Quimica Analitica

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Química Química Analítica Analítica INTRODUCCION INTRODUCCION Gloria María Mejía Z

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Conceptos basicos de la quimica analitica

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Química Química AnalíticaAnalítica

INTRODUCCIONINTRODUCCION

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Page 2: Quimica Analitica

QUIMICA ANALITICA PARA EL QUIMICA ANALITICA PARA EL PROGRAMAPROGRAMA

El programa busca formar tecnólogos El programa busca formar tecnólogos capaces de emprender un trabajo capaces de emprender un trabajo

consiente de la consiente de la actividad turísticaactividad turística,, con verdadero sentido de lacon verdadero sentido de la

preservación y el cuidado de preservación y el cuidado de los bienes naturaleslos bienes naturales,, para que para que eleven y mejoren la calidad de vida de eleven y mejoren la calidad de vida de la población. la población.

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Page 3: Quimica Analitica

QUIMICA ANALITICA QUIMICA ANALITICA DEFINICIONDEFINICION

La La química analíticaquímica analítica ((proviene del latín: Ana = de proviene del latín: Ana = de abajo hacia arriba, Lisis = abajo hacia arriba, Lisis = desmembrar, destruir). desmembrar, destruir).

EEs la parte de la química s la parte de la química que tiene como finalidad que tiene como finalidad el estudio de la el estudio de la composición química de composición química de un material o muestra, un material o muestra, mediante diferentes mediante diferentes métodos.métodos.

www.labind.com/main.php?id_area=2

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Química analíticaQuímica analítica

Química analítica

Análisis cualitativo

Análisis cuantitativo

Identifica sustancias presentes

en la muestra

Determina la cantidad de

Sustancia en la muestra

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ANALIZAR Y DETERMINAR ANALIZAR Y DETERMINAR ES DIFERENTEES DIFERENTE

Analizar: Medir parte de los componentes Analizar: Medir parte de los componentes de una muestra o todos ellos.de una muestra o todos ellos.

Determinar: Proceso de medir el analito.Determinar: Proceso de medir el analito. Analito: Sustancias medidas.Analito: Sustancias medidas.

Un análisis puede ser completo o parcial.

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Análisis químico cualitativoAnálisis químico cualitativo

Compuestos Compuestos orgánicosorgánicos

Grupos Grupos funcionales funcionales concretos como concretos como alcohol, aminas, alcohol, aminas, aldehídos, Ester, aldehídos, Ester, acido carboxílico acido carboxílico y éter y éter

Compuestos Compuestos inorgánicosinorgánicos

Separación de iones en Separación de iones en grupos por reacciones grupos por reacciones de precipitación de precipitación selectiva En ambas, selectiva En ambas, los métodos los métodos instrumentales son los instrumentales son los preferidos por ser más preferidos por ser más sensibles y sensibles y específicos. específicos.

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Page 8: Quimica Analitica

Análisis químico Análisis químico cuantitativocuantitativo

1.Muestreo 1.Muestreo Liquido Liquido Representativo SólidosRepresentativo Sólidos GaseosoGaseoso

2.Preparación -Disolución2.Preparación -Disoluciónde la muestra -separación de precipitaciónde la muestra -separación de precipitaciónpara analizarla los componentes electrolisispara analizarla los componentes electrolisis extracciónextracción volatilización volatilización

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Page 10: Quimica Analitica

Esquema general del proceso Esquema general del proceso analíticoanalítico

Planteamiento del problema

Selección del método

Toma y tratamiento de la muestra

Separación y/oconcentración

Identificación, determinación,caracterización

Adquisición y tratamiento de datos

Interpretación de resultados y gestión de la información

RESULTADOS

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EJEMPLO DEL PROCEDIMIENTO EJEMPLO DEL PROCEDIMIENTO ANALITICO TOTALANALITICO TOTAL

PROCEDIMIENTO ANALITICOPROCEDIMIENTO ANALITICO EJEMPLOEJEMPLO

DEFINICION DEL PROBLEMADEFINICION DEL PROBLEMA VERTIDO DE ACEITE EN UN LUGAR PUBLICOVERTIDO DE ACEITE EN UN LUGAR PUBLICO

DEFINICION ANALITICA DEL PROBLEMA Y DEFINICION ANALITICA DEL PROBLEMA Y ESTABLECIMIENTO DE LOS OBJETIVOSESTABLECIMIENTO DE LOS OBJETIVOS

HASTA DONDE HA LLEGADO EL ACEITE EN HASTA DONDE HA LLEGADO EL ACEITE EN EL JARDINEL JARDIN

ELECCION DEL PROCEDIMIENTOELECCION DEL PROCEDIMIENTO EXTRACCION DE MUESTRAS DEL SUELO, EXTRACCION DE MUESTRAS DEL SUELO, SEPARACION Y CUANTIFICACION DE LOS SEPARACION Y CUANTIFICACION DE LOS COMPUESTOS CONTAMINANTESCOMPUESTOS CONTAMINANTES

MUESTREOMUESTREO DE DONDE COGER MUESTRA DE TAMAÑO DE DONDE COGER MUESTRA DE TAMAÑO SIGNIFICATIVO (100 gr)SIGNIFICATIVO (100 gr)

TRATAMIENTO DE LA MUESTRATRATAMIENTO DE LA MUESTRA HOMOGENIZACION Y SUBMUESTREO. HOMOGENIZACION Y SUBMUESTREO. EXTRACCION SOXHLETEXTRACCION SOXHLET

MEDIDAMEDIDA ANALISIS CROMATOGRAFICO DE UNA ANALISIS CROMATOGRAFICO DE UNA ALICUOTA DEL EXTRACTOALICUOTA DEL EXTRACTO

EVALUACION DE LOS RESULTADOSEVALUACION DE LOS RESULTADOS IDENTIFICACION Y CUANTIFICACION DE LOS IDENTIFICACION Y CUANTIFICACION DE LOS ANALITOSANALITOS

CONCLUSIONESCONCLUSIONES ESTAN LAS CONCENTRACIONES POR ESTAN LAS CONCENTRACIONES POR ENCIMA DE LOS LIMITES PERMITIDOS?ENCIMA DE LOS LIMITES PERMITIDOS?

