Tema 3 Tcnicas Clsicas de Anlisis Qumico Tcnicas

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Tema 3: Técnicas Clásicas de Análisis Químico Técnicas de valoración: Determinación de la concentración

Tema 3: Técnicas Clásicas de Análisis Químico Técnicas de valoración: Determinación de la concentración de un analito mediante reacción con una sustancia patrón (valorante). a A + b B productos si se necesitan N moles de valorante B, en la muestra hay (b/a) N moles de analito A

Tipos de valoraciones Valoraciones gravimétricas y volumétricas Valoraciones de combustión de precipitación de formación

Tipos de valoraciones Valoraciones gravimétricas y volumétricas Valoraciones de combustión de precipitación de formación de complejos ácido- base redox

Determinación gravimétrica por combustión: método clásico C, H (T> 1000 ºC, exceso O 2)

Determinación gravimétrica por combustión: método clásico C, H (T> 1000 ºC, exceso O 2) H 2 O, CO 2 muestra O 2 Horno catalizador (Pt, Cu. O, Pb. O 2) mechero Filtro de H 2 O (P 4 O 10) Filtro de CO 2 (Na. OH sobre asbesto) Filtro de H 2 O y C 2 O Análisis adicional de las cenizas (inorgánicas) por digestión

Valoraciones gravimétricas (algunas generalidades) Gravimetría mediante filtrado: pesada del filtro antes y después del

Valoraciones gravimétricas (algunas generalidades) Gravimetría mediante filtrado: pesada del filtro antes y después del análisis Gravimetría de precipitación o cristalización: pesada del sólido formado Gravimetría electroquímica: deposición sobre un electrodo y pesada del mismo Precauciones: Contaminación de precipitados: coprecipitación, adsorción, formación de soluciones sólidas Técnicas de purificación: digestión, lavado. Tratamiento térmico de precipitados: secado, calcinación, eliminación de agua

Determinación elemental por combustión mediante cromatografía de gases (T> 1000 ºC, exceso O 2)

Determinación elemental por combustión mediante cromatografía de gases (T> 1000 ºC, exceso O 2) C, H, N, S H 2 O, CO 2, N 2, SO 3 muestra Horno catalizador y filtro de O 2 (WO 3, Cu. O) mechero (en realidad un horno) SO 2 Cromatógrafo de gases señal O 2 detector CO 2 N 2 H 2 O tiempo

Análisis elemental de nitrógeno: método Kjeldahl Determinación de nitrógeno en proteínas, leche, cereales, .

Análisis elemental de nitrógeno: método Kjeldahl Determinación de nitrógeno en proteínas, leche, cereales, . . . Digestión Kjeldahl con H 2 SO 4 en ebullición (338ºC) con catalizadores (Hg, Cu, Se): Transforma N en NH 4+ C, H, N orgánicos NH 4+ + CO 2 + H 2 O 2) Alcalinización y extracción del nitrógeno como vapor de NH 3 NH 4+ + OH— NH 3 + H 2 O 3) Se redisuelve el amoniaco en disolución conocida de HCl NH 3 + H + NH 4+ 4) Se valora el HCl que no ha reaccionado con Na. OH patrón H+ + OH— H 2 O

Valoraciones volumétricas estequiometría: a A + b B productos (analito) (valorante) Punto de equivalencia:

Valoraciones volumétricas estequiometría: a A + b B productos (analito) (valorante) Punto de equivalencia: neutralización exacta del analito por el valorante Punto final: cambio brusco de una propiedad de la disolución en cuanto hay exceso de valorante

Ejemplo de una valoración volumétrica valoración de oxálico por oxidación con permanganato 5 C

