Anlisis qumico i

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ANALISIS INSTRUMENTAL EN INGENIERIA I

ING ARMANDO SALINAS SNCHEZ

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Unidad I

Conceptos generales de anlisis qumico

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UNIDAD # 1

CONCEPTO DE ANALISIS QUIMICO

CLASIFICACIN DE ANALISIS QUIMICO

ANALISIS QUIMICO CUALITATIVO

ANAIISIS QUMICO CUANTITATIVO

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CLASIFICACION DE LA CIENCIA

CLASIFICACION

DE LA

CIENCIA

CIENCIAS SOCIALES

CIENCIAS FILOSOFICAS

O FORMALES

CIENCIAS NATURALES

HISTORIA, ECONOMIA,

SOCIOLOGIA,

ANTROPOLOGA

DIALECTICA, LGICA

ETICA

FSICA, BIOLOGA,

QUMICA

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QUIMICA

Se clasifica en :

Es una ciencia natural que estudia la materia ,su estructura ,sus propiedades y sus transformaciones

QUIMICA GENERAL

SEALA LAS BASES GENERALES DEL ESTUDIO DE ESTA CIENCIA

QUIMICA ANALITICA:

ESTUDIA LA COMPOSICIN DE LAS SUSTANCIAS

FISICO - QUIMICA :

ESTUDIA LOS PROCESOS FSICOS ASOCIADOS A LA QUMICA

QUIMICA INORGANICA:

ESTUDIA LAS SUSTANCIAS INORGNICAS O MINERALES

QUIMICA ORGANICA :

ESTUDIA

LOS COMPUESTOS

DEL CARBONO

BIO-QUIMICA

ESTUDIA LOS PROCESOS QUMICOS EN LOS SERES

VIVOS

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DEFINICIN DE ANALISIS QUIMICO

PRINCIPIOS

ES UNA

RAMA DE LA

QUMICA

ESTUDIA PRINCIPIOS,

TEORAS EN QUE SE

FUNDAMENTAN LAS

SEPARACIONES,

.DETECCIONES ,

Y MEDIDAS DE LAS

SUSTANCIAS

ESTUDIA

TAMBIN

TCNICAS

MANIPULATORIAS

TRATA DE LA

DETECCIN Y

MEDIDA DE LAS

CANTIDADES DE

LAS SUSTANCIAS

PRESENTES EN UN

MATERIAL

EL MATERIAL

ES DE OCURRENCIA

NATURAL Y/O

ARTIFICIAL

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Clasificacin DEL ANALISIS QUMICO

Anlisis cualitativo

Anlisis cuantitativo

ANALISIS CUALITATIVO

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RESPONDE

A LA INTERROGANTE

QUE TIPO DE

COMPONENTE

CONTIENE UNA SUSTANCIA?

APORTA INFORMACIN SOBRE LA IDENTIDAD DE LA SUSTANCIA

IDENTIFICA LOS COMPONENTES QUE PRESENTA LA SUSTANCIA EN ESTUDIO

EL RESULTADO DEL ANLISIS SE EXPRESA COMO:

IONES, ELEMENTOS, GRUPOS FUNCIONALES, Y ESPECIES MOLECULARES

LA SUSTANCIA O COMPONENTE POR DETERMINAR, COMPONENTE BUSCADO, ESPECIE POR ANALIZAR SE DENOMINA ANALITO

PRINCIPIOS DEL ANLISIS CUALITATIVO

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Composicin qumica de la leche(cualitativo)

COMPOSICIN

MINERALES

Slidos

protenas

lactosa

grasas

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ANALISIS CUANTITATIVO

ANLISIS CUANTITATIVO

Aporta informacin referente a la cantidad del analito presente en un material natural o artificial.

Su informacin se refiere a la cantidad del analito o concentracin que presenta.

El resultado se expresa con datos numricos como: %, ppm, ppb,

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Composicin qumica de la leche(cuantitativo)

COMPOSICIN

Minerales o

Cenizas

(0.70%)

Slidos

(12.90%)

Protenas

(3.30%)

Lactosa

(5.00%)

Grasas

(3.90%)

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METODOS DEL ANALISIS QUMICO

MTODOS DE ANLISIS QUMICO

FSICOS

QUMICOS

FISICO

QUMICOS

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METODOS QUMICOS DE ANALISIS

PRINCIPIOS

SE PROVOCAN

REACCIONES

QUIMICAS

SE FORMA

SUSTANCIAS

NUEVAS

POSEEDORAS DE

PROPIEDADES

ESPECIFICAS

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METODOS FISICOS DE ANALISIS

PRINCIPIOS

NO IMPLICAN

CAMBIOS

QUMICOS

SE BASA EN EL

ESTUDIO DE LAS

PROPIEDADES

FSICAS DE LA

SUSTANCIA A

INVESTIGAR

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METODOS FISICO-QUIMICOS DE ANALISIS

PRINCIPIOS

SE BASA EN

EL ESTUDIO DE

LOS FENMENOS

FSICOS QUE

TIENEN LUGAR EN

UNA

REACCIN

QUMICA

ESTAS REACCIONES

VAN ACOMPAADAS

DE CAMBIO DE,

COLOR DE LA

SOLUCIN, LA

INTENSIDAD DE

COLOR, CONDUCTIVIDAD

ELCTRICA

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ANALISIS QUIMICO

PRINCIPIOS

SE BASA EN REACCIONES INICAS.

ANLISIS INORGNICO: ANALITOS FORMA INICA.

ANLISIS ORGNICO: TRANSFORMAR SUSTANCIAS ORGNICAS EN SALES INORGNICAS.

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muestras

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Muestra

Liquido

Solido

Gaseoso

Muestra especial

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El anlisis y sus reacciones

Principios

Se reconocen mediante un proceso qumico.

Reaccin qumica es la transformacin de una sustancia en otras diferentes.

Implica ruptura o reacomodo de molculas o tomos.

Se representa mediante ecuacin qumica

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Reacciones quimicas

Los productos reaccionantes se anotan como

Liquido (l)

Gas (g)

Acuoso (ac)

Solido (s)

Reacciones por Via seca

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PRINCIPIOS

Las sustancias slidas no se disuelven

Emplea el calor como medio de reaccin

Las sustancias frente al calor presentan reacciones caractersticas

Las sustancias se volatilizan, subliman o descomponen

Estas manifestaciones alcanzan informacin cualitativa

Reacciones por Via humeda

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PRINCIPIOS

LAS REACCIONES ANALTICAS OCURREN EN DISOLUCIONES ACUOSAS

Las soluciones acuosas formadas pertenecen a la categora de electrlitos que se disocian en iones

Las sustancias problemas al interaccionar con un reactivo presentan manifestaciones externas

perceptibles

Estas manifestaciones pueden ser la formacin de un precipitado, desprendimiento de un gas, y cambio de color,

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Reaccin quimica

Una reaccin ocurre cuando

Formacin de precipitado

Cambio de color

Formacin de un gas

Ejemplos de reacciones

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Una reaccin de precipitacin, por la formacin de un precipitado ya puede juzgarse sobre

la presencia de ciertos iones:

CrO4 2 (ac) + 2 Ag + (ac) ----------- Ag2CrO4 (s)

problema reactivo precipitado pardo

rojizo

Por el aspecto exterior del precipitado pueden hacerse unas u otras deducciones,

por ejemplo, el precipitado de cromato de plata es de color pardo rojizo.