INFORMESINFORMES MEDIDAS QUE HAY QUE TOMAR PARA MEDIDAS QUE HAY QUE TOMAR PARA RESOLVER EL PROBLEMARESOLVER EL PROBLEMA

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HERRAMIENTAS DE LA HERRAMIENTAS DE LA QUIMICA ANALITICAQUIMICA ANALITICA

Reactivos y otras sustanciasReactivos y otras sustancias Pureza de reactivos: Grado reactivoPureza de reactivos: Grado reactivo Grado AnalíticoGrado Analítico Para síntesisPara síntesis Patrón PrimarioPatrón Primario Vida útil de los reactivos. Fechas.Vida útil de los reactivos. Fechas. Manejo de los reactivos: Tapas, Rótulos, Manejo de los reactivos: Tapas, Rótulos,

Limpieza etc.Limpieza etc.

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MEDICIONES DE MASAMEDICIONES DE MASA

Balanza analíticaBalanza analítica Tres, cuatro y cinco cifrasTres, cuatro y cinco cifras Balanzas electrónicas con tara y sin tara. Balanzas electrónicas con tara y sin tara.

Rapidez.Rapidez. Centrar el peso. Proteger de corrosión, Ajustar Centrar el peso. Proteger de corrosión, Ajustar

antes de utilizar. No pesar en caliente. Peso de antes de utilizar. No pesar en caliente. Peso de líquidos. Utilizar pinzas o guantes.líquidos. Utilizar pinzas o guantes.

Balanza GranatariaBalanza Granataria

html.rincondelvago.com

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MANIPULACION EN LA MANIPULACION EN LA PESADAPESADA

Secar la muestra evita efectos Secar la muestra evita efectos de la humedad.de la humedad.

Peso constante mediante un ciclo de Peso constante mediante un ciclo de calentamiento, enfriado y pesado.calentamiento, enfriado y pesado.

Pesa sustanciasPesa sustancias Desecadores y desecantesDesecadores y desecantes Pesada de sólidos higroscopicos y de Pesada de sólidos higroscopicos y de

líquidoslíquidos

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Distinción entre masa y Distinción entre masa y pesopeso

Masa Masa es una medida invariante de la es una medida invariante de la cantidad de la materia de un objeto.cantidad de la materia de un objeto.

PesoPeso es la fuerza de atracción entre es la fuerza de atracción entre un objeto y sus alrededores, un objeto y sus alrededores, principalmente la tierra.principalmente la tierra.

El peso varia según el lugar donde se El peso varia según el lugar donde se pese , la masa siempre es la misma.pese , la masa siempre es la misma.

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FILTRACIÓN Y CALCINACIÓN DE SÓLIDOSFILTRACIÓN Y CALCINACIÓN DE SÓLIDOS

Crisoles sencillos de porcelana y de platino Crisoles sencillos de porcelana y de platino conservan el peso con la temperatura.conservan el peso con la temperatura.

Crisoles para filtración con frita cerámica de Crisoles para filtración con frita cerámica de diferente porosidad. Gooch.diferente porosidad. Gooch.

Preparación de los crisoles antes de análisis.Preparación de los crisoles antes de análisis. Utilización de vació agiliza la filtración.Utilización de vació agiliza la filtración. Filtración por gravedad.Filtración por gravedad. Papel filtro sin cenizas. Diferentes Papel filtro sin cenizas. Diferentes

porosidades.porosidades.

www.rabfis15.uco.es/.../Marco_Inferior.htm Gloria María Mejía Z

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Cristalería volumétricaCristalería volumétrica

Limpieza Calibración de balones, pipetas graduadas y

pipetas volumétricas. Purgar las buretas y las pipetas. Material de vidrio tarado no se seca con

temperatura. Menisco y escala.

tutorialdequimica1oriente.blogspot.com/

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MEDICION DE VOLUMENMEDICION DE VOLUMEN

Unidades de volumenUnidades de volumen Litro= 1 decímetro cúbico. Mililitro y microlitroLitro= 1 decímetro cúbico. Mililitro y microlitro El volumen varia con la temperatura.El volumen varia con la temperatura. La medición fiable de volumen se realiza con una La medición fiable de volumen se realiza con una

pipeta, una bureta, o un matraz aforado. Los pipeta, una bureta, o un matraz aforado. Los matraces aforados son para contener volúmenes. matraces aforados son para contener volúmenes. Las pipetas y las buretas para transferirlos.Las pipetas y las buretas para transferirlos.

