quimica analitica

sábado, 3 de septiembre de 2011

ANALISIS CUANTITATIVO


Agradecimientos a  visitantes estudiantes, docentes, particulares interesados en la comprensión de la química analítica en  el tema de valoración por precipitado, encontrara una serie de importantes archivos en pdf; de vídeos que facilitan la comprensión en  análisis problemáticos, cuestionarios para   fortalecer las competencias en el campo académico de la  educación   media y superior.








INDICE

Objetivos
  • Reconocer los procedimientos cualitativos en las  valoraciones por precipitados basados en la concentración de reactivos determinados.
  • valorar los distintos procesos de valoración  que  implican reacciones  de formación de complejos.
  • realizarse una contextualizar de la temática  de valoración  por precipitado.
  • desarrollar los análisis problemáticos en los cuestionarios y  pruebas de  la temática.                                                                                                                                                                                    
MAPA CONTEXTUAL



 Marco contextual

Las valoraciones incluyen  a un numeroso y poderoso  grupo  de procedimientos cuantitativos que se basa en la medida de la cantidad de un reactivo de concentración conocido; que es consumido por un analito 

  • las valoraciones volumétricos: consisten en  en la medida de del  volumen  de una disolución de concentración conocida necesaria para reaccionar completamente con el analito.
  • valoraciones gravimétricas(video): difiere únicamente en que se mide la masa del reactivo en lugar del volumen.
  • valoraciones culombimétricas: el reactivo es una corriente  constante de magnitud conocida que consume el analito; en este caso lo que se mide es el tiempo  necesario para completar la reacción electroquímica.

TÉRMINOS  USADOS EN MÉTODOS 
VOLUMETRICOS


a) Disolución  patrón: es un reactivo de concentración conicidad con exactitud que se usa en las valoraciones.

b) Valoración: es un proceso en el que se agrega un reactivo patrón a una  disolución del analito hasta que se considere completa la reacción entre el analito y el reactivo.

c) Valoración por retroceso: es un proceso en el cual  el exceso de una disolución  patrón  empleada para consumir un analito se determina por valoración  con una segunda disolución patrón. Estas reacciones suelen ser necesarias cuando la velocidad de la reacción  entre el analito  y el reactivo es lenta o cuando la disolución patrón carece de estabilidad. 

d) Punto de equivalencia: es aquel en que la cantidad de reactivo patrón  añadido equivale exactamente a la del analito.

e) Punto final: en una valoración es aquel en el  que ocurre un  cambio físico relacionado con la condición  de equivalencia química.



Un patrón primario es un  compuesto de elevada pureza que sirve como material de referencia en valoraciones gravimétricas y volumétricas. La exactitud del  método depende sobre todo de las propiedades de este compuesto.

generación de  un precipitado  en análisis cuantitativa

Requisitos del patrón primario:

a.    Alto grado de pureza. Debe  contarse con métodos  establecidos para confirmar la pureza.
b.    estabilidad atmosférica
c.    Ausencia de agua de hidratación  para que la composición del solido no cambie con las variaciones de humedad.
d.    Coste moderado
e.    Solubilidad racionable en el medio de valoración.
f.     Masa molar racionablemente grande de modo que se minimice el error relativo al  pesar el patrón.


Hay muy poco compuestos que cumplen o se aproximen  a estos criterios, y  solo se dispone comercialmente de un numero ilimitado de patrones primarios. En consecuencia, deben usarse compuestos menos  puros en vez de estándar primario. La pureza de este patrón secundario debe establecerse mediante un análisis minucioso.


DISOLUCIONES PATRON

Las disoluciones patrón desempeñan  una función principal en todos los métodos de análisis por valoración. Por ello, es necesario considerar cuales son las propiedades deseables para estas disoluciones; como se preparan y como se expresan sus concentraciones.

La disolucion patrón  ideal para una valoración:

a)    Será suficiente estable de modo que sea  necesario determinar su concentración solo una vez.
b)     Reaccionara rápidamente con el analito.
c)    Reaccione de manera más o menos completa con el analito de modo que se obtengan puntos finales satisfactorios.
d)    Experimentara  una reacción selectiva con el analito  que se puede describir mediante una ecuación ajustada.