En otros casos se aplican reactivos que provocan coloracin caracterstica de la solucin

a investigar

Fe +3 (ac) + SCN - (ac) ---- Fe ( SCN ) +2 (ac)

Problema reactivo solucin de color

rojo sangre

En algunos casos se utilizan reactivos que se combinan con la sustancia a analizar

desprendiendo gas, por ejemplo, cuando se descubren sales de amonio por el

desprendimiento del amonaco.

(NH4)2SO4 ( ac) + NaOH (ac)------- NH3 (g) + Na2SO4 (ac)

problema reactivo producto gaseoso

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Fundamentos del analisis quimico cuantitativo

FUNDAMENTOS

El anlisis cuantitativo mide la proporcin de presencia de analitos.

Comprende un conjunto de etapas.

La medicin se basa en medir una propiedad fsica llamada seal analitica.

Su resultado se expresa en trminos de cantidad.

El valor medido de la propiedad fsica guarda relacin con la concentracin del analito.

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Clasificacin

POR EL TAMAO DE LA MUESTRA

POR EL MTODO DE MEDICIN

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Segn el tamao de muestra

MTODOPESO DE LA MUESTRAVOLUMEN DE LA MUESTRAMACRO ANALISISSEMIMICROMICROULTRAMICRO 100 mg10 - 100 mg 1 - 10 mg 1 mg100 L50 - 100 L 50 L

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CLASIFICACION

POR EL TIPO DE MUESTRA

ANALISIS INORGANICO

(ESTUDIA O ANALIZA SUSTANCIAS INORGANICAS)

ANALISIS ORGANICO

(TRATA DEL ESTUDIO DE COMPUESTOS ORGANICOS O DEL CARBONO)

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ANALISIS ULTIMO

(O ANALISIS ELEMENTAL DETERMINA EL CONTENIDO DE CADA ELEMENTO)

POR EL NUMERO O PROPROCION DEL COMPONENTE

ANALISIS PARCIAL

( MIDE UNO O UNOS CUANTOS COMPONENTES)

ANALISIS COMPLETO (DETERMINA TODOS LOS COMPONENTES DE LA MUESTRA )

ANALISIS INMEDITAO

(DETERMINA SUSTANCIAS QUE REACCIONAN EN FORMA ANALOGA FRENTE A UN REACTIVO DETERMINADO)

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CLASIFICACION

POR EL MTODO DE MEDIDA

MTODOS VOLUMTRICOS

( mtodos basados en medir un volumen de una solucin estandarizada)

MTODOS GRAVIMTRICOS (mtodos basados en pesada )

MTODOS FISICOQUMICOS

(mtodos basados en medir un analito mediante un instrumento)

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Unidad II

Operaciones y procesos de un anlisis qumico cuantitativo

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CONTENIDO UNIDAD # 2

MUESTRA Y MUESTREO

OPERACIONES Y PROCESOS BASICOS DE UN ANALISIS CUANTITATIVO

EXPRESIN DE RESULTADOS

EJERCICIOS Y PROBLEMAS

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Esquema general de un anlisis cuantitativo

Seleccin de un mtodo de anlisis

Obtencin de la muestra

Preparacin de la muestra

Secado

Pesada de la muestra

Disolucin de la muestra

Separacin de interferentes

Medicin del analito

Calculo y evaluacin de resultados

Expresin de resultados

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SELECION DE UN METODO DE ANALISIS

SELECCIN DE UN MTODO DE ANLISIS

NATURALEZA DE LA MUESTRA

CONCENTRACIN

DE ANALITOS

NUMERO DE NUESTRAS POR ANALIZAR

DISPONIBILIDAD DE EQUIPO Y REACTIVOS.

PRECISIN Y EXACTITUD REQUERIDAS

TIEMPO Y COSTE DEL ANLISIS

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OBTENCION DE LA MUESTRA

EL PROCESO DE CONSEGUIR UNA MUESTRA SE LLAMA MUESTREO

OBTENCIN DE LA MUESTRA

MUESTRA

ES UNA PORCIN DE MATERIAL POR ANALIZAR

LA MUESTRA DEBE SER REPRESENTATIVA

LA OBTENCIN DEPENDE DE LA NATURALEZA, CANTIDAD Y LUGAR

A NIVEL INDUSTRIA SE HACE TOMA DE MUESTRA EN MATERIA PRIMA, PRODUCTOS EN CIRCULACIN Y PRODUCTOS FINALES.

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OBTENCION DE LA MUESTRA

OBTENCIN DE LA MUESTRA

LA MUESTRA DE LABORATORIO DISMINUYE EN VOLUMEN Y ES LA QUE REALMENTE SE ANALIZA

LA MUESTRA DEBE SER HOMOGENEA, SU COMPOSICION ES LA MISMA EN TODAS SUS PARTES

SE OBTIENE UNA MUESTRA COMPUESTA QUE CONSTA DE VARIAS PORCIONES DEL MATERIAL QUE SE VA A ANALIZAR

LA MUESTRA COMPUESTA SE DEBE REDUCIR EN TAMAO PARA OBTENER UNA MUESTRA DE LABORATORIO

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PREPARACION DE LA MUESTRA

PREPARACIN DE LA MUESTRA

REDUCCIN DE TAMAO

(se tritura la muestra compuesta para disminuir su tamao)

TAMIZADO

(la muestra se criba para obtener un tamao uniforme)

CUARTEO

(permite homogenizar y disminuir el volumen de muestra , es la muestra de laboratorio)

ALMACENAMIENTO

(se toma precauciones para evitar o reducir la contaminacin , prdida o descomposicin)

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SECADO

Secado

Consiste en remover el agua de la muestra (desecacin)

Se seca normalmente a 110C, por espacio de 2 horas

En caso se disminuye la temperatura se prolonga el tiempo de exposicin

Otro mtodo emplea desecadores (H2SO4 concentrado, CaO)

El resultado del anlisis se representa tiempo sobre base seca.

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PESADA

Pesada de la muestra

El anlisis parte de una porcin exactamente medida de muestra.

Si es solida o liquida se pesa

Si es liquido se mide mediante aparatos de vidrio calibrados.

El tamao de muestra depende de la concentracin del analito

TAMAO DE MUESTRA EN FUNCION DE LOS CONSTITUYENTES

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Constituyente % aproximado Peso de muestra Principal 1 % 0.1 - 1 g Secundario 1 - 0.01 % 1 - 10 Trazas 0.01 % 10 g

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OBTENCION DE LA MUESTRA

EL PROCESO DE CONSEGUIR UNA MUESTRA SE LLAMA MUESTREO

OBTENCIN DE LA MUESTRA

MUESTRA

ES UNA PORCIN DE MATERIAL POR ANALIZAR

LA MUESTRA DEBE SER REPRESENTATIVA

LA OBTENCIN DEPENDE DE LA NATURALEZA, CANTIDAD Y LUGAR

A NIVEL INDUSTRIA SE HACE TOMA DE MUESTRA EN MATERIA PRIMA, PRODUCTOS EN CIRCULACIN Y PRODUCTOS FINALES.