Diferentes clases de pipetas.Diferentes clases de pipetas.

ar.kalipedia.com

spanish.alibaba.com/product-free/laboratory-g... Gloria María Mejía Z

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SEGURIDAD EN EL SEGURIDAD EN EL LABORATORIOLABORATORIO

Lavaojos, Extintor de fuegos.Lavaojos, Extintor de fuegos.

Utilizar bata de laboratorio y protección para los ojos.Utilizar bata de laboratorio y protección para los ojos.

No trabajar solo en el laboratorioNo trabajar solo en el laboratorio

No manejar bebidas ni alimentos dentro del laboratorio. No manejar bebidas ni alimentos dentro del laboratorio.

No fumar dentro del laboratorio.No fumar dentro del laboratorio.

webs.um.es/.../lab/seguridad/emergencia.html

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• El vidrio caliente no se distingue del frio. Ojo.El vidrio caliente no se distingue del frio. Ojo.

• Utilizar campana de extracciónUtilizar campana de extracción

• No utilizar sandalias.No utilizar sandalias.

• No desechar los residuos por el desagüe No desechar los residuos por el desagüe

sin tratamiento previo.sin tratamiento previo.

docencia.udea.edu.co/.../03anexos/anexo02.htm Gloria María Mejía Z

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SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SISISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES SI

Cantidad Cantidad físicafísica

Nombre de Nombre de la unidadla unidad

AbreviaturaAbreviatura

MasaMasa KilogramoKilogramo KgKg

LongitudLongitud MetroMetro MM

TiempoTiempo SegundoSegundo SS

TemperaturaTemperatura KelvinKelvin KK

Cantidad de Cantidad de una sustanciauna sustancia

MolMol MolMol

Corriente Corriente electricaelectrica

AmperioAmperio AA

Intensidad Intensidad luminosaluminosa

candelacandela cdcd

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Page 22: Quimica Analitica

TECNICAS DE FILTRACIONTECNICAS DE FILTRACION

Consiste en hacer pasar la

mezcla (líquido y sólido) a

través de un tamiz, cuyos

orificios sean más

pequeños que las

partículas a separar.

Normalmente se utiliza

papel de filtro, placas

filtrantes, membranas de

filtración.

docencia.udea.edu.co/.../practica07.htm

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Calcinación de precipitados. Análisis gravimétricoCalcinación de precipitados. Análisis gravimétrico

DesecaciónCalcinación

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SÓLIDASÓLIDA LÍQUIDALÍQUIDA GASEOSAGASEOSA

Tratamiento muestra brutaSecado

División Pulverización

Homogenización ObtenciónObtención Presión muestraPresión muestra

Separación de fasesSeparación de fases Sin cambio químicoSin cambio químico Con cambio químicoCon cambio químico

Fase sólida Fase sólida Fase gaseosaFase gaseosa AdsorciónAdsorción

Adsorbentes Adsorbentes líquidoslíquidos

Adsorbentes Adsorbentes sólidossólidos

HomogeneizaciónHomogeneización Mezcla en centrífugaMezcla en centrífuga

Pruebas de homogeneidadPruebas de homogeneidad PreconcentraciónPreconcentración PrecipitaciónPrecipitación

SubmuestreoSubmuestreo Por pesadaPor pesada

SubmuestreoSubmuestreoPor pesada o volumenPor pesada o volumen

OBTENCIÓN DE LA MUESTRA: ES SOLIDA LIQUIDA O GASEOSA?OBTENCIÓN DE LA MUESTRA: ES SOLIDA LIQUIDA O GASEOSA?

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Muestras sólidas (transformación en fase líquida)

• Disolución total : destrucción de la materia orgánica o de otros constituyentes de la matriz que puedan interferir en la recuperación del analito. Vía húmeda Fusión Vía seca• Lixiviación: no es necesaria la disolución completa de la muestra

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA PARA LA DETERMINACIÓN DE ANALITOS

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Muestras líquidas (Eliminación de partículas en suspensión y materia orgánica)

Filtración Centrifugación Mineralización Extracción

Disolución por vía húmeda (disolución total)Transformación de la muestra sólida en fase líquida-Sin reacción química: disolución de numerosas sales y compuestosinorgánicos en agua o disoluciones reguladoras.-Con reacción química: la mayor parte de las sustancias necesitande una reacción química para su disolución. Con:

• Ácidos diluidos (en frío o en caliente)• Ácidos concentrados (en frío o en caliente)

• Mezclas de ácidos• Ácidos más otros agentes

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Page 28: Quimica Analitica

DISTINCIONDISTINCION ENTRE MASA Y ENTRE MASA Y PESOPESO

El peso y la masa se relacionan medianteEl peso y la masa se relacionan mediante p=mgp=mg p es el peso de un objeto, m es su masa, p es el peso de un objeto, m es su masa,

y g es la aceleración debida a la y g es la aceleración debida a la gravedadgravedad

Un análisis químico se basa siempre en Un análisis químico se basa siempre en la masa de modo que los resultados no la masa de modo que los resultados no dependen del lugar.dependen del lugar.

Uso del termino “pesada”Uso del termino “pesada”

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Page 29: Quimica Analitica

UNIDADES DE PESO Y DE UNIDADES DE PESO Y DE CONCENTRACIONCONCENTRACION

La masa de una sustancia se expresa en kilogramos (Kg.),gramos (g), miligramos (mg),microgramos (ug),nanogramos (ng),o picogramos (pg).

