Determinació de Ferro en Siderita per Valoració Redox

Disposem d’una siderita (carbonat de ferro (II)) volen aclarir la seva qualitat com a matèria primera obtenint del ferro. Pels procediments adients es dissol $2,996$ g del mineral, obtenint-se $500,0$ mL de dissolució de ferro (II) que és oxidant a ferro (III) per l’àcid del dicromat de potassi (format-se ió crom (III)). A l’oxidació total de $50,00$ mL de la dissolució de ferro (II) anterior es consumeixen $26,5$ mL de dicromat de potassi $0,05$ N ($f = 1,023$). Determinar: a) La riquesa en ferro del mineral b) La riquesa en siderita del mineral c) Els grams de dicromat de potassi necessaris per preparar 5,00 L de la dissolució

a) Les reaccions són:

$$\begin{cases}\text{Fe}^{2+} \rightarrow \text{Fe}^{3+} + 1\text{e}^- \quad \text{Oxidació} \\ \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\text{H}^+ + 6\text{e}^- \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O} \quad \text{Reducció}\end{cases}$$

$$\text{Cr}_2\text{O}_7^{2-} + 14\text{H}^+ + 6\text{Fe}^{2+} \rightarrow 2\text{Cr}^{3+} + 6\text{Fe}^{3+} + 7\text{H}_2\text{O} \quad \text{Reacció total}$$

Aquestes determinacions es fan de forma analògica a les volumetries àcid-base. Recordem que la reacció l’indicador han d’ésser el reactiu redox. La principal diferència està en què a les reaccions redox els equivalents es defineixen respecte al nombre d’electrons intercanviats.

$$\text{equivalents de } \text{Fe}^{2+} = \text{equivalents de } \text{Cr}_2\text{O}_7^{2-}$$

$$V \cdot N^+ \cdot f^+ = V^- \cdot N^- \cdot f^-$$

$$50,00 \cdot 10^{-3} \cdot N^+ = 26,5 \cdot 10^{-3} \cdot 0,05 \cdot 1,023$$

$$N^+ = 0,0271 \, \text{eq } \text{Fe}^{2+}$$

$$0,0271 \, \text{eq } \text{Fe}^{2+} \cdot 55,85 \, \text{g } \text{Fe}^{2+} \div 0,500 \, \text{L} = 0,757 \, \text{g } \text{Fe}^{2+} = 0,757 \, \text{g } \text{Fe}$$

$$\% \text{Fe} = \frac{0,757 \, \text{g } \text{Fe}}{2,996 \, \text{g total}} \cdot 100 = 25,4\% \, \text{Fe}$$

b) Si tot el ferro està com a siderita podem escriure

$$0,757 \, \text{g } \text{Fe} = 1 \, \text{mol } \text{FeCO}_3 \cdot \frac{115,85 \, \text{g } \text{FeCO}_3}{1 \, \text{mol } \text{FeCO}_3} = 1,57 \, \text{g } \text{FeCO}_3$$

$$\% \text{FeCO}_3 = \frac{1,57 \, \text{g } \text{FeCO}_3}{2,996 \, \text{g total}} \cdot 100 = 52,6\% \, \text{FeCO}_3$$

c) Per determinar la quantitat de dicromat de potassi farem:

$$5,00 \, \text{L di} \cdot \frac{0,05 \, \text{eq } \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7}{\text{L di}} \cdot \frac{294,2 \, \text{g } \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7}{6 \, \text{eq } \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7} = 12,5 \, \text{g } \text{K}_2\text{Cr}_2\text{O}_7$$