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DISOLUCION DE LA MUESTRA

Disolucin de la muestra

La muestra debe ser soluble

Para sustancias inorgnicas:

Solubilizacion por va hmeda (agua, HCl, agua regia)

Disgregacin por va seca (reactivos, elevadas temperaturas)

Disolucin por digestin hmeda (cidos oxidantes, el producto es sales solubles)

Para

sustancias orgnicas

Disolucin por calcinacin seca (se calcina a 400 700C)

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SEPARACIONDE INTERFERENTES

Separacin de interferentes

Lo ideal es una reaccin especifica o selectiva

Interferente es una sustancia que impide la medicin directa del analito

Necesita ser eliminado para evitar errores

Mtodo de separacin: precipitacin o enmascaramiento (formacin de un ion complejo soluble)

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MEDICION DE LA MUESTRA

Medicin del analito

Principio: mide una propiedad fsica (x)

El valor medido relaciona:

C analito X

El analito se mide por pesada (mtodo gravimtrico)

El analito se mide mediante un instrumento (mtodo instrumental)

El analito se mide por volumen (mtodo volumtrico)

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CALCULO Y EVALUACION DE RESULTADOS

Calculo y evaluacin de resultados

El calculo se basa en: medicin inicial de muestra y medicin final

Se aplica relaciones matemticas de acuerdo al mtodo empleado

Se termina el grado de confiabilidad de resultados

Se aplica indicadores estadsticos

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Expresin de resultados

Se expresa en funcin de criterios

Por la cantidad del analito (%, ppm, ppb, mg/%

Por la naturaleza de la muestra

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NATURALEZA DE LA MUESTRA

Por la naturaleza de la muestra

Aguas, desechos industriales (ppm)

Arcillas, rocas, cementos (ppm)

Alimentos en general (%), compuestos (mg/%)

Fluidos biolgicos (%,ppm o mg/%)

Minerales (%)

Minerales preciosos (g/ton mtrica)

validacion

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PRINCIPIOS

SE DEFINE COMO EL ESTABLECIMIENTO DE PRUEBAS DOCUMENTADAS QUE APORTAN UN ALTO GRADO DE SEGURIDAD DE QUE UN PROCESO SE EFECTARA UNIFORMENTE EN CONFORMIDAD CON LOS RESULTADOS PREVISTOS ESPECIFICADOS

SON APLICADOS A LAS PRUEBAS ANALITICAS, LOS EQUIPOS, LOS SISTEMAS Y SERVICIOS DE ESTABLECIMIENTO COMO AIRE, AGUA, VAPOR Y PROCESOS COMO DE FABRICACIN, LIMPIEZA, ESTERILIZACIN, ETC.

TIPOS DE validacion

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VALIDACION

PROSPECTIVA

ES LA QUE REALIZA SOBRE UN PROCESO ANTES DE SER IMPLEMENTADO, QUE PUEDE DARSE EN LA FABRICACIN DE PRODUCTOS NUEVOS, CAMBIOS EN EL PROCESO O CAMBIO DE UN EQUIPO

ASEGURA EL XITO DEL PROCESO ANTES DE SU IMPLEMENTACIN

TIPOS DE validacion

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VALIDACION

RETROSPECTIVA

ES LA QUE SE REALIZA SOBRE EL ANALISIS DE ENSAYOS YA ELABORADOS, EN LA CUAL SE REVISA Y ANALIZA CON MTODOS ESTADISTICOS LOS PARMETROS FSICOS Y LOS RESULTADOS ANALITICOS

ES LA QUE PRODUCE CUANDO ES IMPOSIBLE COMPLETAR LA VALIDACIN ANTES DE LA PUESTA EN EL MERCADO DEL PPRODUCTO

VALIDACION

SIMULTANEA

TIPOS DE validacion

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REVALIDACION

SE REALIZA CUANDO UN METODO VALIDADO HA SIDO MODIFICADO EN ALGUNOS DE LOS PASOS DEL PROCEDIMIENTO ESTABLECIDO O SE HA VARIADO ALGUNO DE LOS INSTRUMENTOS, REACTIVOS O MATERIAL EMPLEADO

Validacion DE METODOS ANALITICOS

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PRINCIPIOS

ES EL ESTABLECIMIENTO DE LA EVIDENCIA DOCUMENTAL DE QUE UN PROCEDIMIENTO ANALTICO CONDUCIR CON ALTO GRADO DE SEGURIDAD, A LA OBTENCIN DE RESULTADOS PRECISOS Y EXACTOS, DENTRO DE LAS ESPECIFICACIONES Y LOS ATRIBUTOS DE CALIDAD PREVIAMENTE ESTABLECIDOS

CON LA VALIDACIN DE MTODOS SE DEMUESTRA QUE UN MTODO ANALTICO ES ADECUADO PARA SU APLICACIN

Validacion DE METODOS ANALITICOS

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IMPORTANCIA

DEMUESTRA QUE LOS METODOS SON ADECUADOS A LOS ANALISIS PROPUESTOS EN LAS CONDICIONES DESCRITAS

TRABAJA CON MTODOS QUE OFRECEN CONFIANZA Y SEGURIDAD EN LOS RESULTADOS

PERMITE NO SOLO EL CONOCIMIENTO DEL METODO ANALITICO SINO TAMBIEN CUMPLIR CON LAS EXIGENCIAS LEGALES PARA ASEGURAR LA CALIDAD Y EFICACIA DEL PRODUCTO

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PLAN MAESTRO DE VALIDACION (PVM)

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PRINCIPIOS

LA VALIDACION EMPIEZA CON LA PLANIFICACIN

INCLUYE LA PLANIFICACIN, LA REALIZACION DE CALIBRACIN, MANTENIMIENTO, CAPACITACIN, DESARROLLO DE DOCUMENTOS, ETC.

EL PLAN ES EL DESARROLLO PLANIFICADO Y SISTEMATICO DE ACTIVIDADES EN EL QUE SE DESCRIBE EQUIPOS, SISTEMAS, MTODOS Y PROCEDIMIENTOS QUE HABRN DE VALIDARSE Y CUANDO LO SERN

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PLAN MAESTRO DE VALIDACION (PVM)

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CONTENIDO

OBJETIVOS

ALCANCE

RESPONSABILIDADES

CRONOGRAMA DE TRABAJO (ACTIVIDADES A REALIZAR, TIPO DE VALIDACIN, PROGRAMACIN, FASES.

IDENTIFICACION DE NECESIDADES

ELABORACION DE LOS PROTOCOLOS DE VALIDACION

REALIZACION DE PRUEBAS ANALITICAS

RECOPILACION DE DATOS

ANALISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES

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PARAMETROS DE VALIDACION DE UN METODO ANALITICO

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LINEALIDAD

ES LA CAPACIDAD DEL METODO PARA PROPORCIONAR RESULTADOS QUE SON DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA CONCENTRACIN DEL ANALITO EN LA MUESTRA DENTRO DE UN RANGO ESTABLECIDO

LIMITE DE DETECCION (LOD)

ES LA MINIMA CANTIDAD DEL ANALITO EN LA MUESTRA QUE SE PUEDE DETECTAR AUNQUE NO NECESARIAMENTE CUANTIFICAR BAJO CONDICIONES EXPERIMENTALES

LIMITE DE CUANTIFICACION (LOQ)

ES LA MINIMA CANTIDAD DE ANALITO PRESENTE EN LA MUESTRA QUE SE PUEDE CUANTIFICAR BAJO LAS CONDICIONES EXPERIMENTALES.