Para cálculos químicos se emplean las unidades químicas de masa: peso formula gramo; peso molecular gramo; peso equivalente gramo

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Page 30: Quimica Analitica

UNIDADES DE PESO Y DE CONCENTRACION

Masa Molar (M) de una sustancia es la masa en gramos de 1 mol de sustancia

La masa molar se calcula al sumar las masas atómicas de cada uno de los átomos de una formula química.

milimoles. (hacer ejercicios)

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MASAS ATÓMICASMASAS ATÓMICAS

Se toma como referencia, la masa de un átomo de carbono, a la que se asigna el valor de 12 u (unidades de masa atómica).

Así la masa de un átomo de hidrógeno resulta 1 u; y la de un átomo de oxígeno, 16 u

Se llama masa atómica de un elemento a la masa de uno de sus átomos medida en unidades de masa atómica (u)

La masa molecular de un compuesto es la masa de una de sus moléculas medida en unidades de masa atómica (u). Corresponde a la suma de la masa de sus átomos.

Masa atómica es la doceava parte de la masa del carbono doce

Al 2(CO3) 3 Al=27umasC=12 umasO=16 umas luego M =27x2+(12+(16x3))x3=100 umasHCl : H=1 uma Cl=35,5 umas luego M=1+35,5=36,5 umasH2SO4 : H=1 uma S=32 umas O=16 umas luego M=(1x2) +32 +(16x4)=98 umas

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Page 32: Quimica Analitica

FÓRMULA EMPÍRICA Y MOLECULARFÓRMULA EMPÍRICA Y MOLECULAR

Fórmula molecular y representación de algunas moléculas sencillas

O

H HH2O

O

OHH

H2O2

O OCCO2

O OO2

OO

O

O3

C OCO

Las fórmulas moleculares indican el tipo y el número real de átomos que forman la molécula de una sustancia

Las fórmulas que indican solamente el número relativo de átomos de cada tipo presente en una molécula se llaman fórmulas empíricas. Sus subíndices son siempre los números enteros más bajos posibles

A veces ambas fórmulas coincidenGloria María Mejía Z

Page 33: Quimica Analitica

TIPOS DE FÓRMULAS: -FÓRMULA EMPÍRICA solo indica el tipo de elementos que forman la molécula con su símbolo y la proporción en que se encuentran pero no su número exacto.

-FÓRMULA MOLECULAR indica el tipo de elementos que forman la molécula con su símbolo y su número exacto.

-FÓRMULA ESTRUCTURAL indica el tipo de elementos que forman la molécula con su símbolo , su número exacto y los enlaces que hay .

Por ejemplo para el etano su fórmula estructural resumida es CH3-CH3 , su fórmula molecular es C2H6 y su fórmula empírica es (CH3)n

En una molécula, formada por distintos átomos no todos contribuyen igual a la masa total de la molécula, por ejemplo en el ácido clorhídrico( HCl) el átomo de cloro (35,5 umas) contribuye más a la masa molecular (36,5 umas) que el hidrógeno (1 uma). Estas contribuciones se pueden expresar en forma de % y es lo que se llama COMPOSICIÓN CENTESIMAL de una molécula.

100M

nMe=E% .

. Me=masa del elemento n=subíndice del elemento en la fórmulaM=masa molecular o peso fórmula.

En el HCl queda: 74,21005,36

1H 26,97100

5,36

5,35Cl

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Page 34: Quimica Analitica

MolMol

El mol es una unidad de El mol es una unidad de cantidad de materiacantidad de materia. .

Un mol representa la cantidad de masa Un mol representa la cantidad de masa

contenida en moléculas de sustancia. El número contenida en moléculas de sustancia. El número

es conocido como el es conocido como el número de Avogadronúmero de Avogadro

Un mol "pesa" diferente dependiendo de la Un mol "pesa" diferente dependiendo de la

sustancia de que estemos hablandosustancia de que estemos hablando

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Page 35: Quimica Analitica

CONCEPTO DE MOLCONCEPTO DE MOL

Un mol de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que contiene 6,02 . 1023 de sus partículas representativas

La masa de un mol será proporcional a la masa de sus partículas representativas

La masa en gramos de un mol de un elemento o compuesto, es un número igual a su masa atómica o molecular, respectivamente. Si M es la masa atómica (o molecular) del elemento (o compuesto) A :

1 mol de A = M gramos de A

Nº de moles = molecularMasa

)mos(gram

1 molde carbono

1 molde cobre

12 gNA átomosde C

En un mol de distintas muestras hay el mismo número de partículas (NA)

Los átomos de Cu son más pesados que los de C

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Page 36: Quimica Analitica

MolMol El Helio es monoatómico: El Helio es monoatómico:

1 mol de He = 6,022 · 101 mol de He = 6,022 · 102323 átomos de átomos de He. He.

El hidrógeno es biatómico: El hidrógeno es biatómico:

1 mol de H1 mol de H22 = 1 mol = 6,022 × 10 = 1 mol = 6,022 × 102323 moléculas de Hmoléculas de H22..

