Modulo Quimica Analitica Licenciatrura - Ajustado Por Lombana.

TABLA DE CONTENIDO

Contenido31Aspectos generales del MDULO

31.1Ficha Tcnica Del Mdulo

42objetivos de aprendizaje

53justificacin

64mapa conceptual de las unidades de aprendizaje

75unidades de aprendizaje

75.1Unidad de Aprendizaje I: (Ttulo de la Unidad)

75.1.1Contenidos Declarativos:

75.1.2Contenidos Procedimentales

75.1.3Contenidos Actitudinales

75.1.4Lecturas recomendadas

85.1.5Desarrollo del Contenido

96Referentes

107Tablas de Operacionalizacin

IntroduccinLa Qumica Analtica es una asignatura de las ciencias bsicas del Programa de Licenciatura en Ciencias Naturales y Educacin Ambiental, trata de la deteccin de la naturaleza y de la medida de las cantidades de las diversas sustancias presentes en un material. Aunque la Qumica Analtica es una rama de la qumica muy antigua, ha tenido una expansin muy rpida en las ltimas dcadas, este desarrollo ha sido motivado en gran parte por las necesidades inherentes a la rpida expansin y globalizacin de la economa industrial y tambin al desarrollo intenso de programas de investigacin en las diversos campos. El anlisis cuantitativo es indispensable en una amplia variedad de operaciones tcnicas y comerciales, es la base del desarrollo del control de calidad de procesos, es la base del desarrollo investigativo, ambiental, tcnico y comercial de la industria agrcola, de alimentos, minera, metalurgia, suministro de aguas, tratamientos residuales, aprovechamiento de desperdicios, etc. No hay ningn material relacionado con la vida moderna en que la qumica analtica no tome parte puesto que comprende la separacin, identificacin y determinacin de las cantidades relativas de los componentes que forman una muestra de materia. Para entender y manejar la qumica analtica se debe tener suficiente conocimiento matemtico y fsico, se debe ser curioso, escptico y escrupulosamente honesto, se debe ser paciente, ingenioso y perseverante, ya que es un campo que requiere y exige los mejores esfuerzos de un profesional bien formado. Esta asignatura busca brindar al estudiante un enfoque profundo desde el punto de vista de las diferentes ramas de la qumica analtica y establecer un acercamiento entre el estudiante y la Qumica del entorno, mostrando las necesidades que tiene el medio ambiente de la participacin de ste en el anlisis, evaluacin y solucin de problemas ambientales.1 Aspectos generales del MDULO1.1 Ficha Tcnica Del Mdulo

Asignatura:Qumica Analtica

ColaboradoresJos Joaqun Pinedo Hernndez Siday Mara Marrugo Madrid

Ivan Urango

Mauro Lombana

Derechos de autorUniversidad de Crdoba

Versin2013

Basado en el diseo de mdulos por competencias de la Doctora Nohemi Carrascal Torres, Depto. de Psicopedagoga

2 objetivos de aprendizaje

Analizar los conceptos cientficos de la qumica, desarrollando en el estudiante la capacidad de discernir sobre los principios, reacciones, clculos, aplicaciones y tcnicas de la qumica analtica.

Al cursar y aprobar la asignatura el estudiante estar en capacidad de analizar los elementos constitutivos de la qumica aplicada a los conceptos ambientales actuales y como es su participacin en la interpretacin de resultados.

Aplicar los conocimientos educativos adquiridos y observar su funcionalidad a nivel industrial.

Obtener habilidad en el desarrollo de Clculos qumicos utilizando la base matemtica.

Identificar mtodos y tcnicas de anlisis de acuerdo con los requerimientos del material a evaluar

3 justificacin

La qumica es la base de los procesos de caracterizacin en todos los fenmenos de contaminacin ambiental, esta ciencia juega un papel fundamental en los procesos de caracterizacin de los mecanismos de contaminacin del ambiente. Esta asignatura busca brindar al estudiante de licenciatura en ciencias naturales y educacin ambiental un enfoque profundo desde el punto de vista de las reacciones qumicas involucradas en las diferentes expresiones de concentracin y busca, tambin, establecer un acercamiento entre el profesional y la Qumica del entorno en que se desempea, mostrando las necesidades que tiene el medio ambiente de la participacin de ste en el anlisis, evaluacin y solucin de problemas ambientales. Este curso introduce al estudiante en el anlisis qumico, las tcnicas, mtodos orden y en forma estructurada y ejecutndolo en el desarrollo de ejercicios sencillos que le brindan la prctica en la solucin de problemas. De esta manera se convierte en soporte para el desarrollo de los cursos posteriores como son Fisicoqumica, Microbiologa, Ecologa y asignaturas donde se involucre el anlisis ambiental. De acuerdo con lo anterior, el objetivo principal es facilitar al estudiante el desarrollo de la capacidad y habilidad para analizar y generar la solucin de un problema en forma analtica, y que pueda ser comprobada a travs de los procedimientos analticos. 4 mapa conceptual de las unidades de aprendizaje

5 unidades de aprendizaje5.1 Unidad N 1- SOLUCIONES 5.1.1. Contenidos Declarativos

Tipos de mezclas.

Qu son las soluciones? Importancia de las soluciones

Concepto de solubilidad

Clasificacin de las soluciones

Concentracin de las soluciones

Unidades fsicas y qumicas de concentracin

Propiedades coligativas de las soluciones

5.1.2. Contenidos Procedimentales Introduccin a la preparacin de soluciones y diluciones simples y en serie Conceptos bsicos

Clculos de concentracin de las soluciones (formalidad, molaridad, Normalidad, Molaridad, %P/P, %P/V, %V/V, ppm) Ejercicios tpicos de soluciones

Uso del material de laboratorio para llevar a cabo la prctica sobre la preparacin de soluciones y diluciones

5.1.1 Contenidos Actitudinales Estar atentos a los recursos y actividades que se suben a la plataforma

Ser responsables con la entrega de actividades

Valoracin de la importancia de las soluciones en el estudio de las ciencias naturales

Sensibilidad en la precisin y rigor en la preparacin de soluciones y diluciones en el laboratorio

5.1.4 Lecturas Recomendadas Soluciones:http://www.cespro.com/Materias/MatContenidos/Contquimica/QUIMICA_INORGANICA/soluciones.htm

Soluciones qumicas: http://www.slideshare.net/verosantiago/soluciones-qumicas-presentation

Solucionesypropiedadescoligativas:http://www.fisicanet.com.ar/quimica/q1_soluciones.phpEjercicios resueltos: http://www.todoejercicios.com/resueltos/Quimica/Disoluciones

5.1.4 Qu es la Qumica analtica?

Laqumica analtica es la rama de laqumicaque tiene como finalidad el estudio de la composicin qumica de un material o muestra, mediante diferentes mtodos delaboratorio. Se divide en qumica analtica cuantitativa y qumica analtica cualitativa. La primera tiene por objeto elreconocimientoo identificacin de los elementos o de los grupos qumicos presentes en una muestra. La segunda, ladeterminacinde las cantidades de los mismos y sus posibles relaciones qumicas e incluso estructurales. La Qumica Analtica Cualitativa, por tanto, estudia los medios para poder identificar los componentes de una muestra.

La bsqueda de mtodos de anlisis ms rpidos, selectivos y sensibles es uno de los objetivos esenciales perseguidos por los qumicos analticos. En la prctica, resulta muy difcil encontrar mtodos analticos que combinen estas tres cualidades y, en general, alguna de ellas debe ser sacrificada en beneficio de las otras. En el anlisis industrial, la velocidad del proceso suele condicionar las caractersticas del mtodo empleado, ms que su sensibilidad. Por el contrario, en toxicologa la necesidad de determinar sustancias en cantidades muy pequeas puede suponer el empleo de mtodos muy lentos y costosos.

Las caractersticas generales de la qumica analtica fueron establecidas a mediados del siglo XX. Los mtodosgravimtricoseran preferidos, por lo general, a los volumtricos y el empleo delsopleteera comn en los laboratorios. Autores comoHeinrich Rose(1795-1864) y Karl R. Fresenius (1818-1897) publicaron influyentes obras durante estos aos, que establecieron las caractersticas generales de la disciplina. El segundo fue, adems, el editor de la primera revista dedicada exclusivamente a la qumica analtica,Zeitschrift fr analytische Chemie(Revista de Qumica analtica), que comenz a aparecer en 1862. Karl R. Fresenius cre tambin un importante laboratorio dedicado a la enseanza de la qumica analtica y a la realizacin de anlisis qumicos para diversas instituciones estatales e industrias qumicas. El desarrollo de los mtodos instrumentales de anlisis qumico se produjo en el ltimo cuarto del siglo XIX, gracias al establecimiento de una serie de correlaciones entre las propiedades fsicas y la composicin qumica. Los trabajos deRobert BunsenyGustav Robert Kirchhoffestablecieron las bases de laespectroscopiae hicieron posible el descubrimiento de numerosos elementos. Nuevos instrumentos pticos, como elcolormetroo elpolarmetro, simplificaron e hicieron mucho ms rpidos un gran cantidad de anlisis de importancia industrial. Las leyes electroqumicas establecidas porMichael Faraday(1791-1867) y los medicamentos se basan en las investigaciones de autores comoOliver Wolcott Gibbs(1822-1908) y la creacin de laboratorios de investigacin como el deAlexander Classen(1843-1934) que permitieron que las tcnicas de anlisis electroqumico ganaran importancia en los ltimos aos del siglo XIX. En los aos veinte del XX, el polacoJaroslav Heyrovsky(1890-1967) estableci las bases de lapolarografaque, ms adelante, se convirti en una tcnica de anlisis muy importante de determinadosionesy fue tambin empleada para el estudio de la naturaleza de los solutos y los mecanismos de reaccin endisolucin. Otra de las tcnicas importantes que iniciaron su andadura en esos primeros aos del siglo XX fue lacromatografaque se desarroll enormemente en las dcadas posteriores. El siglo XX estuvo tambin caracterizado por la llegada de nuevos instrumentos como elpH-metroy el gran desarrollo de los mtodos espectrocpicos, particularmente laespectroscopia infrarrojay laresonancia magntica nuclear, que tuvieron una gran aplicacin en muchas reas de la qumica, especialmente enqumica orgnica.

5.1.4.1 IMPORTANCIA DE LA QUMICA ANALTICA

La qumica analtica ha desempeado un papel fundamental en el desarrollo de la ciencia. As, en 1984, Friedrich Wilhelm Ostwald escribi:

La qumica analtica, o el arte de reconocer diferentes sustancias y determinar sus componentes, ocupa un lugar destacado en las aplicaciones de la ciencia, ya que nos permite contestar las preguntas que surgen al emplear cualquiera de los procesos qumicos para fines tcnicos o cientficos. Por su gran importancia, la qumica analtica se cultiva desde los inicios de la historia de la qumica y sus logros abarcan gran parte del trabajo cuantitativo en todos los mbitos de la ciencia.

