Unidad IIntroducción

“Ciencia interdisciplinaria que generainformación cualitativa, cuantitativa yestructural de cualquier tipo de material osistema y cuyo objetivo es obtener más cantidady calidad de información empleando cada vezmenos material, menos tiempo y menosesfuerzo , con menores riesgos y costos”.

Sánchez-Batanero, P. y Gómez del Rio, M. I., Química

Analítica General, Editorial Síntesis, Madrid, 2006.

Método Analítico

Operaciones especificas para identificar y/o determinar un analito en una determinada

muestra.

Químicos

(Clásicos)

Volumetrías

Solución de concentración conocida.

Sustancia a determinar en forma disuelta

Gravimetrías(Absoluto)

Instrumentales

(Relativos)

Eléctricos

Ópticos

Térmicos

Magnéticos

Radioquimicos…

Tomado de http://www.uv.es/baeza/metodo.html

Solvente

Soluto

H2O

Otros

No electrolito

Electrolito

¿Cómo se incorpora

el soluto en el

solvente?

n)(disolució disolvente

solutoiónConcentrac

Cantidad de soluto disuelta en una cantidad dada de disolvente o cantidad

de disolución

DiluidaConcentrada

Dilución

L

n

isoluciónlitro de d

olutomoles de sM mol

molg

g

lapeso fórmu

lutomasa de son

1

laPeso fórmuV

lutomasa de soM

Molaridad, M

Molaridad total o analítica (Formalidad): Es el número total de molesde un soluto en 1 L de solución. Es la suma de todas lasconcentraciones de todas las especies que pueden generarse a partirde ese soluto. Se representa por Ci, donde i es cualquiera de lasespecies generadas

Molaridad individual o al equilibrio. Es el número de moles de unaespecie individual en 1 L de una solución que se encuentra en elequilibrio. Se representa como [i]

Ejemplo de molaridad,

Calcule las concentraciones molares analíticas y de equilibrio del

soluto en una solución acuosa que contiene 285 mg de ácido

tricloroacético, Cl3CCOOH (163.4 g/mol), en 10 mL de solución

acuosa. El ácido se ioniza 73 % en agua

kg

n

soluciónramo de dilogki

olutomoles de sm mol

molg

g

lapeso fórmu

lutomasa de son

1

laPeso fórmukg

lutomasa de som

Molalidad, m

p. eq.: depende de la reacción química en la que participa la sustancia

Reacciones ácido-base (Neutralización)

Cantidad de sustancia (molécula, ion, par iónico) que reacciona con o suministra un

mol de iones hidrógeno (H+, protones) en la reacción.

Compuesto Peso formula Peso equivalente

HCl 36.46 36.46

CH3COOH 60.05 60.05

H2SO4 98.08 98.08/2 = 49.04

KOH 56.10 56.11

Ba(OH)2 171.36 171.36/2 = 85.68

Normalidad

L

#eq

isoluciónlitro de d

esequivalentnúmero de N

valentepeso equi

lutomasa de so#eq

Ejemplo: Normalidad

Calcular la normalidad de una disolución de H2SO4 que contiene

9.808g de ácido en 500 mL de disolución. PF H2SO4 = 98.08 g·mol-1

g04.492

g08.98

2

SOP.F HSOHp.eq. 42

42

eq2.0 g04.49

g808.9

alentepeso equiv

SOmasa HSO#eq H 42

42

N4.0 ó L

eq 4.0

L1

mL1000

mL500

eq2.0

ónL disoluci

# eqN

La normalidad también se puede expresar en miliequivalentes por litro,

L

meq400

eq1

meq1000

L

eq 4.0

Reacciones RedOx

Cantidad de sustancia que directa o indirectamente cede o consume

un mol de electrones en la reacción.

Reductor Cede (dona) electrones

Oxidante Acepta (consume) electronescidos)os o produ (consumide

ciatan susP.F. de lap. eq.