1 mol de H1 mol de H22 = 2 × 6,022 × 10 = 2 × 6,022 × 102323 = 12,044 · 10 = 12,044 · 102323

átomos de H.átomos de H.Gloria María Mejía Z

Page 37: Quimica Analitica

De todo esto se deduce que un átomo-gramo de

cualquier elemento o una molécula-gramo de

cualquier sustancia contiene igual número de átomos

o moléculas, respectivamente, siendo precisamente

ese número el factor N. El valor de N, determinado

experimentalmente, es de 6,023 x 1023 y es lo que se

conoce como número de Avogadro:

N = 6,023 x 10 23

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Page 38: Quimica Analitica

UN MOL DE MOLÉCULAS : es la cantidad de masa de un compuesto que contiene 6,023 . 1023 moléculas

de dicho compuesto y que expresada en gramos coincide con la masa molecular de dicho compuesto

UN MOL DE ÁTOMOS: es la cantidad de masa de un elemento que contiene 6,023 . 1023 átomosde dicho elemento y que expresada

en gramos coincide con la masa atómica de dicho elemento

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Page 39: Quimica Analitica

RELACIÓN ENTRE ÁTOMO, MOLÉCULA Y MOLRELACIÓN ENTRE ÁTOMO, MOLÉCULA Y MOL

Molécula de ...

un elemento

un compuesto.

1 mol de átomos de Cu es 1 át-g de Cu. En 1 mol hay 6,02 . 1023 átomos de Cu

En 1 mol de átomos de Cu hay 63,55 g de Cu

En 1 mol de moléculas de Al2(SO4)3 hay . . . 2 . 6,02 . 1023 átomos de aluminio3 . 6,02 . 1023 átomos de azufre12 . 6,02 . 1023 átomos de oxígeno

En 1 mol de moléculas de Al2(SO4)3 hay 342,17 g de sustancia

2 átomos de aluminio

3 átomos de azufre

12 átomos de oxígeno

Por ejemplo: Al2(SO4)3

diatómico: H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , Br2 , I2

monoatómico: las del resto de elementos

(cada molécula tiene 2 átomos)

(cada molécula tiene 1 átomo)

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Page 40: Quimica Analitica

Un mol de cualquier gas en CONDICIONES NORMALES (P= 1 atm= 760 mmHg =101300 Pa y T=0ºC=273ºK) ocupa siempre un volumen de 22,4 l.Un mol de cualquier sustancia gaseosa medido en las mismas condiciones de presión y temperatura ocupa el mismo volumen. A este volumen se le denomina VOLUMEN MOLAR.

GAS PERFECTO : es aquel gas en el que no existe interacción entre las partículas que lo forman.Esto ocurre sobretodo a altas temperaturas, bajas presiones y grandes volúmenes donde las partículas que forman el gas están muy separadas unas de otras y en estas condiciones la ecuación P.V=n.R.T da resultados exactos, en otras condiciones da resultados bastante aproximados pero no totalmente exactos

LEY DE LOS VOLÚMENES DE REACCIÓN. Gay-Lussac Cuando una sustancia es gaseosa, resulta mucho más sencillo medir su volumen que su masa, es por esto, que se intentó encontrar una relación entre los volúmenes de las sustancias que intervienen en una reacción química cuándo estas son gaseosas. Gay - Lussac formuló la siguiente ley:

"La relación que existe entre los volúmenes, medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, de los gases que se forman o consumen en una reacción química es una relación de números enteros sencillos".

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Page 41: Quimica Analitica

CONCEPTOS ELEMENTALESCONCEPTOS ELEMENTALES

Soluciones.Soluciones.

Una solución es una mezclaUna solución es una mezcla homogéneahomogénea de dos o mas de dos o mas sustancias. sustancias.

La sustancia disuelta se denomina solutoLa sustancia disuelta se denomina soluto

Donde se disuelve, solvente.Donde se disuelve, solvente. La concentración de una solución expresa la relación La concentración de una solución expresa la relación

de la cantidad dede la cantidad de solutosoluto a la cantidad dea la cantidad de solvente.solvente.

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Page 42: Quimica Analitica

PRINCIPALES CLASES DE PRINCIPALES CLASES DE SOLUCIONESSOLUCIONES

SOLUCIONSOLUCION SOLVENTESOLVENTE SOLUTOSOLUTO EJEMPLOSEJEMPLOS

GaseosaGaseosa GasGas GasGas AireAire

LiquidaLiquida LiquidoLiquido LiquidoLiquido Alcohol en Alcohol en AguaAgua

LiquidaLiquida LiquidoLiquido GasGas OO22 en H en H22OO

LiquidaLiquida LiquidoLiquido SolidoSolido NaCl en NaCl en HH22OO

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Page 43: Quimica Analitica

MEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN EN DISOLUCIONESMEDIDA DE LA CONCENTRACIÓN EN DISOLUCIONES

Se utiliza el término concentración para describir la cantidad de soluto disuelto en una cantidad de disolución dada

Se puede expresar cuantitativamente indicando el porcentaje en masa del soluto, es decir, los gramos de soluto contenidos en 100 g de disolución.

Se suele expresar la concentración en función del número de moles contenidos en un litro de disolución. Es la llamada molaridad y se representa por M

Molaridad =Número de moles de soluto

Volumen en litros de disolución

Preparación de una disolución 0,5 M de un soluto en agua

1. Añadir 0,5 moles del soluto en un matraz de 1 que contenga agua hasta la mitad2. Agitar cuidadosamente el matraz para que el soluto se disuelva3. Añadir más agua al matraz hasta alcanzar exactamente la marca de 1

Las concentraciones de gases muy pequeñas se miden en partes por millón (p.p.m)

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Page 44: Quimica Analitica

CONCENTRACION DE LAS CONCENTRACION DE LAS SOLUCIONESSOLUCIONES

Peso formula gramo (pfg): es la suma Peso formula gramo (pfg): es la suma de los pesos de los átomos que de los pesos de los átomos que forman una molécula.forman una molécula.

