Facultad de Ingeniería Química Ambiental y Sanitaria
ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO Y VOLUMÉTRICO
1. INTRODUCCIÓN: Tanto el análisis gravimétrico como el volumétrico, hacen parte del análisis cuantitativo. El primero determina la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composición definida, que sea susceptible de pesarse. El segundo, determina el volumen de una disolución de concentración conocida (disolución valorante) que se necesita para reaccionar con todo el analito, y en base a este volumen se calcula la concentración del analito en la muestra.
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2. OBJETIVOS:
Conocer los distintos métodos gravimétricos y volumétricos. volumétricos.
Conocer algunos ejemplos donde se pueden aplicar estos métodos.
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3. MARCO TEÓRICO: ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO: GRAVIMÉTRICO:
En química analítica, el análisis gravimétrico o gravimetría consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composición definida, que sea susceptible de pesarse. La gravimetría es un método analítico cuantitativo, es decir, que determina la cantidad de sustancia, midiendo el peso de la misma (por acción de la gravedad).
ANÁLISIS VOLUMÉTRICO: VOLUMÉTRICO:
El análisis volumétrico es una técnica basada en mediciones de volumen para calcular la cantidad de una sustancia en solución, y consiste en una valoración (titulación), que es el proceso de determinación del volumen necesario de solución (solución patrón) que reacciona con una masa o volumen determinado de una muestra. La adición de solución patrón se continúa hasta alcanzar el punto llamado punto final, momento cuando el número de equivalentes de una sustancia es igual al número equivalentes de la otra.
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ANALISIS GRAVIMETRICO:
Uso en la actualidad Los métodos gravimétricos revistan entre los más antiguos de la Química Analítica, pero mantienen su vigencia en la actualidad:
Constituyen análisis claves en el control de calidad de medicamentos y otros productos de uso humano. Acoplados con métodos modernos de separación como la cromatografía de gases, y de detección constituyen una poderosa arma de doble propósito: análisis cualitativo y cuantitativo.
Clasificación: El método más utilizado de separación es el de precipitación, otros métodos importantes son Volatilización, electrodeposición.
Análisis por precipitación: Técnica analítica clásica que se basa en la precipitación de un compuesto de composición química conocida tal que su peso permita calcular mediante relaciones, generalmente estequiométricas , la cantidad original de analito en una muestra. El analito se convierte en un precipitado poco soluble, que se filtra, se purifica, se convierte en producto de composición conocida, mediante un tratamiento térmico adecuado, finalmente se pesa.
Cálculos en el análisis gravimétrico: En el procedimiento gravimétrico usual, se pesa el precipitado y a partir de este valor se calcula el peso de analito presente en la muestra analizada. Por consiguiente, el porcentaje de analito A es: % A = (peso de A / peso de la muestra) * 100 Para calcular el peso de analito a partir del peso del precipitado, con frecuencia se utiliza un factor gravimétrico. Este factor se define como el valor numérico de la relación de un equivalente gramo del constituyente buscado, a un equivalente gramo del compuesto pesado.
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Peso de A = peso del precipitado * factor gravimétrico Por lo tanto: % A = (peso del precipitado * factor gravimétrico / peso de la muestra) * 100 Una muestra de 0,6025 g de un cloruro soluble, da un precipitado de cloruro de plata que Pesa 0,7134 g. Calcular el porcentaje de cloruro en la muestra. Solución: Reacción: Cl- + Ag +
AgCl
Elemento buscado: Cloruro Precipitado conocido: Cloruro de plata Entonces el factor gravimétrico será: F = Peso molecular de Cl / Peso molecular de AgCl = 35,453 / 143,321 = 0,2474 g Por lo tanto el peso de cloruro presente en el precipitado será: Peso Cl = F * peso AgCl = 0,2474 * 0,7134 = 0,1764 g Cl % Cl = (Peso de Cl / Peso muestra) * 100 = (0,1764 / 0,6025) * 100 = 29,3 % Para establecer un factor gravimétrico se deben señalar, en primer lugar, el peso molecular o el peso atómico del analito en el numerador y el de la sustancia pesada en el denominador; en segundo lugar, el número de átomos o moléculas que aparecen en el numerador y en el denominador deben ser equivalentes químicamente (esto es, surgir de la relación estequiometria). EJEMPLOS DE ALGUNOS FACTORES GRAVIMÉTRICOS: GRAVIMÉTRICOS:
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Propiedades de los precipitados y de los reactivos precipitantes Idealmente un agente precipitante gravimétrico (el precipitante) debe reaccionar o específicamente o, si no es así, al menos selectivamente con el analito. Los reactivos específicos reaccionan solo con una única especie química. Hay pocos reactivos específicos. Los reactivos selectivos, que son más comunes, reaccionan con un número limitado de especies. Además de ser específico o selectivo, el reactivo precipitante ideal debe reaccionar con el analito para dar un producto: 1.-que sea fácil de filtrar y purificar purificar 2.-de suficiente baja solubilidad, 3.-que no reaccione con agentes atmosféricos. 4.-que tenga una composición conocida, después de secarlo o, si es necesario calcinarlo. calc inarlo. Tamaño de partícula filtrabilidad de precipitados Los precipitados que están formados por partículas grandes son, por lo general, deseables en el trabajo gravimétrico, porque las partículas grandes son fáciles de filtrar y de purificar por lavado. Además, dichos precipitados son de ordinario más puros que los precipitados finamente dividido.
