Química Analítica

1. Unidad I
Introducción

2. “Ciencia interdisciplinaria que genera
información cualitativa, cuantitativa y
estructural de cualquier tipo de material o
sistema y cuyo objetivo es obtener más cantidad
y calidad de información empleando cada vez
menos material, menos tiempo y menos
esfuerzo , con menores riesgos y costos”.
Sánchez-Batanero, P. y Gómez del Rio, M. I., Química
Analítica General, Editorial Síntesis, Madrid, 2006.

3. 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…

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

5. Solvente
Soluto
H2O
Otros
No electrolito
Electrolito
¿Cómo se incorpora
el soluto en el
solvente?

6. n)(disoluciódisolvente
soluto
iónConcentrac 
Cantidad de soluto disuelta en una cantidad dada de disolvente o cantidad
de disolución
DiluidaConcentrada
Dilución

7. L
n
isoluciónlitro de d
olutomoles de s
M  mol
molg
g
lapeso fórmu
lutomasa de so
n 1


 
laPeso fórmuV
lutomasa de so
M


Molaridad, M
 Molaridad total o analítica (Formalidad): Es el número total de moles
de un soluto en 1 L de solución. Es la suma de todas las
concentraciones de todas las especies que pueden generarse a partir
de ese soluto. Se representa por Ci, donde i es cualquiera de las
especies generadas
 Molaridad individual o al equilibrio. Es el número de moles de una
especie individual en 1 L de una solución que se encuentra en el
equilibrio. Se representa como [i]

8. 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 s
m  mol
molg
g
lapeso fórmu
lutomasa de so
n 1


 
laPeso fórmukg
lutomasa de so
m


Molalidad, m

9. 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 

10. 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
g04.49
2
g08.98
2
SOP.F H
SOHp.eq. 42
42 
eq2.0
g04.49
g808.9
alentepeso equiv
SOmasa H
SO#eqH 42
42 
N4.0ó
L
eq
4.0
L1
mL1000
mL500
eq2.0
ónLdisoluci
# eq
N 






La normalidad también se puede expresar en miliequivalentes por litro,
L
meq
400
eq1
meq1000
L
eq
4.0 






11. 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) electrones
cidos)os o produ(consumide
ciatansusP.F. de la
p. 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

12. 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

13. 100
ndisoluciómasa 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),
100
ciónla disoluvolumen de
lutomasa de so
%p/v 
100
ciónla disoluvolumen de
solutovolumen de
%v/v 
Concentración de
reactivos acuosos
comerciales.
Disoluciones de
mezclas de
líquidos puros.
Disoluciones
acuosas de
reactivos sólidos.

14. Porcentaje peso en peso (p/p), 1% ióng disoluc100
g soluto1
Partes por millón (ppm), 1 ppm
ióng disoluc000,000,1
g soluto1
ióng disoluc000,000,1
g soluto1
ciónkg disolu1
ióng disoluc1000

g soluto1
mg soluto1000

ónkg soluci1
mg soluto1

ónkg soluci1
mg soluto1
iónL disoluc1
ciónkg disolu1

iónL disoluc1
mg soluto1


15. 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)6
3-
.
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

16. Completa la siguiente tabla
Unidad de concentración Símbolo Definición
p/p
Porcentaje peso en volumen
Porcentaje volumen en volumen
M
N
Partes por millón

17. 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

18. Disolución
Concentrada
CMA, mMA
mP = mSD
VP  CP = VSD  CSD
CP = CMA
mP ≠ mAF

19. ¿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
mL450M10.0
C
VC
V
1
22
1




mL15V1 
moles en la solución diluida
42
42
diluidalnso SOmol H045.0
lnLso1
SOmol H10.0
lnmLso1000
lnLso1
lnmLso450n 












  lnL so015.0
SOmol H3
lnLso1
SOmol H045.0lnL so1
42
42 






Volumen de disolución concentrada que contiene 0.045 mol H2SO4
¡¡ Procedimiento alternativo !!

20. Valoración
Técnica analítica basada en una
reacción química (reacción de
valoración), mediante la cual se
determina la cantidad de una sustancia
(analito) presente en una muestra, por
adición de una cantidad conocida de
otra sustancia (valorante), en presencia
de un sistema que permita identificar
(indicador) en que momento se ha
consumido la totalidad del analito por
adición de la cantidad estequiométrica
del valorante (punto final).
Silva M. & Barbosa J., 2001
Analito
(solución)
Indicador
Valorante
(solución)

21. 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)

22. Preparación y
normalización
del reactivo
valorante
Valoración de
disolución
problema
(adición de reactivo
de conc. conocida)
Detección de
punto final
(visual o
instrumental)
Cálculos

23. 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

24. Reactivo
valorante
Preparación de la
muestra que contiene
el analito
(Dilución o disolución)
Solución patrón
estandarizada
(conc. conocida )
Valoración

25.  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

26.  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 de
equivalencia.
 Exactitud de resultado y calidad del análisis dependen de la
selección 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 que
contiene todos los reactivos excepto el analito. El volumen de
valorante consumido se debe restar del volumen consumido
al valorar la muestra problema.

29. p.eq. = p. final

31. 1. Una muestra de 0.5895 g de Mg(OH)2 impuro se disuelve en 100 mL de una
disolución de HCl 0.2050 M. Entonces, el ácido en exceso necesita 19.85 mL de NaOH
0.1020 M para neutralizarse. Calcule el porcentaje en masa del Mg(OH)2 de la
muestra, asuma que el hidróxido es la sustancia que reacciona con la disolución de
HCl.
2. Una muestra de hidróxido de calcio sólido se agita en agua a 30ºC hasta que la
disolución contiene tanto hidróxido de calcio disuelto como es posible. Se extrae una
muestra de 100 mL de esta disolución y se titula con HBr 5·10-2 M. Se requieren 48.8
mL 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 de
hidróxido de calcio por 100 mL de disolución?