 C

Condiciones de trabajo pH 4 8, 5 ... 50 C Electrolito del electrodo de referencia LiCH3COO 0.1 M

Ajustador fuerza ionica TISAB

Conector BNC

Material cuerpo Plstico

5. PROCEDIMIENTO

A continuacin procedemos a explicar los pasos que hay que seguir para la

determinacin de la concentracin de fluoruros.

5.1. Consideraciones previas

Lo primero que tenemos que realizar es una disolucin patrn de una concentracin

exactamente conocida, para ello empleamos como patrn una disolucin de NaF

0.052 M. Para ello introducimos en la estufa un vidrio de reloj con 0.15 g de NaF

durante 1 hora y a continuacin lo pasamos a un desecador durante unos 15 minutos.

A continuacin pesamos la cantidad necesaria para obtener dicha concentracin.

Para la determinacin del in fluoruro necesitamos la presencia de un ajustador inico

para que la fuerza inica en todas las disoluciones sea la misma, segn el manual de

Crisol para el ESI de fluoruros nos dice que se debe emplear como ajustador inico el



TISAB. Para prepara un litro de disolucin a continuacin se muestra una tabla con las

cantidades necesarias para ello y se enrasa a 1L con agua destilada.

Reactivo Pesada (g) Volumen (mL) V total (L)

TISAB

NaCl 58,4432

AcH 17 1

AcNA 101,996

Citrato sdico 0,3012

5.2. Procedimiento

A continuacin indicaremos los pasos que se deben de seguir para la preparacin de

una recta de calibrado con patrones de distintas concentraciones a partir de la

disolucin patrn madre de 0.052 M. Para ello tomamos distintos volmenes de patrn

de 0.02, 0.2, 2, 10 y 20 mL.

A continuacin se aaden la cantidad necesaria de TISAB, el manual de Crison indica

que debemos aadir 1 parte de TISAB por cada 10 de disolucin, sin embargo, hemos

introducido a la disolucin 25 mL de TISAB.

Por ltimo enrasamos con agua destilada hasta 100 mL.

A continuacin procedemos a realizar la medida potenciomtrica de las disoluciones

patrn realizadas anteriormente. Para ello realizamos el montaje del equipo teniendo

la precaucin de quitar la tapa inferior que protege al electrodo.



Posteriormente introducimos todo el volumen de disolucin preparado en un vaso de

plstico en el que hemos introducido un agitador magntico (mosca) que nos permite

agitar la disolucin automticamente. Ponemos el vaso sobre un agitador magntico.

A continuacin pulsamos el botn ENT,

Por ltimo, esperamos a que la seal se estabilice y apuntamos los mV que nos indica.

A continuacin lavamos el electrodo y lo secamos para las siguientes medidas.



Este mismo procedimiento ser el que empleemos para el resto de diluciones patrn

as como para la determinacin de la concentracin de la muestra problema.

Con los datos obtenidos de los patrones se realiza una representacin grfica en

donde se representa en el eje de abscisas el log[F-] y en el eje de ordenadas la seal

obtenida por el electrodo en mV. La ecuacin de la recta obtenida nos ayudar

posteriormente al clculo de la concentracin de la muestra problema.

Se preparan a continuacin las disoluciones de muestra problema y se mide su

potencial con el electrodo de la misma manera que lo hemos hecho con los patrones.

Con la ecuacin de la recta obtenida por los patrones , en donde y es la

seal y x la concentracin de fluoruro en dicha disolucin, y con la seal dada por la

muestra podemos calcular fcilmente la concentracin de fluoruros.

6. TABLA DE DATOS

Preparamos la disolucin patrn de NaF segn las especificaciones que se indican en

la siguiente tabla:

Disolucin patrn NaF

Pureza (%) 99

Peso molecular (g/mol) 41,99

Volumen (mL) 50

Pesada (g) 0,1092

Concentracin (M) 0,0515

A partir de esta disolucin se preparan cinco disoluciones siguiendo las

especificaciones de la siguiente tabla:

Patrn Vpatrn (mL) Vtotal (mL) Dilucin [F-] (M)

P1 0,02 100 5000 1,03E-05

P2 0,2 100 500 1,03E-04

P3 2 100 50 1,03E-03

P4 10 100 10 5,15E-03

P5 20 100 5 1,03E-02

Se mide el potencial de las disoluciones anteriores con el electrodo selectivo de iones:

Patrn [F-] (M) - log [F-] Seal (mV)

P1 1,03E-05 4,9873 -342

P2 1,03E-04 3,9873 -357

P3 1,03E-03 2,9873 -415

P4 5,15E-03 2,2884 -449

P5 1,03E-02 1,9873 -467



Ahora preparamos las disoluciones de las muestras segn se indica a partir de un

elixir dentfrico que contiene, segn las especificaciones del fabricante, una

concentracin de fluoruros de 226 ppm.

