1. Introducción a la Química analítica

Universidad del Atlán/co

[email protected]

INTRODUCCIÓN A LA QUÍMICA ANALÍTICA

ü  Química analí/ca y análisis químico. ü  División de la química analí/ca. ü  Cons/tuyentes de una muestra analí/ca. ü  División de la química analí/ca ü  Métodos analí/cos. ü  Reacciones por vía seca y reacciones por vía húmeda. ü  Tamaño de la muestra. ü  Análisis fraccionado y análisis sistemá/co. ü  Clasificación de los ca/ones y los aniones en grupos analí/cos. ü  ¿Cómo resolver un problema analí/co?

Universidad del Atlán/co Lic. Evert Mendoza Colina Msc.

QUÍM

ICA ANALÍTICA

Química analí/ca •  La Química Analí8ca puede definirse como la ciencia que

desarrolla y mejora métodos e instrumentos para obtener información sobre la composición y naturaleza química de la materia.

•  Los ámbitos de aplicación del Análisis Químicos son muy importantes y variados, a con/nuación presentamos algunos de estos ámbitos:

6 marzo 2013

2

! !

!"#$%&%'#'%()*+,*#"-.)/$*012/+/$*#)#"32%'/$4

!!!!! "#$%&'(%)!*+,(-(%!./01&*+,/&'(%!2!1(#3*+,/&'(%4

!!!!! 56%,/3*76,0#7%)!89,&'(%!:7%97',/(%'89&'(%;<!7#7',/(=3>*&'(%<!!!!!!!!!!!!!! '/(*0,(./$?&'(%<!/0-&(=3>*&'(%<!7,'4

! !

!"#$%&%'#'%()*+,*#"-.)/$*012/+/$*#)#"32%'/$4

!!!!! "#$%&'(%)!*+,(-(%!./01&*+,/&'(%!2!1(#3*+,/&'(%4

!!!!! 56%,/3*76,0#7%)!89,&'(%!:7%97',/(%'89&'(%;<!7#7',/(=3>*&'(%<!!!!!!!!!!!!!! '/(*0,(./$?&'(%<!/0-&(=3>*&'(%<!7,'4


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Importancia de la química analí/ca

6 marzo 2013

3 Universidad del Atlán/co Lic. Evert Mendoza Colina Msc.

QUÍM

ICA ANALÍTICA


6 marzo 2013

4


QUÍM

ICA ANALÍTICA


6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA


6 marzo 2013

6


QUÍM

ICA ANALÍTICA


6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA


6 marzo 2013

8


QUÍM

ICA ANALÍTICA


6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Obje/vos de la química analí/ca

•  El obje/vo de la Química Analí/ca es llegar a comprender los dis/ntos equilibrios en disolución, así como sus interacciones, y aplicar estos conocimientos al análisis cualita/vo y cuan/ta/vo. Dentro del análisis cuan/ta/vo se estudian principalmente los métodos gravimétricos y volumétricos, haciendo también una introducción a los métodos instrumentales.

•  En las prác/cas de laboratorio el alumno debe adquirir las destrezas manuales para manejar las técnicas normalmente aplicadas en los laboratorios de Química Analí/ca. Asimismo debe habituarse a la elaboración de un cuaderno de laboratorio.

6 marzo 2013

10


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Métodos de la química analí/ca

•  Dentro de la Química Analí/ca también pueden diferenciarse diversas áreas según la información que se desea obtener. Así, la Química Analí8ca Cualita8va se centra en iden/ficar la presencia o ausencia de un analito, mientras que la Química Analí8ca Cuan8ta8va desarrolla métodos para determinar su concentración.

6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA


•  Métodos clásicos, que se basaban en propiedades químicas del analito. Se incluyen las gravimetrías, las volumetrías y los métodos de análisis cualita/vo clásico.

6 marzo 2013

12


QUÍM

ICA ANALÍTICA


•  Métodos instrumentales, basados en propiedades químico-‐`sicas. La clasificación de los métodos instrumentales se realiza con base a la propiedad que se mide (espectros-‐cópicos, electroanalí/cos, térmicos...).

6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA


•  Métodos de separación. Se incluyen en este grupo los métodos cuya finalidad es la separación de compuestos para eliminar las interferencias y facilitar las medidas.

6 marzo 2013

14


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Métodos de separación de especies

6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Las reacciones analí/cas

•  Reacciones por vía seca, se basan en las diferentes propiedades de las sustancias relacionadas con su fusibilidad, vola/lidad, poder de coloración a la llama, poder de reducción y oxidación, descomposición térmica, reac/vidad entre sólidos, etc. Se explican sobre muestras sólidas o sobre productos procedentes de evaporar a sequedad en baño maría.