Factores que determinan el tamaño de partícula de los precipitados El tamaño de partícula de los sólidos formados por precipitación varía enormemente. En un extremo están las suspensiones coloidales, cuya diminutas partículas son invisibles a simple vista (10-7 a 10-4 cm de diámetro).Las partículas coloidales no muestran tendencia a depositarse en la disolución, y no se filtran con facilidad. facilidad. En el otro extremo están las partículas con dimensiones del orden de decimas de milímetro o mayores. La dispersión temporal de dichas partículas en fase liquida se llama una suspensión cristalina. Las partículas de una solución cristalina tienden a depositarse y se filtra fi ltra con facilidad. Es cierto que el tamaño de partícula está influenciado por variables experimentales, tales como la solubilidad del precipitado, la temperatura, las concentraciones de los reactivos, y la velocidad con que se mezclan. Se puede explicar el efecto neto de estas variables, al menos cualitativamente, suponiendo que el tamaño de partícula está relacionado con una única propiedad del sistema, llamada ll amada su sobresaturación relativa, donde
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Q es la concentración del soluto en un instante dado y S es su solubilidad en el equilibrio. Hay pruebas experimentales que indican que el tamaño de partícula de un precipitado varía inversamente con la sobresaturación relativa media durante el tiempo en que se introduce el reactivo Cuando (Q-S)/S es grande, el precipitado tiende hacer coloidal; cuando (Q-S)/S es pequeña es más probable un sólido cristalino.
Mecanismos de formación de precipitados El efecto de la sobresaturación relativa sobre el tamaño de partícula puede explicarse, si se supone que los precipitados se forman de dos maneras: Por nucleación Crecimiento de partícula
Precipitados coloidales Las suspensiones coloidales, a menudo, son estables durante períodos de tiempo indefinidos, y no se pueden utilizar en análisis gravimétricos, porque sus partículas son demasiado pequeñas para que se puedan filtrar fácilmente. Afortunadamente, la estabilidad de muchas de estas suspensiones puede disminuirse por aplicación de calor, agitación, y por la adición de un electrólito. Estas medidas hacen que las partículas coloidales individuales se unan, para formar una masa amorfa, que se separa de la disolución y puede filtrarse. El proceso, por el que una suspensión coloidal se transforma en un sólido filtrable, se llama coagulación o aglomeración . Peptización de coloides La peptización es el proceso por el cual un coloide coagulado vuelve a su estado disperso original. Cuando se lava un coloide coagulado, parte del electrolito responsable de la coagulación se elimina del líquido interno en contacto con el sólido. La eliminación de este electrolito provoca el aumento de volumen de la capa de contraiones. Entonces se restablecen las fuerzas de repulsión responsables del estado coloidal, y se separan las partículas de la masa coloidal. El líquido de lavado se vuelve turbio, ya que las partículas, que se van dispersando, pasan a través del filtro. Los químicos se encuentran con un dilema cuando tienen que trabajar con coloides coagulados. Por un lado, se necesita el lavado para reducir la contaminación; pero por otro lado, se corre el riesgo de pérdidas por peptización, si se utiliza agua pura como líquido de lavado. El problema se resuelve por lo general lavando con una disolución, que
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contenga un electrolito que se volatilice en el siguiente paso de secado o de calcinación. Por ejemplo, el cloruro de plata se lava de ordinario con solución diluida de ácido nítrico. El precipitado se contamina indudablemente con el ácido, pero no crea problemas, ya que el ácido nítrico se volatiliza cuando el sólido se seca.