Formalidad o concentración formal: (F)Formalidad o concentración formal: (F)

F = pfg/L de soluciónF = pfg/L de solución

Molaridad o concentración molar : (M)Molaridad o concentración molar : (M)

M = moles de soluto/L de soluciónM = moles de soluto/L de solución

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Page 45: Quimica Analitica

CONCENTRACION DE LAS CONCENTRACION DE LAS SOLUCIONESSOLUCIONES

Normalidad (N) : Numero de equivalentes de Normalidad (N) : Numero de equivalentes de soluto contenidos en un Litro de solución.soluto contenidos en un Litro de solución.

N = N = # equivalentes / L solucion# equivalentes / L solucion

Titulo: Peso de la sustancia (generalmente Titulo: Peso de la sustancia (generalmente miligramos) que reacciona con 1 ml del miligramos) que reacciona con 1 ml del reactivo.reactivo.

Partes por millon (ppm) = Partes por millon (ppm) =

peso de soluto/peso de solucion *10peso de soluto/peso de solucion *1066

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Page 46: Quimica Analitica

Equivalente gramo de un elemento es la cantidad del mismo que se combina o reemplaza a un átomo-gramo de hidrógeno

Por ejemplo, en la formación del hidruro de hierro (III): 2 Fe + 3 H2 2 FeH3

1 eq de Fe = 1/3 masa atómica de Fe2 · 55,85 g de Fe

6 g de H=

1 eq de Fe

1 eq de H

EQUIVALENTE

Masa atómica

valenciaPara un elemento en general, se cumple que 1 eq =

*Para un ácido la valencia es el número de hidrógenos ácidos que posee.

*Para una base la valencia es el número de OH que posee.

*Para un sal la valencia es el resultado de multiplicar la carga de los iones que la forman.

*En reacciones rédox, la valencia es el número de electrones que gana o pierde esa sustancia o ese elemento.

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Page 47: Quimica Analitica

Se puede calcular de muchas formas diferentes la concentración de una disolución.

Indica los gramos de soluto en 100 gramos de

disoluciónPorcentaje

en masa% masa =

g soluto

g disoluciónx 100

MolaridadIndica los moles de soluto en 1 litro de

disolución

M =moles de soluto

litros de disolución

NormalidadIndica el nº de eq de soluto en 1 litro de

disolución

N =eq de soluto

litros de disolución

NORMALIDAD=MOLARIDAD/VALENCIA

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Page 48: Quimica Analitica

Densidad

Es la relación entre la masa y el volumen de un fluido

Se expresa como: m / v Sus unidades son:

gr / cm3 = gr / mlkg / lt = 1000 g / m3

lb / pie3

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Page 49: Quimica Analitica

Densidad La densidad de los líquidos a menos que se

manejen a presiones muy elevadas no presenta variaciones significativas

Los valores de densidad para líquidos se encuentran en tablas

La densidad del agua a 20ºC @ 14.7 psi es 1 gr / cm3 ó 1000 kg / m3

• La densidad de los gases depende de la temperatura y presión de operación

• Para los gases ideales se puede calcular utilizando: P

R0 . M . T

• R0 = Constante universal de los gases

• M = Peso molecular del gas

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Page 50: Quimica Analitica

Densidad relativa Conocida tambien como peso

específico Es la relación entre las densidades de

dos fluidos diferentes a la misma temperatura

Generalmente para líquidos se utiliza el agua a 20 ºC como referencia

Para gases se utiliza el aire como referencia a 20 ºC @ 1 atm.

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Page 51: Quimica Analitica

CONCENTRACION DE LAS CONCENTRACION DE LAS SOLUCIONESSOLUCIONES

Densidad y peso especifico: La Densidad y peso especifico: La densidad mide la masa por unidad de densidad mide la masa por unidad de volumen .Se expresa en g /mlvolumen .Se expresa en g /ml

El peso especifico o Densidad especifica El peso especifico o Densidad especifica es la relación entre la masa de esa es la relación entre la masa de esa sustancia y la masa de un volumen sustancia y la masa de un volumen igual de agua a 4ºC. Es adimensional.igual de agua a 4ºC. Es adimensional.

El agua a 4ºC tiene una densidad de El agua a 4ºC tiene una densidad de 1g/ml. 1g/ml.

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Page 52: Quimica Analitica

CONCENTRACION DE LAS CONCENTRACION DE LAS SOLUCIONESSOLUCIONES

PARTES POR MILLON Es una parte de PARTES POR MILLON Es una parte de algo en un millón de partes. Se utiliza algo en un millón de partes. Se utiliza para expresar concentraciones de para expresar concentraciones de muy bajo rango o muy diluidamuy bajo rango o muy diluida

ppm = peso de soluto/peso de ppm = peso de soluto/peso de soluciónsolución ** 101066

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Page 53: Quimica Analitica

Los coeficientes en una ecuación química indican la proporción en moles o en moléculas, NO EN GRAMOS

Dado que la masa de un mol de cualquier sustancia es un número de gramos igual a su masa molecular, la relación

2 moles CO + 1 mol O2 2 moles CO2 se traduce en:

2 . 28 g CO + 1 . 32 g O2 2 . 44 g CO2

Es decir, la proporción en masa es:

56 g CO + 32 g O2 88 g CO2

La masa de las sustancias que reaccionan, es igual a la masa de los productos formados, de acuerdo con la ley de conservación de la masa