6 marzo 2013

16


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Las reacciones analí/cas

•  Reacciones por vía húmeda, este /po de ensayos se basa en las reacciones químicas que se producen entre una disolución en la cual se desea iden/ficar o reconocer la presencia de una sustancia o componente para formar otros compuestos con caracterís/cas y propiedades conocidas (Disoluciones).

6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA

¿Cómo resolver un problema analí/co?

•  La definición del problema es la primera etapa, en ella se plantea el /po de análisis que se necesita y la escala de trabajo.

•  Tras ello, debe realizarse la elección del método analí/co, aspecto clave para una resolución adecuada del problema. Una vez elegido el método, se procede a su ejecución.

•  Posteriormente, se pasa a valorar los resultados obtenidos para establecer si el problema ha sido resuelto de forma sa/sfactoria. Si no es así, se debería reiniciar el proceso analí/co y replantear el problema.

6 marzo 2013

18


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Desarrollo prác/co del método

•  Las operaciones previas o preliminares, pueden descomponerse en dos subetapas. En la primera, se realiza una toma de muestra representa/va del material a analizar.

•  En la segunda, se lleva a cabo una transformación de la muestra o parte de la misma, de forma que la especie o especies químicas de interés pasen a una forma medible inequívocamente.

•  Esta transformación, de ser necesaria, podría requerir etapas de separación de sustancias interferentes y etapas de reacción química que hagan más sensible y específica la medición de la señal debida al analito.

6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Desarrollo prác/co del método

•  En la etapa de adquisición de datos /ene cada vez más importancia la instrumentación analí/ca. El proceso de medida instrumental básico puede separarse en tres etapas: la generación de un flujo de energía, la interacción de este flujo con la muestra y la medición y procesado de la señal procedente de la muestra.

•  Por úl/mo, la etapa de tratamiento de datos consiste en el procesado matemá/co de los datos para obtener unos resultados que den el valor más probable de la información buscada, así como la incer/dumbre que la acompaña.

6 marzo 2013

20


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Unidades de concentración de soluciones

•  Una solución se define como una mezcla ín/ma y homogénea de dos o más sustancias. Estas sustancias pueden hallarse en forma de átomos (como el cobre y el zinc que forman el latón), iones (como el cloruro de sodio disuelto en agua) o moléculas (como el azúcar de mesa disuelta en agua). En las soluciones verdaderas, la mezcla es ín/ma hasta el nivel de átomo, iones o moléculas individuales.

•  Los componentes de una solución reciben nombres especiales. La sustancia que se disuelve ( o la que está en menor can/dad) se llama soluto (sto). El componente cuyo estado `sico se conserva (o la sustancia presente en mayor can/dad) es el solvente (ste).

6 marzo 2013

21 Universidad del Atlán/co Lic. Evert Mendoza Colina Msc. 22

6 marzo 2013

Tipos de soluciones Soluto Disolvente Solución Ejemplo

Gas Gas Gas Aire (O2 en N2)

Gas Líquido Líquido Bebidas carbonatadas (CO2 en H2O), piscina (Cl2 en H2O)

Líquido Líquido Líquido Vodka (etanol en H2O), vinagre (Ácido acé/co en H2O)

Líquido Sólido Sólido Amalgama dental para empaste (Hg(l) en Ag(s))

Sólido Líquido Líquido Salina (NaCl en H2O), azúcar en H2O

Sólido Sólido Sólido Oro de 14 quilate (Ag en Au), acero (carbono en hierro)


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Expresiones de la concentración

•  La concentración de una solución es una medida de la can/dad de soluto que hay en una can/dad específica de disolvente.

•  Entre las unidades más usadas tenemos: fracción molar, porcentaje en masa y volumen, molaridad, molalidad, normalidad.

6 marzo 2013


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Fracción molar

•  La fracción molar para las soluciones se define igual que para los gases: la fracción molar de un componente A (XA) de una solución es la relación que hay entre el número de moles de A en la solución (nA) y la suma de los números de moles de todos los componentes de la solución.

•  La suma de la fracción molar de A y la fracción molar de B, siempre será igual a la unidad.

6 marzo 2013

24

XA= nA

nA + nB + … XB=

nB nA + nB + …

XA + XB = 1


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Ejemplo

•  Calcular las fracciones molares de benceno (XB) y del tolueno (XT) en una mezcla de 0.884 moles de benceno y 1.657 moles de tolueno.

6 marzo 2013

25

XB= nB

nB + nT

XT= nT

nB + nT

XB= 0.884 moles

0.884moles + 1.657moles = 0.348

XT= 1.657 moles

0.884moles + 1.657moles = 0.652

XB + XT = 1 0.348 + 0.652 = 1


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Porcentaje masa masa

•  El porcentaje en masa, es la relación que hay entre la masa del soluto y la masa de la solución, expresada en porcentaje.