ES UN TERMINO CUANTITATIVO

PARAMETROS DE VALIDACION DE UN METODO ANALITICO

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SELECTIVIDAD

CAPACIDAD DE UN METODO ANALITICO PARA MEDIR Y/O IDENTIFICAR LOS ANALITOS DE INTERES, EN PRESENCIA DE OTRAS SUSTANCIAS QUIMICAS QUE PUEDAN ESTAR PRESENTES EN LA MUESTRA

SENSIBILIDAD

ES UNA MEDIDA DE SU CAPACIDAD DE DIFERENCIAR PEQUEAS VARIACIONES EN LA CONCENTRACIN DEL ANALITO

ROBUSTEZ

ES LA MEDIDA DE SU CAPACIDAD PARA PERMANECER INALTERADO ANTE PEQUEAS PERO DELIBERADAS VARIACIONES EN CIERTOS PARMETROS, SE REFIERE A LA FIABILIDAD O ESTABILIDAD DURANTE SU EMPLEO

PARAMETROS DE VALIDACION DE UN METODO ANALITICO

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PRECISION

EXPRESA EL GRADO DE CONCORDANCIA, COINCIDENCIA O GRADO DE DISPERSION ENTRE UNA SERIE DE MEDIDAS A PARTIR DE UNA MISMA MUESTRA

EXACTITUD

ES LA PROXIMIDAD DE CONCORDANCIA ENTRE EL RESULTADO O VALOR QUE ES ACEPTADO COMO VALOR ACEPTADO O VERDADERO Y EL VALOR EXPERIMENTAL

PARAMETROS DE VALIDACION DE UN METODO ANALITICO

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PRECISION

EXPRESA EL GRADO DE CONCORDANCIA, COINCIDENCIA O GRADO DE DISPERSION ENTRE UNA SERIE DE MEDIDAS A PARTIR DE UNA MISMA MUESTRA

EXACTITUD

ES LA PROXIMIDAD DE CONCORDANCIA ENTRE EL RESULTADO O VALOR QUE ES ACEPTADO COMO VALOR ACEPTADO O VERDADERO Y EL VALOR EXPERIMENTAL

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EVALUACION DE LOS RESULTADOS ANALITICOS

PRINCIPIOS

UNA MEDICIN NO ESTA TOTALMENTE LIBRE DE

ERRORES, PRESENTA UN GRADO DE INCERTIDUMBRE

SE ESPERA MINIMIZAR Y ESTIMULAR

SU MAGNITUD CON

UNA EXACTITUD ACEPTABLE

CADA MEDICION ESTA SUJETA A MUCHAS INCERTIDUMBRES

QUE PRODUCEN UNA DISPERSION DE RESULTADOS

SE PUEDE EVALUAR LA MAGNITUD DEL ERROR EN

UNA MEDICIN DENTRO DE CIERTYO NIVEL

DE PROBABILIDAD

SE TOMA EN CONSIDERACION UN VALOR CENTRAL DE

UN CONJUNTO DE MEDICIONES

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EVALUACION DE LOS RESULTADOS ANALITICOS

MEDIA

O

PROMEDIO

ES EL VALOR OBTENIDO DIVIDIENDO LA SUMA DE

UN GRUPO DE MEDICIONES POR EL NUMERO DE

RESULTADOS INDIVIDUALES

Se representa matemticamente como :

N

xi

x = i = 1

N

Donde:

X I = representa los valores individuales de x

N = nmero de mediciones repetidas

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EVALUACION DE LOS RESULTADOS ANALITICOS

MEDIANA

ES AQUEL VALOR ALREDEDOR DEL CUAL

SE DISTRIBUYEN LOS OTROS VALORES

EN UN NUMERO IMPAR DE MEDICIONES, LA ELECCIN DE LA MEDIANA SE HACE DIRECTAMENTE CON EL VALOR CENTRAL

SI EL NUMERO DE RESULTADOS ES PAR SE TTOMA EN CUENTA EL PAR DE RESULTADOS CENTRALES COLOCADOS EN ORDEN CRECIENTE

EJEMPLO DE MEDIA Y MEDIANA

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Ejemplo: En un anlisis se tienen los siguientes resultados, calcular la media y la mediana

No RESULTADO

10.06

10.20

10.08

10.10

Media x = 10.06 + 10.20 + 10.08 + 10.10 = 10.11

4

Como hay un nmero par de mediciones en el grupo, la mediana viene dada por el valor medio del par central de los resultados establecidos en forma creciente.

No RESULTADO

10.06

10.08

10.10

10.20

MEDIANA = 10.10 + 10.08 = 10.09

2

64

EVALUACION DE LOS RESULTADOS ANALITICOS

PRECISION

ES LA REPRODUCIBILIDAD DE UNA MEDIDA DENTRO

DE UNA SERIE DE RESULTADOS OBTENIDOS

ES LA MEDIDA DE LA CONCORDANCIA ENTRE VARIAS

MEDIDAS DE LA MISMA SUSTANCIA MEDIDAS DE LA

MISMA MANERA

SE DETERMINA MEDIANTE LA DESVIACIN ABSOLUTA O RELATIVA

LA DESVIACION D, ES LA DIFERENCIA ENTRE UN VALOR MEDIDO (O), Y LA MEDIA ARITMTICA (VALOR MEDIO), M

65

EVALUACION DE LOS RESULTADOS ANALITICOS: DESVIACION ABSOLUTA

Ejemplo:

No. muestra RESULTADO %

24.39

24.20

24.28

Valor Medio = 24.39 + 24.20 + 24.28 = 24.29

3

Clculo de la desviacin (D) :

No muestra O - M = D

24.39 24.29 0.10

24.20 24.29 0.09

24.28 24.29 0.01

MEDIA (M) 24.29 0.07 (desviacin media)

Se puede interpretar como resultado del anlisis el valor 24.29 0.07%

65

66

EVALUACION DE LOS RESULTADOS ANALITICOS

EXACTITUD

ES LA CONCORDANCIA DE LAS MEDIDAS

EXPERIMENTALES Y EL VALOR CONSIDERADO COMO

VERDADERO O REAL

LA CANTIDAD GENERALMENTE TOMADA COMO VALOR

VERDADERO, ES EN REALIDAD EL VALOR MS PROBABLE

LA CANTIDAD GENERALMENTE TOMADA COMO VALOR VERDADERO ES EN REALIDAD EL VALOR MS PROBABLE, OBTENIDO POR APLICACIN DE LOS METODOS ESTADISTICOS

SE DETERMINA EN FUNCION DEL ERROR ABSOLUTO O

ERROR RELATIVO. EL ERROR ES LA DIFERENCIA ENTRE UN VALOR MEDIDO /O/ Y EL VALOR VERDADERO (A)

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ERROR ABSOLUTO Y RELATIVO

Calcular el error en los siguientes valores medidos, si el valor aceptado es de 501 ml.

Valores observados (O) - A = error (O A)

501 501 = 0

496 501 = - 5

503 501 = + 2

500 501 = - 1

En estos casos se conserva el signo del error para indicar si ste es por exceso o por defecto, el signo negativo indica que el resultado experimental es menor que el valor aceptado. Y si es positivo indica que el valor es mayor que el valor verdadero.