-

Ejemplo. Calcular el peso equivalente del permanganato de potasio y

del dióxido de manganeso a partir de la siguiente reacción:

(ac)HO(s)MnOO(l)He3(ac)MnO 224

Compuesto Peso formula p. eq.

KMnO4 154.04 154.04/3 = 52.68

MnO2 86.94 86.94/3= 28.98

Ejemplo. Calcular el peso equivalente del permanganato de potasio

y del manganeso a partir de la siguiente reacción:

O(l)H8(ac)Mn2CO10(ac)H16(ac)MnO2(ac)OC5 2

2

24

2

42

Compuesto Peso formula p. eq.

Mn 54.93 54.93/5=10.986

KMnO4 154.04 154.04/5 = 30.81

Ca(MnO4)2·H2O 230.97 230.97/10 = 46.19

CaC2O4 128.10 128.10/2= 64.05

CO2 43.99 43.99/1=43.99

100n disoluciómasa de la

lutomasa de so%p/p

En términos de porcentaje:

Porcentaje peso en peso (p/p),

Porcentaje peso en volumen (p/v),

Porcentaje volumen en volumen (v/v),

100ción la disoluvolumen de

lutomasa de so%p/v

100ción la disoluvolumen de

solutovolumen de%v/v

Concentración de

reactivos acuosos

comerciales.

Disoluciones de

mezclas de

líquidos puros.

Disoluciones

acuosas de

reactivos sólidos.

Porcentaje peso en peso (p/p), 1%ión g disoluc100

g soluto1

Partes por millón (ppm), 1 ppmión g disoluc000,000,1

g soluto1

ión g disoluc000,000,1

g soluto1

ción kg disolu1

ión g disoluc1000

g soluto1

mg soluto1000

ón kg soluci1

mg soluto1

ón kg soluci1

mg soluto1

ión L disoluc1

ción kg disolu1

ión L disoluc1

mg soluto1

1. Se preparó una solución disolviendo 367 mg de K3Fe(CN)6 (329.2 g/mol) en agua

hasta 750 mL. Calcúlese las ppm del anión Fe(CN)63-

.

2. Los peces necesitan al menos 4 ppm de O2 para sobrevivir ¿Cuál es la

concentración en mol/L?

3. Describa la preparación de 100 ml de HCl 6.0 M a partir de una solución

concentrada de HCl al 37 % p/p (36.5 g/mol) con densidad de 1.18 g/L

4. ¿Cuál es las masa en miligramos de soluto en a) 26 mL de sacarosa 0.25 M (342

g/mol), b) 2.82 L de 4.76 x 10-3 M H2O2, c) 656 mL de una solución que contiene 4.96

ppm de Pb(NO3)2

5. Se prepara una solución de 5.76 g de KCl.MgCl2.6H2O (277.85 g/mol) en agua

suficiente para obtener 2 L. Calcule:

a) La concentración molar analítica de KCl.MgCl2.6H2O en esta solución

b) La concentración molar de Mg2+

c) La concentración molar de Cl-

d) El porcentaje p/v de KCl.MgCl2.6H2O

Completa la siguiente tabla

Unidad de concentración Símbolo Definición

p/p

Porcentaje peso en volumen

Porcentaje volumen en volumen

M

N

Partes por millón

Disoluciones diluidas se pueden preparar a partir de disoluciones

concentradas.

Disolución

Diluida

C3 ≠ C2

Disolución

Concentrada

C1, m1

Masa

Volumen

Disolución 1 Disolución 2 Disolución 3

m2 = m3

V2 C2 = V3 C3

Alícuota

C2 = C1

m2 ≠ m1

Disolución

Concentrada

CMA, mMA

mP = mSD

VP CP = VSD CSD

CP = CMA

mP ≠ mAF

¿Cuántos mililitros de H2SO4 3.0 M se requieren para preparar 450 mL

de H2SO4 0.1 M?

mL450V

M10.0C

?V

M0.3C

2

2

1

1

2211 VCVC

M0.3

mL450 M10.0

C

VCV

1

221

mL15V1

moles en la solución diluida

4242

diluidalnso SO mol H045.0ln L so1

SO mol H10.0

ln mL so1000

lnL so1ln mL so450n

ln L so015.0SO mol H3

lnLso1SO mol H045.0 ln L so1

42

42

Volumen de disolución concentrada que contiene 0.045 mol H2SO4

¡¡ Procedimiento alternativo !!