•  Ejemplo: Calcule el porcentaje en masa de 1.4 g de azúcar de caña en 50 .0 g de jarabe de azúcar (azúcar + agua) y 9.2 g de azúcar disueltos en 105 g de agua.

6 marzo 2013

26

%m/m= msto

msto + mste x 100%

%m/m= 1.4 g azúcar 50.0 g Jarabe x 100%

%m/m= 9.2 g azúcar 9.2 g + 105 g

x 100%

= 2.8 %

= 8.1 %


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Porcentaje volumen volumen

•  El porcentaje en volumen, es la relación que hay entre el volumen del soluto y el volumen de la solución, expresada en porcentaje.

•  Ejemplo: Cuando se mezclan 50.00 mL de H2O con 50.00 mL

de etanol C2H5OH, el volumen final es solamente 96.54 mL. Calcular el porcentaje en volumen de cada líquido.

6 marzo 2013

27

%m/m= Vsto Vsln

x 100%

%V/V= 50.00 mL H2O 96.54 mL sln x 100%

%V/V= 50.00 mL C2H5OH 96.54 mL sln

x 100%

= 51.79 %

= 51.79 %


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Molaridad (M)

•  Se define como el número de moles de soluto por litro de solución, es decir, M = n/L. Por ejemplo, si se disuelven 1.84 moles de glucosa en suficiente can/dad de agua para obtener 5.45 L de solución, M = (1.84 moles)/(5.45 L) = 0.338 moles/L.

•  Ejemplo: ¿Cuál es la molaridad de una solución preparada disolviendo 9.52 g de NaCl en agua suficiente para obtener 575 mL de solución?

6 marzo 2013

28

M = msto

Pmsto x Vsln M =

9.52 g 58.4 g/mol x 0.575 L

M = 0.284 mol/L


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Preparación de soluciones molares

•  Describe cómo preparar 500.0 mL de una solución 6.00 M de NaOH a par/r de NaOH sólido.

•  Una vez efectuado los cálculos, prepara la solución, siguiendo los pasos:

a.  Pesa 120 g de NaOH en un recipiente apropiado. b.  Transfiérelo a un matraz aforado de 500 mL, parcialmente

lleno con agua des/lada y agita para disolver. c.  Por úl/mo completa hasta el aforo con agua des/lada.

6 marzo 2013

29

msto= x 0.500 L x 6.00 mol 1 L 1 mol

40.0 g msto= 120 g


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Uso de soluciones molares

•  ¿Cuántos mililitros de una solución de HCl 12.0 M se deben emplear para obtener 0.480 mol de HCl?

•  ¿Cuántos gramos de HCl hay en 15.0 mL de una solución de HCl 12.0 M?

6 marzo 2013

30

Vsln= x 0.480 mol x 1 L 12 mol 1 L

1000 mL Vsln= 40 mL

msto= x 15.0 mL x 1 L 1000 mL 1 L

12 moles

msto= 6.56 g

x 1 mol 36.45 g


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Preparación de soluciones por dilución

•  Una muestra de una solución de concentración conocida se puede diluir con agua para preparar una solución de cualquier concentración que se desee que sea menor que la concentración de la solución original.

•  En los cálculos de diluciones se pueden emplear cualesquiera unidades de volumen en V1 y V2 y cualesquiera unidades de concentración en C1 y C2, pero no se debe cambiar de unidad durante los cálculos.

6 marzo 2013

31

M = nsto Vsln

C1 = n1 V1

C2 = n2 V2

n1 = C1 x V1 n2 = C2 x V2 C2 x V2 C1 x V1 = n1 = n2


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Dilución

•  ¿Cuántos mililitros de una solución de sal al 5.00% se deben emplear para preparar 750 mL de una solución al 1.00% de la misma sal?

6 marzo 2013

32

V1 = ? C1 = 5.00% V2 = 750 mL C2 = 1.00%

C2 x V2 C1 x V1 =

1.00% x 750 mL 5.00% x V1 =

V1 = 150 mL


QUÍM

ICA ANALÍTICA

Dilución

•  ¿Cuántos mililitros de una solución de KCl 2.00 M se deben emplear para preparar 500 mL de una solución 0.100 M de KCl?

6 marzo 2013

33

V1 = ? C1 = 2.00 M V2 = 500 mL C2 = 0.100 M

C2 x V2 C1 x V1 =

0.100 M x 500 mL 2.00 M x V1 =

V1 = 25 mL

Date post:	15-Jan-2016
Category:	Documents
Upload:	marianella-tellez
View:	253 times
Download:	0 times

1. Introducción a la Química analítica

Documents