Desde entonces, la qumica analtica ha evolucionado, de ser considerada un arte se convirti en una ciencia con aplicaciones en la industria, la medicina y en prcticamente todas la ciencias. Este hecho se ilustra con los siguientes ejemplos. A diario se determinan concentraciones de oxigeno y dixido de carbono en millones d muestras sanguneas para el diagnostico y monxido de carbono que se miden en los gases emitidos por los vehculos automotores, permiten establecer la efectividad de los instrumentos empleados en el control de la contaminacin ambiental. Anomalas en el funcionamiento de la paratiroides humana. La determinacin cuantitativa de nitrgeno en los alimentos sirve para establecer su contenido proteico y por consiguiente, su valor nutricional. El anlisis del acero durante su produccin permite ajustar las concentracin de elementos como carbono, nquel y cromo para obtener un material con la fuerza, dureza, ductilidad y resistencia a la corrosin deseadas.El abasto de gas domestico se revisa a menudo para asegurar que su contenido de mercaptanos sea adecuado a fin de que tenga el olor suficientemente desagradable y funcione como alarma de fugas peligrosas. A partir del anlisis cuantitativo de las plantas y del terreno en que crecen, los agricultores adecuan sus programas de fertilizacin e irrigacin para satisfacer las necesidades de las plantas durante la poca de crecimiento.Las mediciones analticas cuantitativas tambin desempean un papel fundamental en muchas reas de investigacin en qumica, bioqumica, biologa, geologa, fsica y otras ciencias. Por ejemplo, las mediciones cuantitativas de los niveles de iones de potasio, calcio y sodio en los lquidos corporales de los animales permiten a los fisilogos estudiar el papel de estos iones en la transmisin de seales nerviosas as como tambin en la contraccin y relajacin muscular. Los qumicos averiguan los mecanismos de las reacciones qumicas mediante los estudios de las velocidades de reaccin. La velocidad con que se consumen los reactivos o se forman los productos en una reaccin qumica se puede calcular a partir de las mediciones cuantitativas en diversos intervalos. Los cientficos de materiales dependen en gran medida del anlisis cuantitativo de germanio y silicio cristalinos en sus estudios del mecanismo semiconductor. Las impurezas que se aaden a estos materiales, y que les imparten sus propiedades semiconductoras, estn en el orden de 1 x 10-6 a 1 x 10-9 por ciento. Por su parte los arquelogos establecen el origen de los vidrios basaltitos (obsidiana) al, medir las concentraciones de elementos que estn en baja proporcin en las muestras que recolectan en distintos lugares. Esta informacin en cambio permite trazar las rutas martimas prehistricas de las herramientas y armas fabricadas con obsidiana. Muchos qumicos, bioqumicos y qumicos farmacuticos dedican buena parte su tiempo en el laboratorio para reunir informacin cuantitativa de los sistemas que les interesa. La figura 1 ilustra el papel central de la qumica analtica y su gran importancia a dems del alcance de sus interacciones con otras disciplinas.

Figura 1. Relacin de la qumica analtica, ramas de la qumica y dems ciencias.Todas las ramas de la qumica se afirman en las ideas y tcnicas de la qumica analtica; de igual modo, esta desempea un papel similar en muchos otros campos cientficos y que se resaltan con crculos en la periferia del diagrama. A la qumica se le considera una ciencia central y la posicin que ocupa en la figura 1 del centro, donde se ubica la qumica analtica, simboliza su importancia entre las dems ciencias. La qumica analtica es una herramienta esencial en todos los campos de la ciencia. Por su naturaleza interdisciplinaria, el anlisis qumico es un instrumento fundamental en todos los laboratorios clnicos, industriales, gubernamentales y acadmicos.

5.1.5 CONCEPTOS BSICOS EN ANLISIS QUMICO Resulta conveniente antes de adentrarnos en el Anlisis Qumico definir los trminos ms frecuentemente empleados en este mbito: Se denomina muestra a una parte representativa de la materia objeto de anlisis, siendo una alcuota de la muestra una porcin o fraccin de la misma. Se llama analito a la especie qumica objeto del anlisis. La matriz de la muestra ser el conjunto de todas aquellas especies qumicas que acompaan al analito en la muestra. La tcnica analtica es el medio utilizado para llevar a cabo el anlisis qumico, mientras que el mtodo analtico es un concepto ms amplio pues no slo incluye a la o las tcnicas analticas empleadas en un anlisis sino tambin todas las operaciones implicadas hasta la consecucin del resultado final. Rara vez un mtodo de anlisis es especfico, en el mejor de los casos ser selectivo. Por esta razn es muy comn la aparicin de especies interferentes durante un anlisis, estas especies qumicas influyen en la respuesta del analito, pudiendo disminuir dicha respuesta (interferencia negativa) o incrementarla (interferencia positiva). El enmascaramiento es una va comnmente empleada para eliminar interferencias, mediante la cual la especie interferente es transformada en otra especie qumica que no altera la respuesta del analito. La mayor parte de los mtodos analticos son relativos, es decir el contenido de analito en la muestra se obtiene a travs de un patrn de referencia. Se denomina disolucin patrn o estndar a una disolucin de concentracin exactamente conocida. La grfica que representa la respuesta analtica en funcin de la concentracin del analito correspondiente se llama curva de calibrado o curva estndar.5.1.5.1 CLASIFICACIN DE LOS MTODOS DE ANLISIS

Para llevar a cabo un anlisis cuantitativo hay que llevar a cabo dos mediciones: La primera medida es el peso o volumen de la muestra bajo anlisis. La segunda medida es una cantidad que es proporcional a la cantidad de analito presente en la muestra. Los mtodos analticos se clasifican en funcin de la naturaleza de esta ltima medida, en este sentido hablamos de: 5.1.5.1.1. Mtodos qumicos o clsicos.Se basan a en reacciones qumicas: anlisis volumtrico y anlisis gravimtrico. En los mtodos gravimtricos se determina la masa de analito o de algn compuesto relacionado qumicamente con l. En los mtodos volumtricos se mide el volumen de una disolucin de concentracin conocida que contiene la cantidad de reactivo necesaria para reaccionar completamente con el analito.

5.1.5.1.2. MtodosfisicoqumicosSe basan en interacciones fsicas o instrumentales: mtodos espectromtricos, mtodos electroanalticos y mtodos cromatogrficos. conllevan la medida de alguna propiedad elctrica como potencial, intensidad de corriente, resistancia o cantidad de electricidad.

Los mtodos qumicos han sido utilizados tradicionalmente, ya que no requieren instrumentos muy complejos (tan slopipetas,buretas,matraces, balanzas, entre otros). Los mtodos fisicoqumicos, sin embargo, requieren un instrumental ms sofisticado, tal como equipos decromatografa,cristalografa,etc. El estudio de los mtodos qumicos est basado en elequilibrio qumico, que puede ser de los siguientes tipos: equilibrio cido-base, equilibrio redox, equilibrio de solubilidad, equilibrio de complejos.5.1.6 SOLUCIONES

5.1.6.1 TIPOS DE MEZCLAS

Una se puede definir como la interaccin fsica de dos o ms componentes puros, y cada uno de los cuales conserva sus propiedades caractersticas, por lo tanto, los componentes de una mezcla se pueden separar por procedimientos fsicos.

En trminos de las leyes qumicas, las mezclas no cumplen con la ley de las proporciones definidas, ya que pueden ser preparadas variando la proporcin de cada componente; la composicin de una mezcla no es definida. Cuando hablamos de composicin se da a entender la identidad y propiedades de sus componentes.Los estudios experimentales sobre las mezclas han mostrado que las mezclas, pueden presentar una sola fase o dos o ms fases. Cuando en una mezcla se tiene una sola fase se dice que es homognea, y tiene las mismas propiedades fsicas y qumicas en todas sus partes. Si se presenta en una mezcla ms de una fase, se dice que es heterognea, y no tiene las mismas propiedades fsicas y qumicas en todas sus partes. Cada parte es fsica y qumicamente diferente, por lo que cada parte es una fase homognea y se encuentran separados por un limite definido llamado interface. 5.1.6.1.1 SOLUCIONES QUMICAS

Una solucin es una dispersin homognea (mezcla homognea) de dos o ms sustancias qumicas. La homogeneidad hace que las soluciones se consideren como sistemas monofsicos, o sea, aquellos que presentan las mismas propiedades fsicas y qumicas en toda su extensin. Por ejemplo si se mezclan agua y Cloruro de Sodio (NaCl) el NaCl se distribuye en todo el solvente hasta que su concentracin es la misma en cualquier parte de la solucin. Los componentes de las soluciones se dividen en un solvente y uno o ms solutos. Se denomina Solvente a la sustancia en la cual se dispersa molecularmente el soluto. Tambin se le conoce como componente continuo o dispersor. Por otra parte, el Soluto es la sustancia o sustancias que se dispersan molecularmente en el solvente; se acostumbra denominarlos componentes dispersos o discontinuos. Cuando se mezclan sustancias miscibles en toda proporcin, por ejemplo gases, o alcohol y agua, se denomina solvente al componente que se encuentra en mayor cantidad.

Al proceso de formacin de una solucin, o sea a la dispersin de un soluto en un solvente se le llama Disolucin. Durante la disolucin se debe suministrar energa para romper las fuerzas que mantienen unidas las partculas de soluto entre s, y separarlas en iones o molculas individuales, separadas por molculas del solvente. En general, la energa que se requiere para romper los enlaces entre las partculas del soluto es aportada por la que se libera cuando interactan las molculas de soluto y solvente.

Las mezclas son sistemas materiales que pueden fraccionarse o separarse ensus distintos componentes por mtodos fsicos. En cierto tipo de mezclas la materia se distribuye uniformemente por todo elvolumen constituyendo un sistema homogneo. Cuando una sustancia slida se mezcla con un lquido de tal forma que no puede distinguirse de l, se dice que la sustancia ha sido disuelta por el lquido. A lamezcla homognea as formada se la denomina solucin o disolucin. En este caso la sustancia slida recibe el nombre de soluto y el lquidose denomina disolvente. La nocin de solucin puede generalizarse e incluir la de gases en gases, gases en lquidos, lquidos en lquidos o slidos en slidos. En general, el soluto es la sustancia que se encuentra en menor proporcin en la disolucin y el disolvente es la que se encuentra en mayor proporcin o est en estado lquido; pero habitualmente se considera que el disolvente es el agua si est presente en la solucin importar su proporcin. Cuando dos sustancias lquidas pueden dar lugar amezclas homogneas o soluciones, se dice que sonmiscibles. Una parte homognea de un sistema sedenomina fase. Las soluciones, al igualque las sustancias puras en un estado de agregacin determinado, se consideran formadas por una nica fase.Un ejemplo claro que ilustra los conceptos anteriores es el de disolver azcar en agua, las molculas de azcar dejan la estructura cristalina del slido y se dispersan uniformemente en el agua produciendo as una mezcla molecular completa de las dos sustancias, en la que el azcar es el soluto y el agua es el solvente. Desde un punto de vista prctico, las soluciones ms importantes son las lquidas. El hombre vive entre dos soluciones: la atmsfera y los ocanos.