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Page 54: Quimica Analitica

REACCIONES Y ECUACIONES QUÍMICAS:

REACTIVOS (transformación)

formación de nuevos enlaces

reagrupamientoruptura de

enlaces

N2 + 3H2 2NH3

REACTIVOS PRODUCTOS

Una ecuación química está ajustada si se conserva el nº de átomos en los dos miembros de la ecuación. Para ajustarla se utilizan los

coeficientes estequiométricos

PRODUCTOS

Una ecuación química indica de forma simbólica los cambios que tienen lugar en una reacción química. Presentan la siguiente forma:

En toda reacción química se cumple el principio de conservación de la masa y el principio de conservación de las cargas eléctricas, para ello, la reacción

química debe estar AJUSTADA

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Page 55: Quimica Analitica

Funciones pFunciones p

Forma de expresar la concentración Forma de expresar la concentración de una especie en términos de su de una especie en términos de su función p o valor p. función p o valor p.

Este valor es el logaritmo negativo Este valor es el logaritmo negativo en base 10 de la concentración molar en base 10 de la concentración molar de la especie. Asi para la especie Xde la especie. Asi para la especie X

pX = -log[X]pX = -log[X]

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Page 56: Quimica Analitica

Funciones pFunciones p

Los valores p tienen la Los valores p tienen la ventaja de permitir expresar ventaja de permitir expresar con números positivos con números positivos pequeños concentraciones pequeños concentraciones que varían en 10 o mas que varían en 10 o mas ordenes de magnitud.ordenes de magnitud.

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Page 57: Quimica Analitica

Funciones pFunciones p Ejemplo:Ejemplo: Calcule el valor p de cada ion en una Calcule el valor p de cada ion en una

disolución que es 2.00 x 10disolución que es 2.00 x 10-3-3 M en NaCl y M en NaCl y 5.4 x 105.4 x 10-4-4M en HCl.M en HCl.

pH = -log[HpH = -log[H++]= -log(5.4 x 10]= -log(5.4 x 10-4-4 ) = 3.27 ) = 3.27 pNa = -log(2.00 x 10pNa = -log(2.00 x 10-3-3) = 2.699) = 2.699 La concentración total de ClLa concentración total de Cl-- es la suma de es la suma de

las concentraciones de los dos solutos:las concentraciones de los dos solutos: [Cl[Cl--]=]=2.00 x 102.00 x 10-3 -3 M + 5.4 x 10M + 5.4 x 10-4-4 M= M=

2.54x102.54x10-3-3

pCl = -log2.54 x 10pCl = -log2.54 x 10-3-3= 2.595= 2.595Gloria María Mejía Z

Page 58: Quimica Analitica

EjercicioEjercicio Calcule la concentración molar del HNOCalcule la concentración molar del HNO33

(63g/mol) de una disolución que tiene (63g/mol) de una disolución que tiene una densidad relativa de 1.42 y es una densidad relativa de 1.42 y es 70.5% (p/p) de HNO70.5% (p/p) de HNO33..

Los g de acido por L de disolucion Los g de acido por L de disolucion concentrada son: concentrada son:

g HNOg HNO3 3 = = 1.42 Kg de reactivo 1.42 Kg de reactivo x x 101033g de reactivo g de reactivo x x

L de reactivo L de reactivo Kg de reactivoL de reactivo L de reactivo Kg de reactivo

70.5g HNO70.5g HNO33 = = 1001g HNO1001g HNO33

100g de reactivo L de reactivo100g de reactivo L de reactivo

[HNO[HNO33]= ]= 1001g HNO1001g HNO3 3 x x 1 mol HNO1 mol HNO3 = 3 = 15.9 mol HNO15.9 mol HNO33 = = 16M16M

L reactivo 63.0 g de HNOL reactivo 63.0 g de HNO33 L de reactivo L de reactivoGloria María Mejía Z

Page 59: Quimica Analitica

RELACIONES VOLUMETRICAS RELACIONES VOLUMETRICAS SOLUCION DILUYENTESOLUCION DILUYENTE

HCl 1:4HCl 1:4 Cuatro volúmenes de H Cuatro volúmenes de H22O O por cada uno de HCl concentrado.por cada uno de HCl concentrado.

HH22SOSO4 4 uno a uno en agua.uno a uno en agua.

HNOHNO33 :HCLO :HCLO4 4 1:51:5

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Page 60: Quimica Analitica

REACCION QUIMICAREACCION QUIMICA

Una Una Reacción químicaReacción química es un es un proceso en el cual una proceso en el cual una sustancia (o sustancias) sustancia (o sustancias) desaparece para formar una desaparece para formar una o más sustancias nuevaso más sustancias nuevas..

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Page 61: Quimica Analitica

ESCRITURA DE LAS ESCRITURA DE LAS ECUACIONES QUIMICASECUACIONES QUIMICAS

Las ecuaciones químicas son el modo Las ecuaciones químicas son el modo de representar a las reacciones de representar a las reacciones químicas.químicas.

Una ecuación química utiliza símbolos Una ecuación química utiliza símbolos químicos para mostrar que sucede en químicos para mostrar que sucede en una reacción química.una reacción química.