Ventajas de las valoraciones gravimétricas


Además de ser más rápidas y convenientes, las valoraciones gravimétricas ofrecen otras ventajas sobre las volumétricas.


a)    Se elimina por completo tanto la calibración del equipo de vidrio, como la limpieza tediosa para garantizar un drenaje adecuado.

b)    Las correcciones de temperaturas son innecesario porque la molaridad por peso; no cambia con la temperatura al contrario que la molaridad por  volumen. esta ventaja reviste una especial importancia en valoraciones no acuosas debido a los altos coeficiente de expansión de  la mayoría de  los líquidos orgánicos (casa diez veces el de el agua).

c)    Las medidas de peso se, pueden efectuar con mucha  mayor precisión  y exactitud que la de volumen.
d)    Las valoraciones por peso se automatizan más fácilmente que las volumétricas.

VALORACIÓN POR PRECIPITACIÓN

La valoración por precipitación se  basa en reacciones que producen compuestos iónicos de limitada solubilidad. Es una de las técnicas analíticas mas antiguas que se remontan a mediados del siglo XIX.sin embargo, debido a que la velocidad de formación de  muchos precipitados es lenta el número de agentes precipitantes se pueden emplear es limitado. Con diferencia, el reactivo limitante mas utilizado e  importante es el nitrato de plata el cual se emplea para la limitación de anuros, aniones del tipo de los aluros,mercaptanos, ácidos grasos y diversos aniones inorgánicos, bivalentes y trivalentes.













curvas de valoración por precipitado en las que participan el ion plata
El método más común para determinar la concentración de iones haluros en disoluciones acuosas es la valoración con una disolución patrón de nitrato de plata. El producto de la reacción  es el haluro de plata solido. Una curva de valoración para este método consiste en una grafica de pAg en función del volumen de nitrato de plata añadido. Para construir las curvas de valoración se requiere tres tipos de cálculos, cada uno de los cuales corresponde a una etapa distinta de la reacción: (1) preequivlencia, (2) equivalencia y (3) postequivalencia. A continuación veremos un ejemplo de cómo se determina el pAg en cada uno de las etapas.





VALORACIÓN POR PRECIPITADO
Análisis Problemáticos


1.     cálculos de molaridad de disoluciones patrón; como se calcula la concentración de reactivos volumétricos.

a) describa la preparación de 2.000 L de AgNO3    0.0500 M (169.87 g/mol) a partir de solido patrón primario.

Puesto que el volumen esta en litros, los cálculos se basan en moles y no en milimoles. Así, para obtener la cantidad de AgNO3 (nitrato de plata) necesaria, se escribe


Cantidad de AgNO3 = Vsol (L) x cAgNO3 (mol/L)

                                   =2.000 L x  (0.0500 mol NaCO3/L)
                                   = 0.1000 mol AgNO3

Para obtener la masa de AgNO3, se redondea la ecuación  para dar  masa de AgNO3


Masa de AgNO3= 0.1000 mol AgNO3 x (169.87  g AgNO3  / mol AgNO3)

                                     =16.98 g AgNO3


Por lo tanto, la disolución se prepara disolviendo 16.98  g  AgNO3, en agua y diluyendo hasta obtener exactamente 2.000L


  

VALORACION POR PRECIPITADO
Análisis Problemáticos



2.     se requiere una disolución  patrón de Na  0.0100 M para calibrar un método fotométrico  de llama con el fin de determinar el sodio. Describa cómo se pueden preparar 500 ml de la disolución a partir del patrón primario Na2CO3 (105.99 g/mL).

                                                               
Se desea calcular la masa de reactivo requerida para tener una molaridad de especie de 0.0100. En este caso se usan milimoles porque el volumen esta expresado en mililitros. Como el Na2CO3, se disocia para dar dos iones  de sodio se puede escriba que el numero de milimoles de Na2Co3 requerido es.

                NA2CO3 = 500mlx (0.0100 mmol Na/ mL)x(1mmol   Na2CO3/2mmol Na)
                               =2,50 mmol


           Basándose en la definición de milimol, se escribe



        Masa de NA2CO3 =2.50 mmol NA2CO3 x 0.10599 (g NaCO3/ 2 mmol Na)

                                       = 0.265 g

 Así la disolución se prepara disolviendo 0.265 g de NA2CO3, en agua y diluyendo hasta obtener 500 ml.




Cálculos de molaridades con los datos de estandarización


3.     Una alícuota de 50.0 ml de una  disolución de HCl requerio 29.71 Ml de BA (OH)2, 0.01963 para alcanzar el punto final con el indicador verde de bromocresol. Calcule la molaridad de HCl

En la valoración, 1mmol de Ba (OH)2; reacciona con 2 mmol de HCI.


Formula=   Ba (OH) +   2HCl          BaCI2 + 2H20

Así, la relación  estequiometrias es:

Relación estequiometrias = (2mmol HCI/ 1mmol Ba (OH)2)


·        El  numero de milimoles del patrón se obtienen mediante.