Ejemplo de una valoración volumétrica valoración de oxálico por oxidación con permanganato 5 C 2 O 2(OH)2 + 2 Mn. O 4 + 6 H+ 10 CO 2 + 2 Mn 2+ + 8 H 2 O (oxálico) (permanganato) color púrpura punto de equivalencia: cuando se han añadido 2 moles de valorante (Mn. O 4 ) por cada 5 moles de oxálico punto final: aparición de color púrpura en la disolución diferencia: valoración de un blanco (sin oxálico)

valoración con un indicador: sustancia que cambia de una propiedad en ausencia de analito

valoración con un indicador: sustancia que cambia de una propiedad en ausencia de analito o exceso de valorante En general el indicador se une al analito o al valorante más débilmente que éstos entre sí Ejemplo, indicador que se une al analito: X + A XA XA(color 1), X(color 2) en la disolución habrá A y XA. Se añade valorante B reacción de valoración: a A + b B productos reacción de B con el A libre a XA + b B X + productos reacción de B con el XA punto final: cambio de color 1 (XA) a color 2 (X)

Valoración por retroceso: 1) Se añade valorante B en exceso para completar de sobra

Valoración por retroceso: 1) Se añade valorante B en exceso para completar de sobra la neutralización de analito A a A + b B productos queda B en exceso 2) se realiza la valoración de la concentración de exceso con otro valorante C m B + n C productos ventajas: - cuando la reacción a A + b B es lenta - cuando el punto final de la valoración m B + n C es más fácil de detectar

patrón primario: sustancia valorante estándar disolución de concentración conocida de un reactivo puro -

patrón primario: sustancia valorante estándar disolución de concentración conocida de un reactivo puro - 99. 9% pureza - estable químicamente (almacenamiento) - estable al calor y el vacío (para su deshidratación) estandarización de valorantes: valoración con un patrón primario de una disolución para su utilización como valorante práctica 3: valoración ácido-base patrón primario: Na 2 CO 3 valorantes estandarizados: HCl y Na. OH valoración por retroceso del HCl

curva de valoración Punto final p. H Representación de p C = -log C

curva de valoración Punto final p. H Representación de p C = -log C (por ejemplo p. H =-log H+ ) frente al volumen de valorante añadido V

p. H DV D 2 p. H DV 2 curva de valoración valorante añadido

p. H DV D 2 p. H DV 2 curva de valoración valorante añadido V Primera derivada (diverge) segunda derivada (cambio de signo)

Valoraciones complexométricas EDTA: Ácido Etilen-Diamino -Tetraacético El EDTA forma complejos 1: 1 con los

Valoraciones complexométricas EDTA: Ácido Etilen-Diamino -Tetraacético El EDTA forma complejos 1: 1 con los cationes divalentes y muchos metales tri y tetravalentes

p[C = -log [C exceso de EDTA exceso de catión libre EDTA añadido Determinación

p[C = -log [C exceso de EDTA exceso de catión libre EDTA añadido Determinación del punto final con un indicador Ind-Mg 2+ + EDTA (rojo) Ind + EDTA-Mg 2+ (azul)

Valoraciones redox valoración de un contaminante mediante el cambio de su estado de oxidación

Valoraciones redox valoración de un contaminante mediante el cambio de su estado de oxidación con un oxidante o un reductor fuerte Ejemplo: oxidación de materia orgánica (práctica 4) Cr 2 O 72 + materia orgánica Cr 3+ + CO 2 + H 2 O Cr(VI) (Cr III) Detección por absorción UV-visible Cr 2 O 72 - Cr 3+ 440 nm 600 nm Longitud de onda

Valoraciones de precipitación formación de un precipitado insoluble entre el analito y el valorante

Valoraciones de precipitación formación de un precipitado insoluble entre el analito y el valorante valoración “argentométrica” de halógenos Ag valoración de metales pesados con halógenos Cl Pb 2 I Ag. I Pb. Cl 2

Detección del punto final en las valoraciones de precipitación Luz transmitida (turbidimetría) Luz incidente

Detección del punto final en las valoraciones de precipitación Luz transmitida (turbidimetría) Luz incidente Suspensión coloidal del precipitado Ag. I Luz dispersada (nefelometría)