Los símbolos son las flechas y el Los símbolos son las flechas y el signo +signo +

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Page 62: Quimica Analitica

ESCRITURA DE LAS ECUACIONES QUIMICASESCRITURA DE LAS ECUACIONES QUIMICAS

Por ejemplo el hidrógeno gas (HPor ejemplo el hidrógeno gas (H22) puede reaccionar ) puede reaccionar con oxígeno gas (Ocon oxígeno gas (O22) para dar agua (H) para dar agua (H220). La 0). La ecuación química para esta reacción se escribe:ecuación química para esta reacción se escribe:

HH22 + O + O22 H H22OO

-El "+" se lee como "reacciona con"-El "+" se lee como "reacciona con"-La flecha significa "produce".-La flecha significa "produce".-Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha -Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha

representan las sustancias de partida representan las sustancias de partida denominadas reactivos.denominadas reactivos.

-A la derecha de la flecha están las formulas -A la derecha de la flecha están las formulas químicas de las sustancias producidas químicas de las sustancias producidas denominadas productos.denominadas productos.

-Los números al lado de las formulas son los -Los números al lado de las formulas son los coeficientes (el coeficiente 1 se omite).coeficientes (el coeficiente 1 se omite).

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Page 63: Quimica Analitica

ESCRITURA DE LAS ESCRITURA DE LAS ECUACIONES QUIMICASECUACIONES QUIMICAS

Para proporcionar información Para proporcionar información adicional los químicos indican el adicional los químicos indican el estado físico de los reactivos y estado físico de los reactivos y productos por medio de las letras productos por medio de las letras gg, , ll y y s.s.

2 2 COCO(g) + (g) + O2O2(g) 2(g) 2CO2CO2(G)(G)

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Page 64: Quimica Analitica

TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS. TIPOS DE REACCIONES QUÍMICAS.

1)Reacción de síntesis: cuando dos sustancias se unen para dar una: A+B → C Por ejemplo: 2Fe +O2 → 2FeO CaO+H2O → Ca(OH)2 CaO+CO2 → CaCO3 2H2+O2 → 2H2O

2)Reacción de descomposición: justo al contrario que la anterior, una sustancia se descompone en varias A → B+C Por ejemplo H2CO3 → CO2+H2O el ácido carbónico es muy inestable y tiende a descomponerse espontáneamente K ClO3 → K Cl+O2

3)Reacción de sustitución:Un átomo de un compuesto sustituye a un átomo de otro. AB + X → XB + A Dentro de este tipo hay algunas típicas como:- 2HCl +Zn → Zn Cl2 + H2

-CuSO4+Zn → ZnSO4+Cu- Cl2+ NaBr → NaCl +Br2

4)Doble descomposición o doble sustitución: es AB+ XY → AY + XB AgNO3+NaCl → NaNO3+AgCl-Un caso típico y muy importante son las REACCIONES ÁCIDO-BASE: ácido+base=sal+agua H Cl +NaOH→ NaCl +H2O

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Page 65: Quimica Analitica

En una reacción de combustión, el oxígeno reacciona con otra sustancia, desprendiéndose gran cantidad de energía, a menudo en forma de luz y calor

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

El mechero se enciende cuando el gas que contiene reacciona con el oxígeno del aire

5)Reacción de oxidación-reducción: Un átomo de alguna de las sustancias que reaccionan cede electrones a un átomo de otra de las sustancias que reaccionan.*Se dice que una sustancia se oxida si pierde electrones.*El átomo o grupo de átomos que en una reacción redox cede electrones (se oxida) es el agente reductor ya que proboca la reducción de otra sustancia que toma esos electrones.*Se dice que una sustancia se reduce si gana electrones.*El átomo o grupo de átomos que en una reacción redox gana electrones (se reduce) es el agente oxidante ya que hace que otra sustancia se oxide al quitarle electrones.

La combustión completa de un compuesto orgánico siempre da dióxido de carbono y agua

La combustión completa de un compuesto orgánico siempre da dióxido de carbono y agua

2KMnO4 +16 H Cl → 2 MnCl2 +5 Cl2 +8H2O +2KCl

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Page 66: Quimica Analitica

REACCIONES ENDOTÉRMICAS Y EXOTÉRMICASREACCIONES ENDOTÉRMICAS Y EXOTÉRMICAS

Una reacción es exotérmica si en el transcurso de la misma se libera energía

Una reacción es endotérmica si en el transcurso de la misma se absorbe energía

CH4 + 2 O2

E 0

CO4 + 2 H2O

Transcurso de la reacción

Ene

rgía

, U

2 O3

E 0

3 O2

Transcurso de la reacción E

nerg

ía, U

ReacciónexotérmicaCaliente

Reacciónendotérmica

Frío

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Page 67: Quimica Analitica

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O 3 O2 (g) 2 O3 (g)

Para romper un enlace, hay que aportar una cantidad de energía llamada energía de enlace

Cuanto más fuerte es el enlace, mayor es su energía de enlace

Dependiendo de la fuerza de los enlaces que se rompen y de los enlaces que se forman, las reacciones serán endotérmicas o exotérmicas

Una reacción es endotérmica si la energía aportada para romper enlaces es mayor que la energía liberada al formarse nuevos enlaces

Una reacción es exotérmica si la energía aportada para romper enlaces es menor que la energía liberada al formarse nuevos enlaces

Reactivos

Enlaces rotos

Productos

Transcurso de la reacción

Ene

rgía

E1

E2

Energía neta absorbida

Productos

Enlaces rotos

Energía neta desprendida

C

O

ReactivosTranscurso de la reacción

Ene

rgía

HE1

E2

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