5.1.6.2. SOLUBILIDADEs la capacidad de una sustancia de disolverse en otra. Se mide como la cantidad mxima de soluto que se puede disolver en un volumen definido de solvente, a una temperatura y presin determinadas. En el caso de mezcla de gas en gas, la solubilidad es ilimitada, mientras que en el resto de las soluciones existe un lmite a la cantidad de soluto que se puede disolver en un volumen determinado de solvente. La solubilidad se mide como el Coeficiente de solubilidad o simplemente Solubilidad. Cuando se reporta la solubilidad es necesario especificar las condiciones de presin y temperatura. Para los gases se acostumbra medir por 1 ml de solvente a la presin de 1 atmsfera. Para los lquidos y slidos, la solubilidad se reporta en g de soluto por 100 g de solvente.La solubilidad en trminos de soluciones qumicas se define como la cantidad mxima de un soluto que se disuelve en una cantidad determinada de solvente para formar una solucin estable a una temperatura determinada. Esta temperatura generalmente es 25C. En otras palabras, se da el nombre de solubilidad a la proporcin en que se disuelve una sustancia en un solvente. El grado de solubilidad vara grandemente en las diferentes sustancias. Cuando no es posible o no es necesario indicar la solubilidad exacta de las sustancias, se usa algn trmino que describa su magnitud, como muy soluble (menos de una parte), bastante soluble (entre uno y diez partes), soluble (entre diez y treinta partes), escasamente solubles (entre treinta y cien partes), poco soluble (entre cien y mil partes), muy poco soluble (entre mil y diez mil partes) y casi insoluble (mas de diez mil partes).

5.1.6.3 FACTORES QUE MODIFICAN LA SOLUBILIDADEn la solubilidad de una sustancia influyen cinco factores que son: naturaleza del solvente, naturaleza del soluto, temperatura, presin y estructura qumica. Naturaleza del solvente En Qumica existe una regla muy til que dice: "Lo semejante disuelve a lo semejante". La solubilidad de una sustancia varia mucho con los diversos solventes. Una sustancia tiende a disolverse en solventes que son qumicamente anlogos a ella. Un principio general que se cumple la mayora de las veces es que "cuanto mayor es la similitud estructural entre el soluto y el solvente, tanto mayor es la solubilidad". Los solventes mas comnmente empleados son el agua, etanol, glicerina, propilenglicol, alcohol isoproplico, ter etlico, ter de petrleo (bencina o varsol), cloroformo, acetona y tetracloruro de carbono.

Naturaleza del soluto Los solventes polares disuelven solutos polares y los solventes no polares disuelven solutos no polares. Sin embargo, vemos que algunos compuestos orgnicos son hidrosolubles, lo cual se puede atribuir a la formacin de un complejo de asociacin entre el soluto y el solvente mediante la formacin de enlaces de hidrgeno. Algunos alcoholes, aldehdos, cetonas y otros compuestos orgnicos se disuelven parcialmente en agua. La solubilidad de los compuestos inicos en el agua resulta de la "solvatacin" de los iones para formar iones "hidratados". Se tienen algunos casos de sustancias que son insolubles en un disolvente solo, pero se disuelven en una mezcla de dos de ellos, por ejemplo, la nitrocelulosa es insoluble en alcohol y en ter, pero se disuelve en una mezcla de ellos para formar lo que se conoce con el nombre de colodin TemperaturaGeneralmente la solubilidad de una sustancia slida en agua aumenta con la temperatura, pero existen algunas excepciones. La solubilidad se relaciona ntimamente con el calor de disolucin de cada sustancia, es decir, con el calor desprendido o liberado cuando sta se disuelve hasta la saturacin. Este calor de disolucin puede ser positivo o negativo. Es positivo cuando hay liberacin de calor (aumenta la temperatura de la solucin) y es negativo cuando disminuye la temperatura de la solucin. Si el calor de disolucin es positivo no debe calentarse la solucin porque se reduce la solubilidad y si es negativo, si necesita calentarse para aumentar la solubilidad. La mayora de las sustancias absorben calor cuando se disuelven, es decir, producen enfriamiento al disolverse (son endotrmicas), por lo tanto, la solubilidad aumenta al aumentar la temperatura como al disolver azcar en agua. Algunas sustancias al disolverse producen calor (son exotrmicas) y la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura como al disolver hidrxido de sodio en agua.

De lo anterior se deduce que la solubilidad puede aumentar o disminuir con el aumento de temperatura. Cuando una sustancia no absorbe ni desprende calor al disolverse, las variaciones de temperatura no cambian su solubilidad, como por ejemplo al disolver cloruro de sodio en agua. PresinLa presin prcticamente no afecta la solubilidad de lquidos y slidos en agua, pero si aumenta la solubilidad de los gases. La solubilidad de un gas en un lquido es proporcional a su presin parcial5. En la prctica mdica es comn el uso de aire enriquecido con O2 ya que aumentando la presin parcial del Oxgeno se aumenta su solubilidad y por tanto la cantidad que se transporta, logrndose mantener el aporte adecuado de O2 cuando se presenta insuficiencia respiratoria. En condiciones extremas, como en buzos que llegan a respirar a presiones de ms de 8 atmsferas, la presin parcial de gases como el N2 aumenta 8 veces al igual que su solubilidad, por lo que un descenso brusco de la presin total (descompresin) disminuye la solubilidad a tal grado que s liberar N2 gaseoso en la sangre, dando lugar a embolias de consecuencias graves. Estructura qumicaLa capacidad de las sustancias para disolverse en lquidos, depende de que las interacciones soluto solvente provean suficiente energa para dispersar el soluto. Si la estructura qumica de soluto y solvente no son afines, entonces no podrn interactuar y el soluto ser insoluble en el solvente, como sucede con el aceite y el agua. Cuando el solvente es orgnico, la solubilidad de gases no polares aumenta al aumentar la temperatura. Este efecto se debe a que existen interacciones entre soluto y solvente, pero son muy dbiles y el aumento de temperatura proporciona la energa necesaria para la dispersin

MECANISMO DE LA DISOLUCIN

En el proceso de disolucin ocurren tres acciones importantes a saber:

Las partculas de soluto se separan para lo cual requieren energa y, por lo tanto, es un proceso endotrmico. Las partculas de solvente se separan para dejar que las partculas de soluto penetren en su interior, para lo cual requieren energa y, por lo tanto, es un proceso endotrmico.

Las partculas de soluto son atradas por las partculas de solvente, lo cual libera energa y, por lo tanto, es un proceso exotrmico

El carcter exotrmico o endotrmico del proceso global de disolucin depende de las cantidades de calor implicadas en cada una de las tres acciones.5.1.6.4 CLASIFICACIN DE SOLUCIONES

Las soluciones se pueden clasificar de diferentes formas.

a) Una clasificacin posible es de acuerdo al nmero de componentes que forman la solucin. As pueden ser: soluciones binarias (2 componentes), soluciones ternarias (3 componentes), cuaternarias (4 componentes), etc.b) Otra clasificacin es de acuerdo al estado fsico de los componentes. As las soluciones pueden estar en estado gaseoso, lquido o slido. Veremos algunos ejemplos:

Soluciones en estado gaseoso: Gases en gases: cualquier mezcla de gases, ej. el aire. Lquidos en gases: agua en aire. Slidos en gases: partculas de polvo en aire.

Soluciones en estado lquido: Gases en lquidos: dixido de carbono en agua. Lquidos en lquidos: alcohol en agua. Slidos en lquidos: sales en agua.

Soluciones en estado slido: Gases en slidos: hidrgeno en paladio. Lquidos en slidos: mercurio en cobre. Slidos en slidos: oro en plata.

La concentracin de las disoluciones en trminos cualitativos, tambin llamados empricos, no toma en cuenta cuantitativamente (numricamente) la cantidad exacta de soluto y disolvente presentes, y dependiendo de su proporcin la concentracin se clasifica como sigue:c) Diluida o concentrada: A menudo en el lenguaje informal, no tcnico, la concentracin se describe de una manera cualitativa, con el uso de adjetivos como "diluido" o "dbil" para las disoluciones de concentracin relativamente baja, y de otros como "concentrado" o "fuerte" para las disoluciones de concentracin relativamente alta. En una mezcla, esos trminos relacionan la cantidad de unasustancia con la intensidad observable de los efectos opropiedades, como elcolor,sabor,olor,viscosidad,conductividad elctrica, etc, causados por esa sustancia. Por ejemplo, la concentracin de un cafpuede determinarse por la intensidad de su color y sabor, la de unalimonadapor su sabor y olor, la del aguaazucaradapor su sabor. Una regla prctica es que cuanto ms concentrada es una disolucincromtica, generalmente ms intensamente coloreada est. Dependiendo de la proporcin de soluto con respecto al disolvente, una disolucin puede estar diluida o concentrada:

Disolucin diluida: Es aquella en donde la cantidad de soluto est en una pequea proporcin en unvolumendeterminado. Disolucin concentrada: Es la que tiene una cantidad considerable de soluto en un volumen determinado. Las soluciones saturadas y sobresaturadas son altamente concentradas.

d) La concentracin de una disolucin puede clasificarse, en trminos de la solubilidad. Dependiendo de si el soluto est disuelto en el disolvente en la mxima cantidad posible, o menor, o mayor a esta cantidad, para unatemperaturaypresindados: Disolucin insaturada: Es la disolucin que tiene una menor cantidad de soluto que el mximo que pudiera contener a una temperatura y presin determinadas.

Disolucin saturada: Es la que tiene la mxima cantidad de soluto que puede contener a una temperatura y presin determinadas. Una vez que la disolucin est saturada sta no disuelve ms soluto. En ellas existe unequilibrioentre el soluto y el disolvente. Disolucin sobresaturada: Es la que contiene un exceso de soluto a una temperatura y presin determinadas (tiene ms soluto que el mximo permitido en una disolucin saturada). Cuando se calienta una disolucin saturada, se le puede disolver una mayor cantidad de soluto. Si esta disolucin se enfra lentamente, puede mantener disuelto este soluto en exceso si no se le perturba. Sin embargo, la disolucin sobresaturada es inestable, y con cualquier perturbacin, como por ejemplo, un movimiento brusco, o golpes suaves en el recipiente que la contiene, el soluto en exceso inmediatamente se precipitar, quedando entonces como una disolucin saturada.CONCENTRACIN DE UNA SOLUCIN Las propiedades de las soluciones dependen de la proporcin relativa entre la cantidad de soluto y la de solvente. Esta relacin o concentracin se expresa en unidades fsicas o en unidades qumicas. En las concentraciones fsicas no se utiliza la frmula del soluto, mientras que en las concentraciones qumicas si se tienen en cuenta la frmula del soluto y su manera de reaccionar. Enqumica, laconcentracinde unadisolucines laproporcino relacin que hay entre la cantidad desolutoy la cantidad dedisolvente, donde el soluto es la sustancia que se disuelve, el disolvente la sustancia que disuelve al soluto, y la disolucin es el resultado de lamezclahomognea de las dos anteriores. A menor proporcin de soluto disuelto en el disolvente, menos concentrada est la disolucin, y a mayor proporcin ms concentrada est.El trmino tambin es usado para hacer referencia alproceso de concentracin, aumentar la proporcin de soluto en el disolvente, inverso al dedilucin. En trminos generales la composicin o concentracin de una solucin es la cantidad de soluto disuelta en una cantidad unidad de disolvente o de disolucin. Cumplndose siempre que la masa total de solucin es igual a la suma de las masas de soluto y solvente