Cantidad de  Ba (OH) =29.71 mL Ba (OH)  X 0.01963 (mmol Ba (OH)2 /  ml Ba (OH)2 ).

Para obtener el número de milimoles de HCI, se multiplican este resultado por la relación estequiometria determinar inicialmente:

Cantidad de HCI = (29.71 X 0.01963) mmol Ba (OH) X (2mmol HCI/ 1mmol Ba (OH)2).

Para obtener el numero de milimoles de HCI por mililitro, se divide entre el volumen del ácido  Así.


C (HCI)  = (29.71 x 0.01963 x2 mmol HCI)/ 50.0 mL HCI


                =0.023328 (mmol HCI / mL HCI) = 0.02333 M






MÉTODO DE MOHR

CLORUROS (Cl-): El ion cloruro (Cl-), es uno de los aniones inorgánicos principales en el agua natural y residual.
Los contenidos de cloruros de las aguas son variables y se deben principalmente a la naturaleza de los terrenos atravesados. Habitualmente, el contenido de ion de cloruro de las aguas naturales es inferior a 50 mg/L.
En el agua potable, el sabor salado producido por el Cl- es variable y depende de la composición química del agua.




VOLUMETRIAS DE PRECIPITACIÒN: En las volumetrías de precipitación se mide el volumen de solución tipo, necesario para precipitar completamente un catión o anión del compuesto que se analiza.
Los métodos del Mohr y Volhard son ejemplos de volumetrias de precipitación.

. Método de Mohr: El método se utiliza para determinar iones cloruro y bromuro de metales alcalinos, magnesio y amonio. La valoración se hace con solución patrón de AgNO3. El indicador es el ion cromato CrO4 =, que comunica a la solución en el punto inicial una coloración amarilla y forma en el punto final un precipitado rojo ladrillo de cromato de plata, Ag2CrO4. Las reacciones que ocurren en la determinación de iones cloruro son:

                                  Cl - + Ag+ AgCl (Precipitado blanco)
                       CrO4= + 2Ag+ Ag 2CrO4 (Precipitado rojo ladrillo)


La solución debe tener un pH neutro o cercano a la neutralidad. Un pH de 8.3 es adecuado para la determinación.


La solución patrón de AgNO3 se puede preparar por el método directo dado que el nitrato de plata es un reactivo tipo primario; con el objeto de compensar los errores en la precipitación del punto final se prefiere el método indirecto y la solución se valora con NaCl químicamente puro. Cuando la solución tipo se prepara por el método indirecto no es necesario el ensayo en blanco, porque el exceso empleado en la valoración de la sustancia problema se compensa con el empleado en la valoración del AgNO3.


CÁLCULOSANÁLISIS.

a)     Calculo las concentraciones de las disoluciones indicadores.

Los experimentos muestran que el observador medio puede detectar el color rojo del FE (SCN)2 cuando su concentración es de 6.4 por 10 a la menos 6; en la valoración de 50.0 ml de Ag 0.050 M con KSCN 0.100M.¿que concentración de FE  se debe usar para disminuir el error de valoración hasta casi 0?

Para tener un error de valoración  cero, el color del FE (SCN)2, debe aparecer cuando la concentra de Ag que queda en la disolución  es idéntica a la suma de las  dos especies de tiocianato .dicho de otra manera, en  el punto de equivalencia:

[Ag+] = [SCN] +[Fe (SCN)2]

Sustituyendo la concentración  detectable de Fe (SCN)2],,se obtiene.

[Ag+] = [SCN] + 6.4 por 10 a la menos 6
O bien;
[Ag+] = [ Kps /(SCN)]
          = [1.1 por 10 a ala menos 12/(SCN)
          = (SCN) +6.4 por 10 menos 6.


Recordemos que se obtiene.

(SCN) + 6.4 por 10 a las -6 [SCN] – 1.1x10 a las menos 12 = 0                                                                                                                                      [SCN] = 1.7 X10 menos 7 M.

 La constante formación para FeSCN es

                                    Kf = 1.05X103 =[(Fe(SCN)]/[(Fe) (SCN)]

Si en este punto se sustituyen la [SCN] necesaria para obtener una concentración  detectable de FeSCN  en el punto de  equivalencia, se obtiene.
1.05X103 = [6.4X106]/[Fe ][1.7 X10-7]
[Fe]= 0.036M



Agradecimientos por estudiantes de la universidad francisco de paula santander, 
cucuta norte santander 2011
facultad de educación artes y humanidades




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"Es preferible encender una vela que juzgar a la oscuridad"
robert luck 1976.