Muestra Vmuestra (mL) Vtotal (mL) Dilucin [F-](terica)(ppm)

M1 2 100 50 4,52

M2 4 100 25 9,04

M3 6 100 16,67 13,56

Medimos los potenciales de las muestras:

Muestra Dilucin [F-](terica)(ppm) Seal (mV)

M1 50 4,52 -388

M2 25 9,04 -401

M3 16,67 13,56 -412

7. RESULTADOS

Vamos a proceder al anlisis de los resultados:

Patrn Vpatrn (mL) Vtotal (mL) Dilucin [F-] (M) - log [F-] Seal (mV)

P1 0,02 100 5000 1,03E-05 4,9873 -342

P2 0,2 100 500 1,03E-04 3,9873 -357

P3 2 100 50 1,03E-03 2,9873 -415

P4 10 100 10 5,15E-03 2,2884 -449

P5 20 100 5 1,03E-02 1,9873 -467

Representamos la seal obtenida en mV frente al log[F-], se ha de tener en cuenta

que para realizar la recta de calibrado no se han empleado todos los datos, se ha

prescindido de P2 y P4.



A continuacin se muestran los resultados obtenidos para la muestra:

Vmuestra (mL) Vtotal (mL) Dilucin - log [F-] Seal(mV) [F-]diluido (M) [F

-] (M)

2 100 50 3,7805 -388 1,66E-04 8,29E-03

4 100 25 3,4467 -401 3,57E-04 8,94E-03

6 100 16,67 3,1643 -412 6,85E-04 1,14E-02

Pm F-(g/mol) 19

.

[F-] (M) ppm F-

8,37E-03 157,48

9,03E-03 169,81

1,15E-02 216,91

A continuacin se va a proceder al tratamiento de los datos, vamos a ver si debemos

descartar alguno de los valores obtenidos para calcular la media de las

concentraciones. La discriminacin de datos la realizaremos segn el criterio de la Q

de Dixon:

y = 38,95x - 535,25 R = 0,9959

-460

-440

-420

-400

-380

-360

-340

-320

-300

0 1 2 3 4 5 6

Se

al m

V

-log [F-]

Patrn

Muestra



Tabla de los valores crticos de Q para un nivel de confianza del 95%

Como , el valor sospechoso NO se rechaza. Utilizaremos por tanto

todos los valores para calcular la media.

Se obtiene por tanto un valor medio de:

Para determinar la incertidumbre de la medida empleamos el criterio de la t-Student:

; t (2,95%) = 2.920 y S = 31.37

8. CONCLUSIONES

Se ha obtenido un valor ms bajo de lo que indica el fabricante, esto puede ser debido

a que el bote ya se encontraba abierto desde hace tiempo y el fluoruro pudo oxidarse y

no ser detectado por el electrodo selectivo de iones de fluoruro.

Otra causa puede ser que el electrodo nunca llegaba a estabilizarse o tardaba

demasiado tiempo hasta que la medida quedaba estable, esto pudo llevar a lecturas

errneas debido a esta fluctuacin de valores.

Se ha obtenido una correlacin lineal en la recta de calibrado de 0.9959, este valor se

podra mejorar un poco pero el cambio de la pendiente no sera lo suficientemente

significativo como cambiar tanto el valor.



9. OBSERVACIONES

Debemos tener cuidado en todo momento a la hora de trabajar que el material sea de

plstico ya que los F- reaccionan con el vidrio y pueden alterar la medida.

10. BIBLIOGRAFA

Daniel C. Harris, Anlisis qumico cuantitativo, ed. Revert, 3 edicin

http://www.crison.it/pdfs/04/crison_4_1.pdf

http://quimica.laguia2000.com/enlaces-quimicos/electrodo-ion-selectivo

http://www.uam.es/personal_pdi/ciencias/lhh345a/Potenciometrias.pdf