Masadesolucin =masadesoluto+masadesolventeExisten diferentes formas de expresar laconcentracin de una disolucin. Las quese emplean con mayor frecuencia suponen el comparar la cantidad de soluto con la cantidad total de disolucin, ya sea en trminos de masas, ya sea en trminos de masa a volumen o incluso de volumen a volumen, si todos los componentes son lquidos.5.1.6.5 UNIDADES DE CONCENTRACIN FSICAS

Generalmente se expresan en unidades de porcentajes en la cual la concentracin se expresa como partes de soluto por cada cien partes de solucin. Segn las unidades en que se expresen las partes de soluto y solvente la concentracin porcentual puede tener mltiples formas, las ms comunes son: Porcentaje Peso en Peso (%P/P)Cantidad de soluto en gramos que hay en 100 gramos de solucin. Es la forma en que se expresa la pureza de los reactivos qumicos. Ejemplo: Una solucin de cloruro de sodio al 0.9 % p/p (suero fisiolgico) contiene 0.9 gramos de cloruro de sodio en cada 100 gramos de solucin. Una solucin de glucosa al 5 % p/p (dextrosa isotnica) contiene 5 gramos de glucosa en cada 100 gramos de solucin. En trminos matemticos. W soluto: gramos de soluto

W solucin: gramos de solucin

Porcentaje Peso en Volumen, (%P/V)

Cantidad de soluto en gramos que hay en 100 mL de solucin. Es la forma ms comn. Cuando no se habla de pureza se usa slo % para esta concentracin. Una solucin de yoduro de potasio al 2 % p/v se prepara colocando 2 gramos de la sal en un baln volumtrico y se le agrega suficiente agua hasta completar 100 ml de solucin. En trminos matemticos.

W soluto: gramos de soluto

V solucin: volumen de solucin (mL)

Porcentaje Volumen en Volumen, (%V/V)

Cantidad de soluto en mL que hay en 100 mL de solucin. Una solucin de alcohol al 20 % v/v contiene 20 ml de alcohol en 80 ml de agua.

V soluto: volumen de soluto (mL)


Relacin entre (%P/P) y (%P/V): (%P/V) = (%P/P) * (Densidad Solucin) Partes por milln, (ppm)Expresa las partes de soluto contenidas en mil partes de solucin. Una solucin de cloruro de sodio 2 ppm (mg/L) indica que por cada litro de solucin se tienen dos miligramos de soluto disuelto. Cuando se trata de soluciones acuosas muy diluidas, un litro pesa aproximadamente un kilogramo y, por consiguiente, ppm es equivalente a los miligramos de soluto disueltos en un litro de solucin. El talco para uso cosmtico debe ser muy puro para evitar reacciones secundarias sobre la piel o intoxicaciones y as dentro de las especificaciones de pureza del talco encontramos que como mximo debe contener 2 ppm de arsnico y 20 ppm de plomo. Esto significa que cada kilogramo de talco debe contener mximo 2 mg de arsnico y 20 mg de plomo.

mg soluto: miligramos de soluto (mL)


5.1.6.6. UNIDADES DE CONCENTRACIN QUMICAS

Otra forma de expresar las concentraciones es por mtodos Qumicos, estos se diferencian de los mtodos fsicos porque toman en cuenta la composicin del soluto y en algunos casos la del disolvente (como en la fraccin molar). Entre los expresiones qumicas ms utilizados tenemos: MolaridadEslaformamsfrecuentedeexpresarlaconcentracindelasdisolucionesenqumica.Indicael nmero de moles de soluto disueltos por cada litro de solucin; se representa por la letraM. Por ejemplo: una disolucin 1 M(se lee 1 molar) contendr un mol de soluto por litro de solucin una 0,5 M contendr medio mol de soluto por litro de solucin, etc. Una solucin 1 Molar de cloruro de sodio contiene 1 mol de cloruro de sodio en cada litro de solucin, y para prepararla se vierten 58.5 gramos de cloruro de sodio en un baln volumtrico y se le agrega agua hasta completar un litro de solucin.

n soluto: moles del soluto

V solucin: Volumen de solucin (L)

Tambin se pueden tener las siguientes formulas apropiadas para el clculo de la molaridad:M STO = = MolalidadIndicaelnmerodemolesdesolutodisueltosporcadakilogramodesolvente;serepresentaporla letra m. Por ejemplo:una disolucin 1 m(se lee 1 molal)contendr un mol de soluto por kilogramo de solvente. Una solucin de glucosa 0.3 molal (dextrosa isotnica) contiene 0.3 moles de glucosa (54 gramos de glucosa) en cada 1000 gramos de agua.

n soluto: moles del soluto

Kg solvente: masa de solvente (Kg)

Tambin se tiene la siguiente formula:

NormalidadNmero deequivalentes(eq-g) de soluto (sto) por litro de disolucin . Se representa con la letra N y sus unidades son eq L-1. Una solucin 2 Normal de hidrxido de magnesio contiene 2 equivalentes-gramo de hidrxido de magnesio en cada litro de solucin, y se prepararla se vierten 58 gramos de hidrxido de magnesio en un baln volumtrico y se le agrega agua hasta completar un litro de solucin. Un Equivalente-gramo (eq-g) de una sustancia es la masa en gramos que contiene, reemplaza o reacciona directa o indirectamente con un gramo de hidrgeno. El equivalente-gramo de un compuesto se determina, ordinariamente, dividiendo la masa de un mol del compuesto positivo o negativo. En reacciones cido - base la valencia ser igual al nmero de protones donados por el cido o aceptados por la base, en cambio, en reacciones de xido - reduccin ser el nmero de electrones que gana o pierde un tomo o molcula. El peso equivalente qumico se calcula dividiendo el peso molecular entre la valencia del compuesto en la reaccin considerada, y el equivalente qumico ser la cantidad en gramos igual al peso equivalente de la sustancia.

Eq-gr soluto: Equivalente gramos de soluto

V solucin: Volumen de solucin (L)

Tambin se puede trabajar con las siguientes formulas:

N STO = N STO = PREPARACIN DE SOLUCIONES POR DILUCIN Frecuentemente es necesario diluir una solucin, es decir, agregar un solvente, para disminuir su concentracin. Al efectuar una dilucin, aumenta el volumen de la solucin que se diluye y se conserva la misma cantidad de soluto, por consiguiente, disminuye la concentracin de la solucin. Por ejemplo, al diluir 100 mL de solucin al 10% hasta 500 mL, si no hay contraccin de volumen, debemos aadir 400 mL de agua. Con respecto al nuevo volumen de solucin, la concentracin es ahora de 10 gramos de soluto en 500 mL de solucin, es decir, 2 %. La conclusin importante es que la concentracin disminuye en proporcin inversa al aumento de volumen, ya que el volumen aument cinco veces y la concentracin disminuy a la quinta parte de su valor inicial.

La dilucin de soluciones es el proceso por el cual una solucin concentrada es convertida en una menos concentrada (es decir en una diluida) por la adicin de solvente (disolvente). El solvente puede ser cualquier lquido miscible con la solucin, y el ms usado comnmente es el H2O.

Fig.2 Esquema de la dilucin de una solucin concentrada

Del esquema anterior se tiene que:

V SLN (d) = volumen de la solucin diluida que se preparada.

Va SLN (c) = volumen de alcuota la solucin concentrada.

V STE = volumen de solvente utilizado en la dilucin.

C SLN (c) = concentracin de la solucin concentrada y de la alcuota tomada.

C SLN (d)= concentracin de la solucin diluida preparada.

Figura 3. Representacin esquemtica de una dilucin

Se cumple que, el proceso de dilucin:

Por lo tanto, es constante la cantidad de STO en el proceso de la dilucin y podemos as considerar que:

En efecto,

Otra forma de calcular de manera rpida la concentracin de la solucin diluida es a partir de la concentracin de la solucin concentrada y del factor de dilucin en el proceso de dilucin, as:

La relacin, es el factor de dilucin, y como se muestra en la formula, se obtiene de dividir el volumen de la alcuota de la solucin concentrada con el volumen de la solucin diluida (que es la suma de volumen de la alcuota y la cantidad de solvente utilizada).

Un = 2/ 20 indicara que una solucin que tena una determinada concentracin se diluyo diez veces, as que las partes de volumen final son 20, y las iniciales son 2, entonces las partes de volumen del disolvente son 20 -2 = 18.

DILUCIONES EN SERIE:

Para este tipo de procesos de dilucin, se preparan por diluciones sucesivas, las cuales se hacen sacando alcuotas de la solucin inmediatamente anterior para la preparacin de la siguiente:

Fig.4. Esquema de dilucin de una solucin concentrada en serie.

Para el anterior esquema, se cumple que:

La concentracin de la solucin 1 se obtiene de,

Para la segunda dilucin se tiene,Para la tercera dilucin se tiene, Finalmente se puede plantear que si remplazamos C1 en C2, y el valor de C2 en funcin de C1, en C3:

Para n diluciones en serie se tendr:

SOLLUCIONES PREPARADAS POR MEZCLA DE SOLUCIONES CON DIFERENTE CONCENTRACION E IGUAL SOLUTO:

EJERCICIOS RESUELTOS

Ejercicio 1. Preparar 500 mililitros de una solucin de alcohol al 40% en volumen:

Se deben tomar 200 ml de alcohol y mezclarlos con 300 ml de agua para obtener 500 ml de solucin de 40 % V/V de concentracin

Ejercicio 2. Preparar 250 ml de una solucin de KOH al 10% P/V

Se pesan los 25 ramos de KOH se vierten en un baln volumtrico de fondo plano de 250 ml de capacidad y se adiciona suficiente agua hasta que alcance el nivel del aforo.Ejercicio 3. Preparar 500 ml de solucin de NaCl 0,5 M.

Se pesan los 14,625 g de NaCl, se vierten en un baln volumtrico de 500 ml y se

adiciona suficiente agua hasta que el nivel alcance el aforo.

5.1.7. PROPIEDADES DE LAS SOLUCIONES

Las propiedades de las soluciones se pueden clasificar en varias categoras: Constitutivas, Aditivas, Dinmicas y Coligativas. PROPIEDADES CONSTITUTIVASSon las que adquieren las soluciones debido a las sustancias que las forman, como resultado de la combinacin de las propiedades de los componentes. Dentro de este grupo, se encuentran propiedades de gran importancia biolgica, como el poder oxido - reductor, la naturaleza cida o bsica, la capacidad electroltica y otras como color, olor, sabor, etc. PROPIEDADES ADITIVASSe dice que son aditivas las propiedades cuyo valor se puede calcular sumando la cantidad de la misma caracterstica en cada uno de los componentes. En forma estricta, las propiedades aditivas son ideales, las soluciones reales no tienen propiedades aditivas. De las propiedades comunes, la que ms se aproxima a la aditividad es la masa. PROPIEDADES DINMICASDifusin, Dilisis y smosis, constituyen las propiedades dinmicas de las soluciones. La caracterstica comn a todas ellas es que se presentan nicamente cuando existe una diferencia de concentracin entre soluciones.Difusin es el proceso mediante el cual las molculas de soluto tienden a igualar la concentracin, distribuyndose uniformemente por todo el espacio del que disponen, hasta formar un medio homogneo. En los lquidos la velocidad de difusin es afectada por varios factores, como:1. Diferencia de concentracin

2. Naturaleza de la sustancia que difunde

3. Naturaleza del medio en que difunde.

4. rea de difusin.