El error relativo Er, se expresa en porcentaje o en partes por mil, se calcula con la siguiente relacin:

Er = O - A x 100

A

Ejemplo

Calcular el error relativo de los datos anteriores:

Error relativo = 501 - 501 x 100 = 0.00%

501

Error relativo = 496 501 x 100 = - 0.99 %

501

Error relativo = 496 501 x 1000 = - 9.9 partes por mil

501

68

ClasIFICACION de LOS errorES

DETERMINADOS

SON LOS QUE PUEDEN SER EVITADOS O CORREGIDOS

DESPUES DE DETERMINADA SU MAGNITUD O VALOR,

SON CONSTANTES, DIFICILES DE DESCUBRIR

SE DEBEN A ERRORES PERSONALES, FALTA DE HABILIDAD DEL OPERADOR

SE DEBEN A ERRORES OPERACIONALES, FALTA DE EXPERIENCIA O FALTA DE CUIDADO DEL ANALISTA

SE DEBEN A ERRORES DE METODO, SON INHERENTES A LAS PROPIEDADES FSICAS O QUMICAS DEL SISTEMA OBJETO DE ESTUDIO

69

ClasIFICACION de LOS errorES

IN

DETERMINADOS

SON ERRORES FORTUITOS O LLAMADOS TAMBIN

AL AZAR

LAS CAUSAS DE ESTOS ERRORES, SU MAGNITUD Y SIGNO NO PUEDEN PREDECIRSE

ESTAS REGLAS SON SOLAMENTE APLICABLES A UN GRAN NMERO DE OBSERVACIONES O MEDIDAS, Y SIGUEN LA LEY DE LA PROBSBILIDAD

70

Rechazo de datos:

TEST

4 d

EN UNA SERIE DE MEDIDAS PUEDE SUCEDER QUE UN

VALOR PRESENTE UNA DESVIACION

CONSIDERABLEMENTE MAYOR QUE LOS DEMS

SE TIENE QUE EVALUAR SI EL VALOR ES O NO VALIDO

EL TEST 4d CONSIDERA UNA SERIE DE CUATRO O MS VALORES. SI UN VALOR DIFIRER MUCHO DE LOS DEMS, DEBE PRESCINIDRSE PTOVISIONALMENTE DE EL Y CALCULAR CON LOS OTROS VALORES LA MEDIA Y LA DESVIACIN MEDIA

SI LA DESVIACION DEL VALOR DUDOSO RESPECTO A LA MEDIA DE LOS OTROS VALORES ES MAYOR DE CUATRO VECES LA DESVIACIN MEDIA, DICHO VALOR SE RECHAZA DEFINITIVAMENTE

RECHAZO DE DATOS

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EJEMPLO

En una medicin se tiene los siguientes resultados:

Valores observados /O/

501

496

503

490

500

2490

5

MEDIA ( M ) 498

Clculo de la desviacin

Valores observados /O/ - M = desviacin

501 498 3

496 498 2

503 498 5

490 498 8

500 498 2

El valor rechazable o considerado dudoso o sospechoso es el que presenta mayo desviacin, es decir, 490.

RECHAZO DE DATOS

01/06/2015

72

valores observados /O/ - M = desviacin

valor dudoso 490 500 10

496 500 4

500 500 0

501 500 1

503 500 3

Valor medio 500 desviacin media 2

10 > 4 X 2

La desviacin que presenta el valor dudoso es 10 y este valor es cuatro veces 2 de la desviacin media de los dems valores. Por tanto, se debe rechazar el valor de 490.

73

Rechazo de datos:

TEST

Q

SE APLICA A UNA SERIE DE GRUPOS DE TRES O

MAS RESULTADOS

SE TIENE QUE EVALUAR SI EL VALOR ES O NO VALIDO

SE CALCULA ENTRE LA DIVERGENCIA (RESULTADO SOSPECHOSO Y SU VECINO MAS CERCANO) ENTRE EL RECORRIDO O RANGO, ESTE ES EL Q CALCULADO

SI EL Q CALCULADO ES MAYOR QUE EL VALOR DEL Q DE LA TABLA, EL RESULTADO SE RECHAZA CON UN 90 % DE CONFIANZA

RECHAZO DE DATOS

01/06/2015

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TABLA DE VALORES DEL COEFICIENTE DE DESCARTACION Q

___________________________________________________________________

Nmero de

Observaciones Q (nivel de confianza 90%

3 0.94

4 0.76

5 0.64

6 0.56

7 0. 51

8 0. 47

9 0. 44

10 0. 41

_________________________________________________________________

EJEMPLO

Se tiene los siguientes resultados en una medicin: 12.53, 12.56, 12.47, 12.67, y 12.48, calcular si se rechaza algn dato. El resultado que ms se dispersa es 12.67 y es un valor sospechoso de ser eliminado. Emplear el test Q.

Rechazo de datos

01/06/2015

75

Se ordena los valores en forma creciente:

12.47, 12.48, 12.53, 12.56, 12.67

Q = 12.67 - 12.56 = 0.11 = 0.55

12.67 12.47 0.20

El valor de Q calculada 0.55 se compara con el Q tabulada 0.64 (quinta observacin) y se tiene que Q calculada es menor que el Q tabulada, por lo que el valor sospechoso no se rechaza.

UNIDAD III

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EQUILIBRIO QUIMICO

01/06/2015

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CONTENIDO UNIDAD #3

REACCIONES, CLASIFICACION. REACCIONES IONICAS ,

SOLUCIONES ACUOSAS, PROPIEDADES, TIPOS

VELOCIDADAES DE REACCIN Y EQUILIBRIO QUIMICO, TIPOS DE EQUILIBRIO EN CIDOS, BASES, EQUILIBRIOS QUE INCLUYEN PRECIPITADOS Y COMPLEJOS

EJERCICIOS Y PROBLEMAS

77

78

REACCION QUIMICA

PRINCIPIOS

ES UN FENOMENO QUIMICO

UNAS SUSTANCIAS LLAMADAS REACTANTES SE

TRANSFORMAN EN OTRAS SUSTANCIAS

DIFERENTE LLAMADAS PRODUCTOS

SON COMBINACIONES QUE IMPLICAN

RUPTURA DE MOLCULAS Y LA REORDENACIN

DE TOMOS PARA FORMAR LOS PRODUCTOS

SE REPRESENTA MEDIANTE ECUACIONES

QUIMICAS

EMPLEA LA SIMBOLOGIA QUIMICA CONOCIDA

79

REACCION QUIMICA

POR

CONVENCIN

LOS REACTIVOS O REACTANTES SE

ESCRIBEN EN EL LADO IZQUIERDO

LOS PRODUCTOS SE ESCRIBEN AL

LADO DERECHO

LOS REACTIVOS Y PRODUCTOS SE

ESCRIBEN DE ACUERDO A SU

ESTADO FISICO

LIQUIDO

( l )

SOLIDO

( s)

GAS

( g)

ACUOSO

( ac )

80

REACCION QUIMICA

EJEMPLO DE UNA REACCION QUIMICA:

H 2 (g) + O 2 (g) ----- H 2O ( l)

Donde: ( + ) significa reacciona con

( -> ) significa para producir

La reaccin se interpreta como:

El hidrgeno molecular reacciona con oxgeno molecular para formar agua

81

CONDICIONES PARA QUE UNA ECUACIN QUIMICA SEA VALIDA

POR

CONVENCIN

CUMPLIR CON HECHOS

EXPERIMENTALES

EMPLEAR LA SIMBOLOGIA

QUIMICA CONOCIDA

CUMPLIR LA LEY

DE LA

CONSERVACION

DE LA MATERIA

CONSERVACIN DEL

NMERO DE TOMOS

DE CADA ELEMENTO EN

LOS REACTANTES Y

PRODUCTOS

82

CLASES DE REACCIONES QUIMICAS

COMBINACIN

DIRECTA,

SINTESIS O

ADICIN

COMBINACIN

DE DOS O MAS

SUSTANCIAS

(MOLCULAS,

ELEMENTOS,

IONES)

FORMAN UN

PRODUCTO DE

MAYOR

MASA

MOLECULAR

FORMULA GENERAL: A + B + C -- ABC

EJEMPLO: 4 Fe o ( s) + 3 O 2 ( g) -- 2 Fe 2 O3 ( s)