ValoraciónTécnica analítica basada en unareacción química (reacción devaloración), mediante la cual sedetermina la cantidad de una sustancia(analito) presente en una muestra, poradición de una cantidad conocida deotra sustancia (valorante), en presenciade un sistema que permita identificar(indicador) en que momento se haconsumido la totalidad del analito poradición de la cantidad estequiométricadel valorante (punto final).

Silva M. & Barbosa J., 2001

Analito

(solución)

Indicador

Valorante

(solución)

1. Reacción estequiométrica

2. Reacción rápida

3. Reacción debe ser completa

4. Debe disponer de una solución patrón como reactivo

valorante

5. Reacción selectiva

6. Indicadores (visuales o instrumentales)

Preparación y normalización

del reactivo valorante

Valoración de disolución problema

(adición de reactivo de conc. conocida)

Detección de

punto final

(visual o instrumental)

Cálculos

Reactivo

valorante

Preparación directa

(por pesada)

Solución de

estándar primario

(material de referencia

Masa conocida)

Preparación de

solución patrón

(conc. conocida aprox.)

Normalización o

estandarización

Reactivo

valorante

Preparación de la

muestra que contiene

el analito

(Dilución o disolución)

Solución patrón

estandarizada

(conc. conocida )

Valoración

Visuales

Sustancia: participa en la reacción de valoración.

⇓ Cambio brusco

perceptible en el punto final de la valoración:

▪ Color

▪ Turbidez

▪ Precipitado

Instrumentales

Se mide magnitud físico-química (voltaje, corriente, absorción de luz) relacionada con:

▪ Analito

▪ Valorante

▪ Producto de reacción

Vira cuando una determinada magnitud (pH, potencial redox,etc.) llega al valor necesario para que esto ocurra,independientemente de que se haya alcanzado o no el punto deequivalencia.

Exactitud de resultado y calidad del análisis dependen de laselección del indicador adecuado. Punto final = Punto de equivalencia.

Error implicado en la valoración con indicadores visuales:

Error químico: punto final punto de equivalencia.

Error visual: diferente capacidad para distinguir colores. Error de indicador: indicador consume valorante en punto

final.

Valoración de blanco: Valoración de una disolución quecontiene todos los reactivos excepto el analito. El volumen devalorante consumido se debe restar del volumen consumidoal valorar la muestra problema.

p.eq. = p. final

1. Una muestra de 0.5895 g de Mg(OH)2 impuro se disuelve en 100 mL de unadisolución de HCl 0.2050 M. Entonces, el ácido en exceso necesita 19.85 mL de NaOH0.1020 M para neutralizarse. Calcule el porcentaje en masa del Mg(OH)2 de lamuestra, asuma que el hidróxido es la sustancia que reacciona con la disolución deHCl.

2. Una muestra de hidróxido de calcio sólido se agita en agua a 30ºC hasta que ladisolución contiene tanto hidróxido de calcio disuelto como es posible. Se extrae unamuestra de 100 mL de esta disolución y se titula con HBr 5·10-2 M. Se requieren 48.8mL de la disolución ácida para la neutralización.

¿Cuál es la molaridad de la disolución de hidróxido de calcio?

¿Cuántas partes por millón de calcio hay en la solución?

¿Cuál es la solubilidad de hidróxido de calcio en agua a 30ºC, en gramos dehidróxido de calcio por 100 mL de disolución?