5. Tamao de las partculas.

6. Temperatura.Dilisis. Cuando se coloca una membrana en un sistema donde un soluto est difundiendo, este seguir hacindolo, nicamente si le es posible atravesar la membrana. El proceso de difusin a travs de una membrana recibe el nombre de Dilisis. La velocidad de Dilisis depende de los factores ya sealados para la Difusin, y adems de la naturaleza de la membrana. Las membranas dialticas (celofn y colodin), son permeables al agua y a solutos cristaloides, pero no a coloides.smosis. Cuando dos soluciones de diferente concentracin estn separadas por una membrana semipermeable, a travs de la cual el soluto no puede difundir, se lleva a cabo la difusin del solvente de la solucin de menor concentracin a la de mayor concentracin. La difusin de solvente a travs de la membrana se denomina smosis. De no existir una fuerza que se oponga al paso del solvente, la smosis continuar hasta que se alcance el equilibrio de concentracin.PROPIEDADES COLIGATIVASLas propiedades coligativas son las que tienen las soluciones por el slo hecho de ser soluciones. Su valor depende del nmero total de partculas de soluto por unidad de volumen, sin importar que se trate de molculas, iones o tomos, y de las propiedades fisicoqumicas del solvente. Las propiedades coligativas son:1. Descenso de la Presin de Vapor

2. Elevacin de la Temperatura de Ebullicin

3. Descenso de la Temperatura de Congelacin

4. Presin Osmtica.Descenso de la Presin de Vapor. Se llama Presin de Vapor, a la presin parcial que ejerce el vapor en equilibrio con un slido o lquido, a una temperatura definida. Cuando en un lquido se disuelve un soluto no voltil, o sea, un soluto con presin de vapor cero, la presin de vapor de la solucin resultante (PS) es menor que la del solvente puro (P) la disminucin (P) es proporcional a la fraccin molar del soluto (xsoluto). En la Figura 1 se ilustra este efecto utilizando el diagrama de fases del agua. A una temperatura (T) el agua pura tiene una presin de vapor P, mientras que la misma temperatura, la solucin tiene una presin menor PS.

Figura 3. Diagrama de equilibrio de fases del agua pura (lneas continuas), en el que se ilustra la relacin entre el descenso de la presin de vapor (P) el aumento en la temperatura de ebullicin (TE) y el descenso de la temperatura de congelacin (TC) de las soluciones (lnea punteada).

Elevacin de la Temperatura de Ebullicin. La temperatura de ebullicin es la temperatura a la cual la presin de vapor del lquido es igual a la presin atmosfrica. Como en las soluciones la presin de vapor disminuye, para igualar la presin atmosfrica, deben calentarse hasta una temperatura mayor que la del solvente puro (To). La magnitud del aumento depende de la concentracin de partculas expresada como molalidad para evitar la influencia del cambio de temperatura, y de la constante ebulloscpica (KEB) del solvente.

Descenso de la Temperatura de Congelacin. La temperatura de congelacin es la temperatura a la cual el lquido se encuentra en equilibrio con el slido. Al igual que para la temperatura de ebullicin, la magnitud del descenso depende de la molalidad y de la constante crioscpica (KC) del solvente.

Esta propiedad es muy usada para la determinacin de la concentracin y el peso molecular de solutos.

Presin Osmtica. Es la presin necesaria para impedir el paso del solvente de la solucin diluida a la concentrada. La Presin Osmtica () se puede calcular usando la Molaridad (M) de la solucin como:

R = Constante de los Gases = 8.314 J K-1 mol-1 = 0.082 l atm mol-1 K-1

T = Temperatura absoluta = C +273.15EJERCICIOS PROPUESTOS1. Cuntos gramos de bicarbonato de sodio se deben disolver en 60 g de agua para obtener una solucin al 25% en peso?2) Calcular la M (Molaridad) de una solucin que se prepara disolviendo 32 g de hidrxido de sodio slido en suficiente cantidad de agua para obtener 1 L de solucin.3) Cuntos miliequivalentes (mEq) de cido sulfrico hay en 100 mL de solucin de concentracin 0,25 N?4) Calcular el volumen de solucin de cido clorhdrico de densidad 1,17 g/mL y concentracin 35 % p/p que contiene 20 g de soluto.5) Se requiere preparar 500 mL de una solucin de nitrato de potasio al 20 % p/v. Qu masa de sal se debe pesar?6) Cuntos gramos de agua debern emplearse para obtener una solucin al 40 % en peso (40 % p/p) a partir de 180 g de nitrato de plata? Calcule la fraccin molar de los componentes de dicha solucin.7) Cul es la concentracin porcentual en peso (% p/p) de una solucin que contiene 24 g de sulfato de potasio y sodio disueltos en 100 g de agua?8) Se evaporan 50 g de una solucin acuosa de cloruro de sodio hasta completa sequedad. Se registra el peso de la sal anhidra siendo de 20 g. Cul es el porcentaje en peso de sal en dicha solucin?9) En la antigedad, el permanganato de potasio se utilizaba como un efectivo germicida. Calcular la masa de permanganato de potasio necesaria para preparar 300 mL de una solucin de concentracin 0,38 M.10) Calcular la masa de soluto que debe aadirse a 250 g de agua para preparar una solucin de nitrato de potasio 0,2 molal (m).11) Se desea preparar una solucin de cloruro de potasio de concentracin 0,7 % p/v. Si en el laboratorio slo dispone de 8 g de cloruro de potasio, qu volumen de esta solucin podr preparar?12) Calcular la masa de sulfuro de hidrgeno disuelto en 70 mL de una solucin de

cido sulfhdrico de densidad 1,10 g/mL y concentracin 30 % p/p.EXPERIENCIAS DE LABORATORIOLABORATORIO N 1: PREPARACIN DE SOLUCIONESINTRODUCCINLas soluciones son mezclas homogneas de un solvente y uno o varios solutos, se caracterizan por poseer una sola fase, tener la misma composicin en todas sus partes, no se pueden separar por filtracin o decantacin, se pueden separar por evaporacin, osmosis y filtracin molecular. Los estudiantes deben dominar el concepto de soluciones y su aplicacin en las tcnicas de anlisis utilizadas en el anlisis convencional y anlisis de control de calidad de los diferentes procesos de la industria.

OBJETIVOS Llevar a la prctica los conocimientos adquiridos en forma terica sobre los procesos de preparacin de soluciones

Identificar los equipos, materiales y elementos de laboratorio requeridos para preparar soluciones

Manejar correctamente los equipos, materiales y elementos de laboratorio requeridos para preparar soluciones

MATERIALES Y REACTIVOS1 Pipetas Graduadas 5 mL, 4 Balones aforados de 100 mL, 2 Vasos de precipitado de 100mL

1 Esptula, Balanza analtica, 1 varilla agitadora de vidrio, frasco lavador, frascos ambar de 100 mL.Hidrxido de sodio en perlas, Cloruro de Sodio, cido Sulfrico del 96-98% p/p, Agua Destilada o deionizadaPeras de succin, Gafas de seguridad, bata, guantes de latex, campana extractora

PROCEDIMIENTO

Realice los clculos necesarios para preparar 100 mL de cada una de las soluciones siguientes:

NaCl a 1000 mg/L

NaOH 0.10 N

H2SO4 0.10 N

De acuerdo con los clculos realizados Tome la cantidad de soluto a preparar ya sea pesando o midiendo con una pipeta el volumen requerido de soluto. Deposite el soluto en el baln volumtrico de 100 mL, si es lquido, o en el vaso de precipitado, si es slido, adicione la mitad del solvente requerido, agite hasta disolver el soluto, luego complete el volumen de la solucin hasta 100 mL. Tomando como lectura la parte inferior del menisco.

Para verificar la exactitud en la preparacin de cada solucin, se procede a titular con un patrn cada una de ellas, por el mtodo volumtrico, esto lo realizar el docente o el auxiliar a cargo.

CLCULOS

Realice los clculos en el cuaderno de laboratorio, antes y despus de la prctica.

Ecuaciones:

%p/p = (gramos soluto/g solucin) * 100

%p/v = (gramos soluto/mL solucin)* 100

%v/v = (mL soluto/mL solucin )* 100

ppm = miligramos soluto/L solucin ppm = miligramos soluto/kg solucin

ppb = microgramos soluto/L solucin ppb = microgramos soluto/kg solucin

ppt = nanogramos soluto/L solucin ppt = nanogramos soluto/kg solucin

M = moles soluto / Volumen (litro solucin) n = gramos soluto/ (peso mol soluto* Volumen)

N = Eq - g / Volumen (litro solucin) Eq-g = gramos soluto * e / (peso mol. soluto* Volumen)

CUESTIONARIO

Qu son soluciones, Cmo se pueden clasificar?

De las soluciones anteriores cul contiene mayor densidad, cul contiene ms soluto/mL en solucin?

Qu son cifras significativas?

Qu importancia tiene a nivel de laboratorio dentro la preparacin de soluciones dentro del campo de la biologa, para qu sirven?

Cmo se comprueba si sus soluciones quedaron bien preparadas?

Realice anlisis de sus resultados

Resolver el siguiente ejercicio:

Un estudiante de licenciatura estaba en el laboratorio preparando 250 mL de una solucin 0.05 M de hidrxido de sodio para un anlisis de verificacin de una solucin de carcter cida y sobrepas en el aforo con 25 mL de agua destilada, determine cuanto es la nueva concentracin de la solucin y cuantos mL de la solucin concentrada (2.0 M) de un medio preparado como solucin madre requiere adicionarle para obtener la concentracin deseada.

Unidad N 25.2. ANLISIS GRAVIMTRICO 5.2.1 Contenidos Declarativos

Qu es la gravimetra?