CaO (s) + CO2 ( g) -- CaCO3 ( s)

Na ( s) + Cl2 ( g ) ------ 2 Na Cl ( s )

Ca O (s) + H2O (l ) -- Ca(OH)2 (ac)

83

REACCIONES QUIMICAS IONICAS

PRINCIPIOS

LAS SUSTANCIAS IONICAS SE

DISUELVEN AGUA

FORMAN IONES POSITIVOS Y NEGATIVOS

LA ECUACIN SE PUEDE REPRESENTAR EN FORMA

MOLECULAR Y EN FORMA INICA

LOS IONES QUE APARECEN EN FORMA

IDNTICAS EN AMBOS MIEMBROS DE UNA

ECUACIN INICA COMPLETA SE LLAMAN

IONES ESPECTADORES Y NO INTERVIENEN

LA ECUACIN INICA NETA SOLO SE COLOCA

LOS IONES Y MOLCULAS QUE INTERVIENEN

DIRECTAMENTE EN LA REACCIN

84

REGLAS DE LAS REACCIONES QUIMICAS IONICAS

REGLAS

SOLO LOS ELECTRLITOS FUERTES SOLUBLES

SE ESCRIBEN EN FORMA INICA

LOS ELECTRLITOS DEBILES SOLUBLES, LOS NO

ELECTRLITOS SOLUBLES, SUSTANCIAS

INSOLUBLES SE ESCRIBEN EN FORMA

MOLECULAR

LOS IONES ESPECTADORES SE OMITEN DE LAS

ECUACIONES INICAS MOLECUALRES

85

EJEMPLO DE REACCIONES INICAS

Se tiene la siguiente reaccin:

Zn (s) + 2 HCl( ac) H2 (g) + Zn Cl2 (ac) ecuacin molecular

iones espectadores

Zn (s) + 2 H + (ac) + 2 Cl (ac) H2 (g) + Zn +2 (ac) + 2 Cl (ac) ecuacin inica

Zn (s) + 2 H + (ac) H2 (g) + Zn +2 (ac) ecuacin inica neta

86

REACCIONES REDOX

PRINCIPIOS

SON AQUELLAS REACCIONES EN LA QUE

TIENE LUGAR LA OXIDACIN Y

REDUCCIN

SON LAS REACCIONES DONDE SE PRODUCE

GANANCIA Y PRDIDA DE ELECTRONES O

UNA VARIACIN DEL NMERO DE

OXIDACIN DE LAS SUSTANCIAS

ES UN PROCESO QUE DA LUGAR

A UNA TRANSFERENCIA DE ELECTRONES

UNA REACCIN REDOX INVOLUCRA

LAS REACCIONES DE OXIDACIN Y

REDUCCIN, UNA QUE PROPORCIONA LOS

ELECTRONES Y EL OTRO

QUE SE COMBINA CON ELLOS

87

REACCIONES REDOX

PRINCIPIOS

LA OXIDACIN

ES UN PROCESO QUE IMPLICA LA PRDIDA

DE ELECTRONES POR UN TOMO,

MOLCULA O POR UN IN, EXISTE UN

AUMENTO DE SU NMERO DE OXIDACIN,

LA SUSTANCIA QUE PIERDE ELECTRONES EN ESTAS

REACCIONES ES REDUCTOR Y SE OXIDA

LA REDUCCIN:

ES LA GANANCIA DE ELECTRONES POR UN

TOMO, MOLCULA O POR UN IN,

EL ATOMO O IN DISMINUYE SU NMERO DE

OXIDACIN, LA SUSTANCIA QUE GANA

ELECTRONES, ES OXIDANTE Y SE REDUCE

SEA LA SIGUIENTE REACCIN:

Fe O + C u +2 SO 4 -2 Fe +2 SO4 -2 + Cu O

88

REACCIONES DE OXIDOREDUCCIN

AGENTE

OXIDANTE

ES LA SUSTANCIA RECEPTORA DE

ELECTRONES CAPAZ DE OXIDAR A OTRA, ES

DECIR, HACERLA PERDER ELECTRONES

QUE ELLA GANA

SE COMPORTAN COMO OXIDANTES LOS

ELEMENTOS DE ELEVADA

ELECTRONEGATIVIDAD, MS

ELECTRONEGATIVO MAYOR CARCTER

OXIDANTE

ES LA SUSTANCIA ES UN DONADOR

DE ELECTRONES, CAPAZ DE REDUCIR

A OTRA, ES DECIR, HACERLA GANAR

ELECTRONES QUE ELLA PIERDE

SE COMPORTAN COMO REDUCTORES LOS

ELEMENTOS ELECTROPOSITIVOS, CUANDO

MAYOR SEA EL CARCTER METALICO DE

UN ELEMENTO MAYOR ES SU CARCTER

REDUCTOR

AGENTE

REDUCTOR

89

REGLAS PARA DETERMINAR EL NUMERO DE OXIDACIN

NUMERO DE

OXIDACIN

EL ESTADO DE

OXIDACIN

ES UN MEDIO PARA

LLEVAR UN

REGISTRO DEL

NMERO DE

ELECTRONES

ASOCIADOS

A UN ELEMENTO

CON EL NMERO

DE OXIDACIN

SE TIENE EL

NMERO DE

ELECTRONES

TRANSFERIDOS

EL NMERO

DE OXIDACIN DE

UN ELEMENTO ES

IGUAL A CERO

EL NMERO DE

OXIDACIN DE H +

ES CASI SIEMPRE

+ 1 EXCEPTO EN LOS

HIDRUROS METLICOS

QUE - 1

EL NMERO DE OXIDACIN

DEL OXGENO ES CASI

SIEMPRE 2, EN EL

OXGENO GASEOSO EL

NMERO ES IGUAL

A CERO

01/06/2015

90

EJEMPLO DE REACCION REDOX

EN LA REACCIN SIGUIENTE:

Se considera la reaccin redox del hierro (II) con una solucin de cerio (IV)

Fe +2 + Ce +4 Fe +3 + Ce +3

reductor oxidante productos

Interpretacin:

Es una reaccin de oxidacin del fierro con el in crico. Se tiene dos reacciones parciales:

Semirreccin de oxidacin:

Fe +2 Fe +3 + e

Semirreaccin de reduccin:

Ce +4 + e Ce +3

En la reaccin el hierro (II) es el agente reductor, es una especie que, cede fcilmente electrones a otra especie y el Cerio (IV) es el agente oxidante, que tiene gran afinidad por los electrones y, por tanto, tendencia a quitrselos a otra especie.