Tipos de mtodos de anlisis gravimtrico

Etapas generales del anlisis gravimtrico

Relaciones estequiomtricas

Gravimetra de precipitacin Tipos de precipitado

Gravimetra de volatilizacin

Clculos gravimtricos factor gravimtrico

5.2.2. Contenidos Procedimentales

Conceptos bsicos de gravimetra

Requisitos y principios generales

Estequiometra repaso

Formacin de precipitados-definicin

Gravimetra por volatilizacin

Clculos y aplicaciones5.2.3 Contenidos Actitudinales

Estar atentos a los recursos y actividades que se suben a la plataforma

Ser responsables con la entrega de actividades

Valoracin de la importancia del anlisis gravimtrico en el estudio de las ciencias naturales

Sensibilidad en la precisin y rigor en la realizacin de un anlisis volumtrico en el laboratorio

5.2.4 Lectura recomendadas Cada estudiante podr acceder a varios sitios de la red, los cuales presentan informacin de apoyo para la solucin de talleres (y a las clases tericas). Los sitios ms recomendados son los siguientes: http://www.calidoscopio.com/calidoscopio/ecologia/quimica/analit1.pdf

http://www.slideshare.net/martin_mancilla/gravimetria-presentation

http://www.fisicanet.com.ar/quimica/q1_gravimetria.php

5.2.5 ANLISIS GRAVIMTRICO

Enqumica analtica, elanlisis gravimtricoo gravimetra consiste en determinar la cantidad proporcionada de unelemento,radicalocompuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias queinterfiereny convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composicin definida, que sea susceptible de pesarse. La gravimetra es unmtodo analticocuantitativo, es decir, que determina lacantidadde sustancia, midiendo elpesode la misma con unabalanza analtica, instrumento fundamental del anlisis gravimtrico.Los clculos se realizan con base en lospesos atmicosymoleculares, y se fundamentan en una constancia en la composicin de sustancias puras y en las relaciones ponderales (estequiometra) de lasreacciones qumicas.

5.2.5.1 MTODOS UTILIZADOS EN EL ANLISIS GRAVIMTRICOLa gravimetra o anlisis cuantitativo por pesada consiste en separar y pesar un elemento o compuesto de composicin qumica conocida. En todo anlisis se deben realizar las siguientes operaciones: 1) Toma de muestra.

2) Disolucin de la muestra mediante agua, cido o disgregacin.

3) Anlisis cualitativo.

4) Desecacin.

5) Pesada inicial.

6) Dilucin apropiada.

7) Tcnica a seguir.

La gravimetra puede ser realizada por: a) vaporizacin o volatilizacin. b) Electrogravimetra. c) Por precipitacin.

En la mayor parte de estos mtodos se forma una nueva fase (gas, lquido o slido); segn sea la naturaleza de la muestra, el constituyente buscado puede quedar en la nueva fase formada, (por ejemplo: en un precipitado), o en la fase original.

MTODO POR PRECIPITACINTcnica analtica clsica que se basa en laprecipitacinde un compuesto de composicin qumica conocida tal que su peso permita calcular mediante relaciones, generalmenteestequiomtricas, la cantidad original de analito en una muestra. En este tipo de anlisis suele prepararse una solucin que contiene al analito ya que ste est en solucin madre, a la que posteriormente se agrega un agente precipitante, que es un compuesto que reacciona con el analito en la solucin para formar un compuesto de muy baja solubilidad. Posteriormente se realiza la separacin del precipitado de la solucin madre empleando tcnicas de separacin, generalmente filtracin. En este mtodo elanalitoes convertido en un precipitado pocosoluble, luego sefiltra, se purifica, es convertido en un producto de composicin qumica conocida y se pesa.

Para que este mtodo pueda aplicarse se requiere que el analito cumpla ciertas propiedades:

Bajasolubilidad Alta pureza al precipitar

Alta filtrabilidad

Composicin qumica definida al precipitar

Los equilibrios heterogneos en los cuales se pueden distinguir dos fases: lquida y formacin de un compuesto insoluble (precipitado) tienen gran relevancia en el anlisis qumico. En el anlisis cualitativo se utiliza para separar, reconocer e identificar iones o sustancias o grupos de ellos; tambin se aplica el proceso inverso a la precipitacin que es la disolucin. En el anlisis cuantitativo se emplean mtodos volumtricos como el de Mohr, Volhard y Fajans, que forman parte de la Volumetra de Precipitacin, y en la Gravimetra propiamente dicha, donde una vez obtenido el precipitado, ste se transforma cuantitativamente en otras sustancias que posteriormente se pesan.En primer lugar recordemos que un precipitado es un slido insoluble que se separa de la solucin. En la gravimetra por precipitacin, el constituyente buscado se separa en forma de sustancia insoluble, o sea de precipitado. Desde el punto de vista analtico, el constituyente que se desea separar como compuesto insoluble para su estudio debe cumplir ciertos requisitos en cuanto a la forma de precipitacin y forma de pesada.Vamos a ocuparnos ahora de cmo se debe proceder para obtener precipitados adecuados para separar el constituyente que nos interesa estudiar. Idealmente, la forma de precipitacin debera cumplir las siguientes exigencias: 1) El precipitado debe ser tan insoluble que la parte del constituyente buscado que quede en solucin debe ser inferior al peso ms pequeo que pueda detectarse con la balanza analtica (alrededor de 0,1 mg). 2) Los otros constituyentes presentes en la solucin no deben ser precipitados por el reactivo ni impedir la precipitacin del constituyente buscado. 3) La forma de precipitacin no debe quedar contaminada con las sustancias solubles que hay en solucin. Normalmente, esta condicin no se cumple, pero se puede de reducir al mnimo la contaminacin, eligiendo las condiciones de precipitacin ms adecuado. 4) El precipitado debe ser fcilmente filtrable y lavable, quedando libre de impurezas solubles.

ETAPAS EN LA FORMACION DE UN PRECIPITADO Es importante destacar que para que un precipitado sea de inters analtico debe cumplir algunos requisitos, y ellos son: ser fciles de obtener y de separar. Las etapas que pueden distinguirse en la formacin de un precipitado son dos: 1. Nucleacin

2. Crecimiento de partculas La nucleacin es un proceso en el cual se junta un nmero mnimo de tomos, iones o molculas, para dar una partcula slida estable. Luego de iniciada la nucleacin comienza el crecimiento de las partculas. Antes de discutir estos procesos debemos recordar dos conceptos ya conocidos. pero que son muy importantes para poder entender el proceso de la formacin de un precipitado. Ellos son: solubilidad y sobresaturacin.Solubilidad de una sustancia es la cantidad mxima de esa sustancia que puede disolverse en una determinada cantidad de solvente a temperatura y presin dadas, para formar una mezcla homognea (solucin saturada). Sobresaturacin es una condicin en la cual una fase en solucin contiene ms precipitado disuelto del que puede estar en equilibrio con la fase slida. En general es una condicin transitoria, en particular cuando hay presentes algunos cristales de la fase slida. Sin embargo, algunas soluciones pueden conservarse en estado sobresaturado un tiempo considerable bajo ciertas condiciones.

En general las reacciones de precipitacin son tan lentas que aun cuando el reactivo precipitante se agregue gota a gota a la solucin del analito, puede producirse algo de sobresaturacin. Otra variable importante que est estrechamente relacionada con las etapas de formacin de un precipitado es el tamao de las partculas. El mismo es muy variable, en un extremo se encuentran las suspensiones coloidales, cuyas partculas finas, del orden de 10-7 a 10-4 cm que son invisibles a simple vista, las mismas no tienen tendencia a sedimentar ni se filtran con facilidad. En el otro extremo estn las partculas que tienen dimensiones del orden de varias dcimas de milmetro. La dispersin temporal de tales partculas en la fase lquida se llama suspensin cristalina. Las partculas de una suspensin cristalina tienden a sedimentar espontneamente y pueden filtrarse con facilidad.

Durante muchos aos se ha venido estudiando la formacin de precipitados, pero el mecanismo de este proceso an no es bien conocido. Sin embargo, se sabe que el tamao de las partculas de un precipitado est influido por variables experimentales como la solubilidad del precipitado, la temperatura, la concentracin de los reactivos y la velocidad con que se mezclan estos ltimos. El efecto neto puede explicarse al menos cualitativamente, por la suposicin de que el tamao de las partculas est relacionado con una propiedad del sistema denominado sobresaturacin relativa:

Donde Q es la concentracin del soluto en cualquier momento y S su solubilidad en el equilibrio.

Estudios experimentales permiten afirmar que el tamao de partcula vara inversamente con el grado de sobresaturacin relativa. As se puede comprobar que cuando Q-S/S es grande, el precipitado formado contiene partculas pequeas y difciles de separar, mientras que cuando este cociente es pequeo las partculas del precipitado son ms grandes y fciles de separar.Se puede concluir que el tamao de partcula de un precipitado recin formado estar determinado por preponderancia de alguno de los procesos de formacin de un precipitado: nucleacin crecimiento de las partculas.Ejemplo: analizaremos que sucede cuando una solucin contiene iones plata e iones cloruro en concentraciones suficientemente bajas para que no exceda la solubilidad del AgCl. Puede considerarse que estos iones estn muy separados entre s y que entre ellos hay una cierta cantidad de molculas de agua orientadas formando dipolos. Los iones plata y cloruro estn tan bien cubiertos por los dipolos del agua, que las fuerzas atractivas de sus cargas opuestas son despreciables. Si se aumenta la concentracin de los iones, stos estarn ms cercanos; la probabilidad de colisin aumentar y puede formarse entonces un ncleo de AgCl. Existe entonces cierta probabilidad de que un in plata o cloruro choque con este ncleo, o se aproxime a l lo suficiente como para que el in se vea conducido a su posicin correcta en la red, formando un nuevo ncleo de tres tomos AgCl. Ag+ Cl-. Como consecuencia de la carga de este nuevo ncleo de tres tomos, la probabilidad de que se introduzca un nuevo in de carga opuesta aumenta y una nueva molcula de cloruro de plata viene a unirse a la primera. Mientras la solucin est sobresaturada este proceso puede continuar, creciendo ms y ms el ncleo a expensas de los iones de la solucin. Si la solucin tiene una sobresaturacin relativa alta, pueden formarse inicialmente muchas partculas primarias (ncleos), con lo que quedarn pocos iones en solucin para hacer crecer esos ncleos. En consecuencia se obtendr un precipitado formado por partculas pequeas. Adems si son numerosos los ncleos formados, sus colisiones sern tan frecuentes que formarn entre s agregados sin posiciones correctas para los iones, resultando un precipitado amorfo. A la inversa, si la sobresaturacin relativa es pequea, se forman pocos ncleos, que pueden seguir creciendo en tamao, a partir de los iones que quedan en solucin, y el precipitado final estar constituido por cristales relativamente grandes y bien formados. Teniendo en cuenta todo lo analizado hasta ahora podemos concluir que los precipitado pueden ser: coloidales o cristalinos.PRECIPITADOS COLOIDALES Cuando una sustancia est dispersa en el seno de otra de forma que sus partculas tienen un tamao aparente del orden de a 100 200 m, se dice que est en estado coloidal. Las partculas dispersas son tan pequeas, que no sedimentan bajo la accin de la gravedad, pueden atravesar los filtros usuales. Presentan una enorme superficie especfica. Ejemplos: emulsiones, humos, nieblas; y dentro de los sistemas qumicos el xido de hierro (III) hidratado. Las suspensiones coloidales normalmente son estables durante perodos indefinidos y no se usan como tal en el anlisis gravimtrico, ya que sus partculas son muy pequeas y no se filtran con facilidad. Sin embargo, mediante agitacin, calentamiento o adicin de un electrolito se puede transformar el coloide en una masa filtrable. A este proceso se lo conoce como aglomeracin, floculacin o coagulacin.

PRECIPITADOS CRISTALINOS En este caso las partculas son ms grandes, y por lo tanto es ms fcil separarlas por filtracin, y/o centrifugacin. Los precipitados cristalinos estn formados por partculas que tienen un ordenamiento regular y repetitivo en el espacio, lo que origina una red cristalina. Depende del tipo de anlisis que se desee realizar al compuesto obtenido podr hacerse crecer adecuadamente el slido cristalino de acuerdo a tcnicas apropiadas.IMPURIFICACIN DE PRECIPITADOS Cuando se lleva a cabo la separacin de una sustancia por formacin de un compuesto insoluble o sea por precipitacin, puede ocurrir que el compuesto obtenido est impurificado. La impurificacin puede tener origen en dos fenmenos distintos: coprecipitacin y postprecipitacin.COPRECIPITACIN Este es un fenmeno en el que algunos compuestos que en otras circunstancias son solubles, se eliminan de la solucin durante la formacin del precipitado. Conviene destacar que la solucin NO est saturada con las especies coprecipitadas. Existen distintos tipos de coprecipitacin, ellos son: adsorcin y oclusin. AdsorcinEs un proceso mediante el cual tomos, molculas o iones se adhieren a una superficie. El efecto neto de la adsorcin en la superficie es arrastrar como contaminante de superficie a un compuesto que en otras condiciones normalmente sera soluble. Los precipitados amorfos y gelatinosos son apropiados para quedar altamente combinados por adsorcin, si se tiene en cuenta la elevada superficie especfica que presentan.La coagulacin de un coloide no reduce significativamente la magnitud de adsorcin debido a que el slido coagulado an contiene grandes reas de superficie interna que quedan expuestas al solvente. Por ejemplo: el cloruro de plata coagulado que se forma en la determinacin gravimtrica del in cloruro est contaminado con los iones plata primeramente adsorbidos as como con nitrato y otros aniones de la capa de contra in. Como consecuencia, el nitrato de plata que normalmente es soluble, coprecipita con el AgCl. En los precipitados cristalinos tambin ocurre adsorcin pero su efecto sobre la pureza de stos no se detecta fcilmente debido a la relativamente pequea rea de superficie especfica de estos slidos.Es una regla general que un in que forma parte de la red cristalina de un precipitado es adsorbido ms frecuentemente. Ejemplo: si precipitamos sulfato de bario en presencia de exceso de in sulfato, los iones bario de la superficie del cristal atraen fuertemente a los iones sulfato. A la inversa, si en la solucin existe un exceso de iones bario, stos sern fuertemente adsorbidos por los iones sulfato de la superficie del cristal. Si la solucin no contiene iones comunes con el precipitado, la adsorcin inica viene regida por la regla de Paneth-Fajans-Hahn: el in adsorbido con ms intensidad es el que forma el compuesto menos soluble con algunos de los iones del precipitado. Ejemplo: el precipitado de sulfato de bario adsorbe in calcio con ms intensidad que in magnesio, porque el sulfato de calcio es menos soluble que el sulfato de magnesio.Oclusin

Es el proceso en virtud del cual durante la formacin del precipitado se van incorporando a l sustancias extraas. Cuando un cristal crece con rapidez durante la formacin del precipitado, pueden quedar atrapados u ocludos iones extraos de la capa de contra in dentro del cristal en crecimiento como la sobresaturacin, y por lo tanto la velocidad de crecimiento disminuye a medida que avanza la precipitacin, la cantidad de material ocluido es mayor en la parte del cristal que se forma primero. Si el in extrao tiene el tamao adecuado y puede formar un compuesto con un in del precipitado que tenga la misma estructura que el precipitado, es decir que sean isomorfos, el in extrao puede depositarse en la red cristalina del precipitado en una posicin normalmente ocupada por un in del precipitado y se forma en este caso un cristal mixto o solucin slida.Atrapamiento mecnicoEs un proceso similar al de la oclusin. slo que este se produce cuando los cristales permanecen muy juntos durante el crecimiento. En este caso, varios cristales crecen juntos y como consecuencia una porcin de la solucin queda atrapada en pequeos huecos. Tanto la oclusin como el atrapamiento mecnico son mnimos cuando es baja la velocidad a la que se forma el precipitado, es decir, en condiciones de baja sobresaturacin.POSTPRECIPITACIN Es la separacin de una segunda fase slida despus de la formacin de otro precipitado. El fenmeno se produce debido a que la segunda sustancia cristaliza lentamente de su solucin sobresaturada. En la separacin del calcio y el magnesio con oxalato, el precipitado de CaC2O4 debe filtrarse despus de un perodo corto de digestin, pues en caso contrario podra resultar muy contaminado por MgC2O4 que postprecipitara. El oxalato de magnesio forma fcilmente una solucin sobresaturada completamente estable y, an despus de haberse iniciado la formacin de algo de fase slida, la cristalizacin es muy lenta.En general los requisitos que deben cumplirse para obtener precipitados formados por partculas grandes y contaminacin mnima son:

Utilizacin de soluciones diluidas de problema y reactivo: hay por supuesto un lmite prctico determinado por la prdida de precipitado por solubilidad y por las dificultades a que da lugar la manipulacin de grandes volmenes. Adicin lenta de reactivo, con intensa agitacin. Precipitacin en medio homogneo. MTODO PORVOLATILIZACINEn este mtodo se miden los componentes de la muestra que son o pueden servoltiles. El mtodo ser directo si evaporamos el analito y lo hacemos pasar a travs de una sustancia absorbente que ha sido previamente pesada as la ganancia de peso corresponder al analito buscado; el mtodo ser indirecto si volatilizamos el analito y pesamos el residuo posterior a la volatilizacin as pues la prdida de peso sufrida corresponde al analito que ha sido volatilizado. El mtodo por volatilizacin solamente puede utilizarse si el analito es la nica sustancia voltil o si el absorbente es selectivo para el analito. De forma general consiste en descomponer trmica o qumicamente una muestra slida. Los productos voltiles de la reaccin de descomposicin pueden ser atrapados y pesados para obtener informacin cuantitativa; tambin puede pesarse el residuo tras una descomposicin completa. En la termogravimetra , que es una forma de gravimetra de volatilizacin, la masa de la muestra se controla de manera continua mientras se eleva lentamente la temperatura. Cuando se trata de compuestos orgnicos, cuya volatilizacin suele lograrse mediante combustin y cuyos productos son gases como CO2, H2 y N2; sin embargo, en los compuestos inorgnicos, la identidad de los productos de volatilizacin puede depender de la temperatura a la que tiene lugar la descomposicin. En la termogravimetra los productos de una descomposicin trmica pueden deducirse controlando la masa de la muestra en funcin de la temperatura aplicada.MTODO POR ELECTRODEPOSICINEste mtodo se basa en la deposicin sobre unelectrodode uncompuestode relacin conocida con el analito que se requiere cuantificar. La cuantificacin se realiza mediante la diferencia de peso que se produce en los electrodos antes y despus de realizar unareaccin redoxen lasolucinproblema, que se moldea ocasionando la precipitacin del analito o de un compuesto formado por el mismo.

FACTORES GRAVIMETRICOS Los clculos del anlisis gravimtrico son sencillos. Generalmente se desea conocer el porcentaje en masa de un constituyente dado en una muestra. Dicho porcentaje se calcula:

Siendo: MA masa del constituyente A determinado por pesada, cuyo % se busca y Mm masa de muestra usada. En algunos casos el constituyente de la muestra se expresa en la misma forma en que se pesa, pero en otros se pesa en forma de una especie qumica diferente a l, pero que est en una relacin estequiometria conocida y constante, es necesario, entonces calcular g S.B (Masa de la sustancia buscada) con base en g S.P (Masa de la sustancia pesada). Entre S.B y S.P existe la siguiente relacin:

Siendo FG el factor gravimtrico, factor qumico o factor de conversin. Este factor se define como la relacin entre la masa de la especie qumica investigada por cada gramo de la sustancia pesada y la relacin de la moles estequiometrias de las reaccin de inters. La ecuacin de clculo corresponde:

Donde, g S.B= gramos de la sustancia buscada g S.P= gramos de la sustancia pesadaEl factor gravimtrico es una proporcin directa o relacin apropiada del peso formula o atmico de la sustancia buscada con respecto al peso formula o atmico de la sustancia pesada:

Tanto el numerador como el denominador del FG hay que multiplicarlo por un nmero entero para ajustar o balancear el mismo nmero de tomos del elemento clave.

A continuacin se tienen ejemplos de clculos de factores gravimtricos:

Sustancia Buscada ( S.B)Sustancia Pesada ( S.P)FG

A. Fe3O4Fe2O3

B. MgOMg2P2O7

C. Na2B4O7.10H2OB2O3

Si observan muy bien los factores gravimtricos, en el A, el elemento clave es el Fe, por tanto hay que ajustarlo, entonces el numerador se multiplico por 2 y el denominador por tres, quedando 6 Fe en numerador y denominador.

De manera anloga, si observan muy bien los factores gravimtricos, en el B, el elemento clave es el Mg, por tanto hay que ajustarlo, entonces el numerador se multiplico por 2 y el denominador por 1, quedando 2 Mg en numerador y denominador.

Por ltimo, si observan muy bien los factores gravimtricos, en el C, el elemento clave es el B, por tanto hay que ajustarlo, entonces el numerador se multiplico por 2 y el denominador por 4, quedando 8 B en numerador y denominador.CLCULOS EN EL ANLISIS GRAVIMTRICO

En el procedimiento gravimtrico usual, se pesa el precipitado y a partir de este valor se calcula el peso de analito presente en la muestra analizada. Por consiguiente, el porcentaje de analito A es: % A = (peso de A / peso de la muestra) * 100

Para calcular el peso de analito a partir del peso del precipitado, con frecuencia se utiliza un factor gravimtrico. Este factor se define como el valor numrico de la relacin de un equivalente gramo del constituyente buscado, a un equivalente gramo del compuesto pesado.

Peso de A = peso del precipitado * factor gravimtrico

Por lo tanto:

% A = (peso del precipitado * factor gravimtrico / peso de la muestra) * 100

EJERCICIOS RESUELTOS

Ejemplo 1.

Una muestra de 0,6025 g de un cloruro soluble, da un precipitado de cloruro de plata que pesa 0,7134 g. Calcular el porcentaje de cloruro en la muestra.

Solucin:

S.P = AgCl , en efecto, g S.P = 0.7134 g AgCl S.B: Cl- , en efecto, g S.B = ? Entonces el factor gravimtrico ser:

Por lo tanto,

g Cl = g AgCl x FG = 0,7134 g x 0,2474 = 0,1764 g Cl

% Cl = (Peso de Cl / Peso muestra) * 100 = (0,1764 / 0,6025) * 100 = 29,3 %

Para establecer un factor gravimtrico se deben sealar, en primer lugar, el peso molecular o el peso atmico del analito en el numerador y el de la sustancia pesada en el denominador; en segundo lugar, el nmero de tomos o molculas que aparecen en el numerador y en el denominador deben ser equivalentes qumicamente (esto es, surgir de la relacin estequiomtrica).EJERCICIOS PROPUESTOS Explique la diferencia entre Un precipitado colodial y un precipitado cristalino

El mtodo gravimtrico de precipitacin y volatilizacin

Precipitacin y coprecipitacin

Calcular los factores gravimtricos para convertir:

a)Fe3O4 en Fe b) Mg2P2O7 en MgO c) Mg2P2O7 en P2O5 d)BaSO4 en SO3 e)AgCl en KClO3 f) K2PtCl6 en KCl.