Estas reacciones son reversibles y su representacin general es:

O x + ne Red

91

BALANCEO DE ECUACIONES

FUNDAMENTO

SE BASA EN LA

LEY DE

CONSERVACIN

DE LA

MATERIA

EL NMERO DE

TOMOS

DE CADA ELEMENTO

SEA EL MISMO EN

LOS

REACTANTES Y

PRODUCTOS

CONSISTE EN AJUSTAR

LOS COEFICIENTES DE

REACTANTES Y

PRODUCTOS Y EL

COEFICIENTE SER

COLOCADO DELANTE

DE LA FRMULA O

SMBOLO

CON LOS

COEFICIENTES SE

COMPENSAN EL

NMERO DE

TOMOS EN AMBOS

LADOS DE LA

ECUACIN

92

INTERPRETACIN DE COEFICIENTES Y SUBINDICES

SEA LA SIGUIENTE FORMULA QUIMICA:

5 Ca 3 ( PO 4 ) 2

DONDE:

5 ES EL COEFICIENTE QUE AFECTA A TODA LA SUSTANCIA

Ca 3 AFECTA SLO AL CALCIO

P INDICA LA UNIDAD

O4 AFECTA SOLO AL OXGENO

2 AFECTA A TODOS LOS COMPONENTES DEL PARENTESIS

93

INTERPRETACIN DE COEFICIENTES Y SUBINDICES

EN LA FORMULA QUIMICA ANTERIOR:

5 Ca 3 ( PO 4 ) 2

EL NMERO DE ATOMOS ES IGUAL A:

NO DE TOMOS DE CALCIO = 5 x 3 = 15

NO DE ATOMOS DE FSFORO = 5x 2 x1 = 10

NO DE ATOMOS DE OXIGENO = 5 x 2 x 4 = 40

94

PASOS PARA BALANCEAR ECUACIONESQUIMICAS

IDENTIFICAR LOS REACTIVOS Y PRODUCTOS

ESCRIBIENDO SUS FRMULAS CORRECTAS

BALANCEAR LA ECUACIN PROBANDO COEFICIENTES QUE

IGUALEN EL NO DE CADA TIPO DE TOMOS EN AMBOS

LADOS DE LA ECUACIN, SOLO CAMBIAN LOS COEFICIENTES

VERIFICAR LA ECUACIN BALANCEADA PARA DEMOSTRAR

QUE SE TIENE EL MISMO NO DE ATOMOS DE CADA TIPO EN

AMBOS LADOS DE LA ECUACIN

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95

EJEMPLO DE BALANCEO

EN LA SIGUIENTE REACCIN:

IDENTIFICAR REACTIVOS Y PRODUCTOS

K Cl O 3 KCl + O2

CLORATO DE POTASIO CLORURO DE POTASIO OXGENO

BALANCEAR LA ECUACIN

1) BALANCEO DEL METAL ( EL K y Cl SE ENCUENTRAN EN AMBOS LADOS CON IGUAL No DE ATOMOS. POR LO QUE EL K y KCl TIENEN EL MISMO COEFICIENTE)

2) BALANCEO DEL OXIGENO (COMO HAY 3 ATOMOS DE OXIGENO EN EL LADO IZQUIERDO Y 2 EN EL DERECHO, SE PUEDE BALNCEAR CON UN 2 A LA IZQUIERDA DEL KClO3 Y UN 3 EN EL OXIGENO)

2 K Cl O 3 KCl + 3O2

3) BALANCEAR LOS ATOMOS DE K y Cl COLOCANDO UN 2 EN KCl

2 K Cl O 3 2 KCl + 3O2

VERIFICACIN: ANOTAR EL No DE ATOMOS DE CADA ELEMENTO EN LOS REACTIVOS Y PRODUCTOS

REACTIVOS PRODUCTOS

K ( 2 ) K ( 2 )

Cl ( 2 ) Cl ( 2 )

O ( 6 ) O ( 6 )

96

BALANCEO DE ECUACIONES DE OXIDOREDUCCION (METODO DEL NUMERO DE OXIDACION)

EJEMPLO: EL IN CROMATO OXIDA AL IN SULFITO A SULFATO Y SE REDUCE A CROMITO EN SOLUCIN ALCALINA DE ACUERDO A LA SIGUIENTE REACCIN:

CrO4 -2 + SO 3 -2 C r O 2 - + SO4 -2

EL NUMERO DE OXIDACION DEL CROMO EN EL CROMATO CAMBIA DE +6 A +3 Y GANA 3 ELECTRONES

Cr+6 O4- 8 +2 C r +3 O 2 -4 +1

EN EL CASO DEL IN SULFITO EL AZUFRE CAMBIA DE +4 a +6 Y PIERDE 2 ELECTRONES

S +4 O 3 -6 +2 S +6 O4-8 +-2

PODEMOS IGUALAR LA CANTIDAD DE ELECTRONES QUE SE GANAN Y SE PIERDEN TOMANDO 2 CROMATOS POR CADA 3 SULFITOS. LECUACION BALANCEADA ES:

2 CrO4 -2 + 3 SO 3 -2 2C r O 2 - + 3 SO4 -2

COMPLETANDO LA ECUACIN CON IONES HIDROXILO EN EL LADO DERECHO, Y UNA MOLCULA DE AGUA EN EL LADO IZQUIERDO COMPLETA EL BALANCEO:

2 CrO4 -2 + 3 SO 3 -2 + H2O 2C r O 2 - + 3 SO4 -2 + 2 OH -

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97

BALANCEO REDOX

La reaccin parcial de reduccin es

Cr2O7 -2: 2 Cr +3

Adicione agua a la derecha para balancear el oxgeno

Cr 2 O 7 -2 2 Cr +3 + 7 H2O

Adicione H + a la izquierda para balancear el oxgeno

Cr 2 O7 -2 + 14 H + 2 Cr +3 + 7 H2O

Para ajustarla elctricamente, se deben agregar 6 electrones al miembro de la izquierda

Cr 2 O7 -2 + 14 H + + 6e 2 Cr +3 + 7 H2O

La reaccin parcial de oxidacin es

I - I 2

2 I - I 2

2 I - I 2 + 2 e

Un in dicromato toma 6e y 2 iones yoduro 2e, por eso las 2 reacciones parciales tienen lugar en la relacin de 1 a 3. Multiplique la ecuacin de reduccin por 1 y la ecuacin de reduccin por 3, sumarlas para obtener la ecuacin final balanceada

Cr 2 O7 -2 + 14 H + + 6e 2 Cr +3 + 7 H2O

3 x 2 I - I 2 + 2 e______________

Cr 2 O7 -2 + 14 H + + 2 I - 2 Cr +3 + 7 H2O + I2

98

ESTEQUIOMETRIA

PRINCIPIOS

RELACIONA LOS PESOS, MOLES

O VOLUMENES DE LOS

REACTANTES Y PRODUCTOS

ESTA RELACIN SE DA A TRAVES

DE LA ECUACIN QUMICA

ESTUDIA EL CALCULO DE LAS

CANTIDADES DE LAS SUSTANCIAS

QUE PARTICIPAN EN LAS REACCIONES

QUMICAS

99

ESTEQUIOMETRIA

EJEMPLO:

QUE MASA DE AgNO3(169.9 g/MOL) SE NECESITA PARA CONVERTIR 2.33 g DE Na2CO3 (106 g/mol) en Ag2CO3 (275.7 g/mol) Cuanta masa de Ag2CO3 se formar?.

Na2CO3 + 2 AgNO3 Ag2CO3 + 2 NaNO3

106 g 169.9 g 275.7 g

Factor estequiomtrico = 2 mol AgNO3 = 1 mol Na2CO3 = 1 mol Ag2CO3

No moles de Na2CO3

2.33 g Na2CO3 x 1 mol Na2CO3 / 106 g Na2CO3 = 0.02198 mol Na2CO3

No moles de AgNO3

0.02198 mol Na2CO3 x 2 mol AgNO3 / 1 mol Na2CO3 = 0.0439 mol AgNO3

N0 moles de Ag2CO3

0.0439 moles AgNO3 x 1 mol Ag2CO3 / 2 mol AgNO3 = 0.02195 mol Ag2CO3

Masa de Ag2CO3

0.02195 mol Ag2CO3 x 275.7 g Ag2CO3 / 1 mol = 6.05 g de Ag2CO3

100

FORMULA QUIMICA A PARTIR DEL ANALISIS

La formula emprica o mnima de un compuesto indica el Numero relativo de los tomos de cada elemento que contiene, es el subndice de cada tomo diferente en la molcula. Utiliza la composicin centesimal.