Una muestra que pesa 0.2660 g slo contiene KCl y NaCl, siendo su contenido en Cl- 0.1418 g. Calcular el % de Na y K en la mezcla.

EXPERIENCIA DE LABORATORIOLABORATORIO N 2: GRAVIMETRA DE VOLATILIZACINSlidos Totales en Muestra Lquida y Determinacin del Porcentaje de Humedad en Muestra SlidaINTRODUCCION

Los mtodos de anlisis qumico cuantitativo gravimtrico se caracterizan por que la cantidad del componente de inters buscado se cuantifica con base en su peso como sustancia pura o en forma indirecta a travs de un compuesto que lo contenga.

El anlisis gravimtrico est basado en la Ley de las proporciones definidas, que establece que, en cualquier compuesto puro, las proporciones en peso de los elementos constituyentes siempre son las mismas, y en la Ley de la consistencia de la composicin, que establece que las masas de los elementos que toman parte en un cambio qumico muestran una relacin definida e invariable entre s. Slidos Totales, La mayor parte de los contaminantes de aguas son slidos, disueltos o suspendidos. En un concepto general, los slidos se definen como la materia que permanece como residuo despus de someter a evaporacin una muestra de agua a una temperatura de 105 (C. El trmino slido involucra 10 determinaciones que representan un anlisis completo del contenido de residuos de una muestra de agua:

ST.-Slidos Totales

STV.-Slidos Totales Voltiles

STF.-Slidos Totales Fijos

SST.-Slidos Suspendidos Totales

SSV.-Slidos Suspendidos Voltiles

SSF.-Slidos Suspendidos Fijos

SDT.-Slidos Disueltos Totales

SDV.-Slidos Disueltos Voltiles

SDF.-Slidos Disueltos Fijos

SSed.-Slidos Sedimentables

De las primeras 9 determinaciones, las indicadas en los incisos 1, 2, 4 y 5, se llevan a cabo por procedimientos gravimtricos sencillos y los restantes (3, 6, 7, 8 y 9) se calculan por diferencia entre una y otra de las ya determinadas.

En la presente prctica se efectuar la determinacin de slidos totales de una muestra, es decir la suma de los slidos suspendidos totales y slidos disueltos,

El agua de mar contiene sales en concentraciones de 35,000 mg/L. En general se considera un agua salada cuando los slidos disueltos se encuentran por encima de los 3,000 mg/L, y un agua dulce si su contenido es menor a los 500 mg/L.

En lo concerniente al Porcentaje de Humedad en una muestra, se puede hacer las siguientes observaciones : Para las muestras que tienden a ganar o perder humedad con facilidad, los anlisis en distintos tiempos y en condiciones diferentes de almacenamiento no resultan concordantes. Con estas muestras pueden seguirse dos procedimientos: (1) dejar secar la muestra al aire hasta constancia de peso; (2) desecar la muestra en una estufa a unos 110 C (procedimiento habitual).

Los constituyentes se determinan con referencia a la muestra seca y despus pueden referirse a la muestra tal como se recibe, conocida la prdida de peso por desecacin, que se determina aisladamente. Como en la desecacin se elimina un constituyente de la muestra (el agua), los dems constituyentes quedarn en la muestra seca en una proporcin superior a la que tenan en la muestra original

OBJETIVOS Llevar a la prctica los conocimientos adquiridos en forma terica sobre los procesos de determinacin de la cantidad de sustancia en una muestra, por el mtodo Gravimtrico del anlisis qumico cuantitativo de volatilizacin

Manejar correctamente los equipos, materiales y elementos de laboratorio requeridos para realizar anlisis Gravimtrico

MATERIALES Y REACTIVOS

Balanza Analtica Solucin de Cloruro de Sodio - Pipeta Volumtrica de 50 mL

Muestra de suelo.

Estufa - Desecador - Cpsula de porcelana - Termmetro de 0 a 150C Esptula

Peras de succin, Gafas de seguridad, bata, guantes de latex, campana extractora

PROCEDIMIENTO

Volatilizacin en Muestra Liquida Aplicacin.

Lave, seque y introduzca en una estufa a 150C una cpsula de porcelana con capacidad para 100 mL de solucin por un intervalo de tiempo de 30 minutos.

Saque la cpsula de la estufa y llvela a un desecador, djela en reposo hasta que se enfri, pese la cpsula, anote este valor como TARA del recipiente.

Mida exactamente 50 mL de muestra (Agua) depostelos en la cpsula de porcelana

Someta la cpsula con su contenido a 105C hasta secar el lquido.

Una vez seca la cpsula, llvela a un desecador hasta enfriar a la temperatura ambiente.

Pese la cpsula = Peso total.

La diferencia entre el peso total y la tara da como resultado el residuo debido a los slidos contenidos en la muestra.

Volatilizacin en Muestra Slida Aplicacin.

Lave, seque y introduzca en una estufa a 150C una cpsula de porcelana con capacidad para 100 mL de solucin por un intervalo de tiempo de 30 minutos.

Saque la cpsula de la estufa y llvela a un desecador, djela en reposo hasta que se enfri, pese la cpsula, anote este valor como TARA del recipiente.

Pese exactamente una cantidad de muestra slida (Suelo) comprendida entre 10 y 20 gramos depostelos en la cpsula de porcelana.

Someta la cpsula con su contenido a 110C por espacio de 60 minutos.

Luego lleve la cpsula a un desecador hasta enfriarla a temperatura ambiente.

Pese nuevamente la cpsula con la muestra seca.

La diferencia entre el peso inicial de la muestra y el peso de la muestra luego del secado arroja como resultado el peso de la humedad contenida en la muestra.

CLCULOS

Realice los clculos en el cuaderno de laboratorio, despus de la prctica.

La diferencia entre El Peso Total y La Tara dan como resultado el peso del residuo que queda luego del secado de la muestra.

La diferencia entre El Peso Final y El peso Inicial de la cpsula ms la muestra dan como resultado el peso de humedad que contena la muestra slida.

Determine las ppm y el %P/V de las muestras analizadas

CUESTIONARIO

En que tipos de anlisis dentro de las distintas ramas de la qumica y la ciencias naturales se pueden emplear el mtodo de anlisis que se realiz en el laboratorio?, de tres ejemplos por lo menos.

En cuantos tipos podemos clasificar los fenmenos de volatilizacin y cul es la base de esta clasificacin?

Por qu es importante la determinacin del porcentaje de humedad en una muestra suelo que se va a utilizar en un invernadero?.

LABORATORIO No 3: GRAVIMETRA PRECIPITACIN

Determinacin de Cloruros en muestra de suelo

INTRODUCCIN

El anlisis gravimtrico consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composicin definida, que sea susceptible de pesarse. Los clculos se realizan con base en los pesos atmicos y moleculares, y se fundamentan en una constancia en la composicin de sustancias puras y en las relaciones pondrales (estequiometra) de las reacciones qumicas

Un cloruro soluble, como el cloruro de sodio, tratado con una sal soluble de plata, da un precipitado de cloruro de plata, que puede ser filtrado, lavado, desecado y pesado. La reaccin qumica que se lleva a cabo se puede representar por la ecuacin molecular:

NaCl + AgNO3

NaNO3+AgCl(slido) (58,44) (169,87) (84,97) (143,32)

Esto indica que 143,32 partes en peso de cloruro de plata se obtienen de 58,44 partes en peso de cloruro de sodio, entonces, cualquier peso dado de cloruro de plata proviene de cloruro de sodio en la misma relacin.

OBJETIVO

Profundizar los conocimientos adquiridos en forma terica sobre los procesos de determinacin de la cantidad de sustancia en una muestra, por el mtodo de Gravimetra de precipitacin.

Manejar correctamente los equipos, materiales y elementos de laboratorio requeridos para realizar anlisis Gravimtrico

MATERIALES Y REACTIVOS

Vidrio de reloj, Cpsula de 50 mL, Nitrato de Plata 0.1 M Pipeta Volumtrica de 10 mL, Papel Filtro,

Vaso de 100 mL , Estufa, Desecador, Balanza Analtica, Embudo, Mortero y pistiloGuantes latex, gafas de seguridad, bata

PROCEDIMIENTO

Pese, en vidrio de reloj, 1,5 g de una muestra de suelo, depostelos en un mortero y macere,

Adicinele 25 mL de agua destilada,

Tome en un vaso de precipitado 1 mL de una muestra.

Adicione 5,0 mL solucin de Nitrato de Plata, agite la solucin, deje reposar 5 minutos, para que el precipitado formado se sedimente en el fondo del recipiente.

Adicione nuevamente 5 gotas de nitrato, si se presenta precipitacin, adicione 5 mL ms de Nitrato,

En caso de no haber precipitacin, proceda a filtrar por papel filtro (Papel de filtro debe pesarse antes de filtrar para establecer el peso inicial de este).

Enjuague el precipitado con solucin diluida de Nitrato de plata, dos enjuagues con 1 mL de esta solucin.

Doble el papel de filtro y depostelo en una cpsula de porcelana, lleve a la estufa;

Luego seque en estufa a 110C el precipitado, lleve al desecador, enfri y pese en balanza analtica la cpsula con el papel de filtro y el filtrado.

La diferencia de peso del papel filtro con el residuo y el peso del papel de filtro solo, son el resultado del peso del haluro slido formado.

CLCULOS

Realice los clculos con los mg de soluto obtenido por kilogramo de suelo.

CUESTIONARIO

En que tipos de anlisis desde su punto de Biolgico se puede emplear el mtodo de anlisis que se realiz en el laboratorio?

Qu tipo de precipitado se obtuvo en este laboratorio y explique su respuesta?

Cul es la forma de precipitado ideal para separacin?

En que consiste la precipitacin y la cristalizacin y en que se diferencian?

Establezca las etapas de la formacin de un precipitado?

Cual es el nivel apropiado de Cloruros en una muestra de suelo? En que afecta el contenido de Cloruros en la dinmica de crecimiento de una bacteria del suelo?

Unidad N 3 5.3. ANLISIS VOLUMTRICO 5.3.1Contenidos Declarativos

Qu es la volumetra?

Solucin estndar y patrones primarios

Tipos de mtodos de anlisis volumtrico

Etapas generales del anlisis volumtrico

Relaciones estequiomtricas

Tipos de reacciones ms comunes: neutralizacin, Redox, solubilidad y complejacin

Clculos volumtricos factor volumtrico

Indicadores

Curvas de titulacin

5.3.2Contenidos Procedimentales

Conceptos bsicos de volumetra

Titulacin cido Base

Curvas de Neutralizacin

Clculos y aplicacin I

Titulacin con formacin de complejos y precipitados

Curvas de Valoracin

Clculos y aplicacin

Titulaciones Re

Modulo Quimica Analitica Licenciatrura - Ajustado Por Lombana.

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