EJEMPLO:

El azufre y el oxgeno son contaminantes del aire y son la causa de la lluvia cida. El anlisis de un compuesto puro indica que contiene 50.1 5 de azufre y 49.9 % de oxgeno en masa. cul es la frmula emprica del compuesto?

Suponer 100 g del material y se tiene:

50.10 g S

49.90 g O

----------------

100.00 g

Calcular el No de moles de cada elemento en 100 g de compuesto

moles C = 50.10 g S x 1 mol S / 32 g S = 1.56 moles de S

moles O = 49.90 g O x 1 mol / 16.00 g O = 3.12 moles de O

Se calcula la relacin molar dividiendo cada no de moles entre el no ms pequeo de moles

S = 1.56/ 1.56 = 1.00

O = 3.12/1.56 = 2.00

La frmula emprica es: S O2

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REACCIONES DE NEUTRALIZACION

LAS REACCIONES DE NEUTRALIZACIN SON AQUELLAS EN LAS QUE INTERVIENEN UN CIDO Y UNA BASE PARA DAR COMO PRODUCTOS UNA SAL Y AGUA.

H+ + OH - 0) aumenta si aumenta la temperatura

La constante de equilibrio de una reaccin exotrmica (H o < 0) disminuye si la temperatura aumenta

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147

FACTORES DE EQUILIBRIO QUIMICO

EFECTO DE LA

TEMPERATURA

SOBRE LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO

LA TEMPERATURA ES UNA

MEDIDA DEL CONTENIDO

ENERGETICO DE UN

SISTEMA

UN AUMENTO DE TEMPERATURA SIGNIFICA AUMENTO DE ENERGA

A TEMPERATURAS ELEVADAS LAS SUSTANCIAS POSEEN MAYOR ENERGA ESTO IMPLICA UNA MAYOR FRECUENCIA DE COLISIONES EFICACES Y LA VELOCIDAD DE REACCIN

TODAS LAS CONSTANTES DE EQUILIBRIO DEPENDEN DE LA TEMPERATURA, COMO TAMBIEN LA RAPIDEZ DE LAS REACCIONES

UN AUMENTO EN LA TEMPERATURA DESPLAZAR EL EQUILIBRIO EN LA DIRECCIN QUE DE POR RESULTADO ABSORCIN DE CALOR Y SE DESPLAZA A LA DERECHA CON UN AUMENTO EN LA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

Factores de EQUILIBRIO QUIMICO

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148

EFECTOS DE TEMPERATURA EN EQUILIBRIOS

LA VELOCIDAD SE DUPLICA O TRIPLICA POR CADA 10 OC

LA K DE UNA REACCIN ENDOTRMICA AUMENTA SI AUMENTA LA TEMPERATURA

LA K DE UNA REACCIN EXOTRMICA DISMINUYE SI LA TEMPERATURA AUMENTA

Factores de EQUILIBRIO QUIMICO

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149

EFECTOS DE PRESION EN EQUILIBRIOS

LA PRESIN TIENE INFLUENCIA SOBRE LA POSICIN DEL EQUILIBRIO QUMICO PARA REACCIONES EN FASES GASEOSAS

UN AUMENTO DE PRESIN FAVORECE UN DESPLAZAMIENTO EN LA DIRECCION QUE DE POR RESULTADO REDUCCIN DEL VOLUMEN

EN SOLUCIONES LOS CAMBIOS DE PRESIN TIENEN POCO EFECTO EN EL EQUILIBRIO PORQUE LOS LIQUIDOS NO SE PUEDEN COMPRIMIR

Factores de EQUILIBRIO QUIMICO

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150

EFECTOS DE CONCENTRACIONES EN EQUILIBRIOS

LA POSICIN DEL EQUILIBRIO ES INFLUIDA EN FORMA DEFINITIVA POR LAS CONCENTRACIONES

EL SENTIDO DEL CAMBIO SE PUEDE PRDECIR FCILMENTE POR EL PRINCIPIO DE LE CHATELIER

EN SOLUCIONES LOS CAMBIOS DE PRESIN TIENEN POCO EFECTO EN EL EQUILIBRIO PORQUE LOS LIQUIDOS NO SE PUEDEN COMPRIMIR

LA ADICIN O REMOCION DE UNO DE LOS COMPONENTES DARA LUGAR A QUE EL SISTEMA BUSCA RESTABLECER EL EQUILIBRIO

Equilibrios ionicos relativos a acidos y bases

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151

PRINCIPIOS

LOS EQUILIBRIOS SON HOMOGENEOS SI TODAS LAS SUSTANCIAS QUE INCLUYEN ESTN EN IGUAL ESTADO FSICO (LQUIDO, O SOLUCIN, GAS , SLIDO

SON HETEROGENEOS CUANDO NO ESTN EN EL MISMO ESTADO FISICO, PRESENTAN FASES

LA QUIMICA DE LAS SOLUCIONES INCLUYE A AMBOS TIPOS DE EQUILIBRIO

Equilibrios ionicos relativos a acidos y bases

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152

UN ACIDO O BASE FUERTE EST COMPLETAMENTE DISOCIADO EN DISOLUCIN ACUOSA PRESENTA CONSTANTES DE EQUILIBRIO GRANDES

HCl (ac) ---- H+ + Cl-

KOH (ac) --------- K + + OH -

Equilibrios ionicos relativos a acidos y bases

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153

LOS ACIDOS DBILES REACCIONAN CON EL AGUA DANDO UN PROTN AL AGUA

HA + H2O ---- H3O+ + A-

O

HA ------ H + + A -

SU CONSTANTE DE IONIZACIN ES

Ka = [ H +] [A- ]

[ HA ]

Equilibrios ionicos relativos a acidos y bases

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LAS BASES DBILES REACCIONAN CON EL AGUA FORMANDO IONES

NH3 + H2O ---- NH4+ + OH-

SU CONSTANTE DE IONIZACIN ES

Kb = [NH4 +] [OH -]

[ NH3]

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Acidos poliproticos

PRINCIPIOS

EXISTEN CIDOS CAPACES DE DAR MS DE UN ION HIDRONIO

SE LLAMAN ACIDOS POLIBASICOS O POLIFUNCIONALES

LOS TERMINOS DIBASICOS, TRIBASICOS, ETC. INDICAN EL NMERO DE IONES HIDRGENOS DISPONIBLES

ESTAS SUSTANCIAS SE IONIZAN POR ETAPAS Y CAD UNA PRESENTA UNA CONSTANTE DE EQUILIBRIO

ESTOS ACIDOS O BASES TIENEN MS DE UN PROTN O UN ION HIDROXILO IONIZABLE

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ACIDOS POLIPROTICOS

Ka1= 1.1 X 10 -2

H3PO4 -- H+ + H2PO4 -

Ka2= 1.1 X 10 -8

H2PO4 - ---- H+ + HPO4 -2

Ka3= 4.8 X 10 -13

HPO4 -2 ----- H + + PO4 -3

LOS VALORES DE Ka DE LAS DIFERENTES ETAPAS DE LOS CIDOS

POLIPROTICOS SE HACEN PROGRESIVAMENTE MAS

PEQUEOS PORQUE LA CARGA NEGATIVA VA INCREMENTANDOSE

Y HACE MAS DIFICIL LA DISOCIACIN SIGUIENTE

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