Precipitados cristalinos Los precipitados cristalinos se filtran y purifican, en general, más fácilmente que los coloides coagulados. PUREZA DE LOS PRECIPITADOS El problema más difícil al que se enfrenta el analista en gravimetría es el obtener un precipitado con elevado grado de pureza. Éste puede contaminarse durante su formación o luego de terminada la precipitación, por los siguientes procesos: COPRECIPITACIÓN: COPRECIPITACIÓN: Es el proceso mediante el cual sustancias normalmente solubles, se eliminan de la disolución arrastradas por un precipitado. Puede ocurrir por formación de cristales mezclados, permitiendo que la impureza penetre en la red cristalina del precipitado, a lo que se llama oclusión; o por adsorción de iones que son arrastrados con el precipitado durante el proceso de coagulación. En la coprecipitación por oclusión, las sustancias contaminantes pueden ser iones extraños o el mismo disolvente; mientras que en la adsorción las impurezas son solamente iones retenidos en la superficie del precipitado. Métodos de minimización de la coprecipitación: Adición de dos dos reactivos: se puede utilizar para controlar la concentración de
la impureza y la carga eléctrica de las partículas elementales de las partículas elementales del precipitado. En el caso de los óxidos hidratados, la carga se puede controlar utilizando el pH adecuado. Lavado: empleado con precipitados gelatinosos y coagulados, se debe adicionar al agua de lavado un electrólito para evitar la peptización. Digestión: es útil para los precipitados cristalinos, algo benéfica para los precipitados coagulados, pero no se emplea para precipitados gelatinosos. Reprecipitación: se utiliza cuando se puede disolver el precipitado con facilidad, principalmente en el caso de óxidos óxi dos hidratados y sales cristalinas de ácidos débiles. Química Analítica
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Separación: se realiza
antes de formar el precipitado, separando la impureza o cambiando su naturaleza química por medio de alguna reacción.
Precipitación homogénea homogénea: la velocidad de formación del precipitante en la
solución que contiene el constituyente a precipitar se controla cinéticamente, evitando regiones locales de alta concentración, de manera de mantener la sobresaturación siempre pequeña. Secado y calcinación de precipitados Después de la filtración, el precipitado gravimétrico se calienta hasta que su peso se antiene constante. Al calentar, se elimina el disolvente y las especies volátiles que acompañaban al precipitado. Algunos precipitados se deben calcinar para descomponer el sólido y formar un compuesto de composición conocida. Este nuevo compuesto a menudo se llama forma como se pesa.
•
La temperatura necesaria para
producir una forma apta apta para pesar varía de unos precipitados a otros.
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JUICIO DE VALORACION GRAVIMETRICO Algunos químicos se inclinan a dar poco valor hoy día a los métodos gravimétricos, gravimétricos, argumentando que son ineficaces y obsoletos. Nosotros, en cambio, creemos que la aplicación del método gravimétrico a un problema analítica tiene, sus vent5ajaqs y sus inconvenientes.
Tiempo necesario para realizar un análisis gravimétrico A los métodos gravimétricos son más lentos que otros procedimientos analíticos. Esta afirmación es cierta si se refiere a tiempo entre el comienzo del fin. fin. Pero esta diferencia diferencia no es tal en términos de análisis gravimétricos se realizan operaciones como secado, calcinación, digestión y evaporación, requiere poca o ninguna atención del analista Sensibilidad y exactitud de los métodos gravimétricos La sensibilidad y la exactitud de muchos métodos gravimétricos está limitado por los aparatos que se utilizan para hacerlas medidas analíticas La sensibilidad y la exactitud de un método gravimétrico está limitado, normalmente, por perdidas por solubilidad ,. Errores de coprecipitacion y perdida mecánicas de precipitado en particular cuando se tiene que aislar una cantidad pequeña de precipitado de volumen , relativamente grande , de disolución que contiene ortos constituyentes Especificidad de de lo métodos gravimétricos Los reactivos gravimétricos raras veces son específicos. Pero en cambio son selectivos, en el sentido que tienden a formar precipitados con grupos de iones. Cada ion de un grupo interfiere en la determinación de cualquier otro ion del grupo. En general, los procedimientos gravimétricos menos específicos que otros métodos, que se consideran en los siguientes capítulos siguientes. Equipamiento para los métodos gravimétricos A diferencia de muchos métodos analíticos, el equipamiento que se necesita es sencillo Aplicación de los métodos gravimétricos Se han desarrollado métodos gravimétricos para muchos aniones y cationes inorgánicos, así como algunas especies neutras, como agua, dióxido de azufre, dióxido de carbono, y yodo. También se pueden determinar gravimétricamente varia sustancias orgánicas. Entre ellas la lactosa en productos lácteos, salicilatos en medicamentos, fenolftaleína en laxantes, nicotina en pesticidas. Reactivos precipitantes inorgánicos En la tabla 4-2 se recogen los reactivos precipitantes inorgánicos más habituales. Estos reactivos forman con el analito, típicamente, sales u óxidos hidratados poco solubles, muchos de estos reactivos no son muy selectivos Química Analítica
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Reactivos reductores En la tabla 4-3 se dan varios reactivos que convienen al analito en su especie elemental para ser pesados Reactivos precipitantes orgánicos Se han propuestos varias reactivos orgánicos Hay dos tipos de reactivos orgánicos. Unos forman productos pocos solubles, no iónicos, llamados compuestos de coordinación, los forman un enlace enlace en parte iónico entre la especie inorgánica y el reactivo Los reactivos orgánicos que dan lugar a compuestos de coordinación poco soluble tienen normalmente dos grupos funcionales. Cada uno de estos grupos es capaz de unirse a un catión, compartiendo un par de electrones. Los grupos funcionales se encuentran situados e4n la molécula de tal forma que de la reacción resulta un anillo de 5 o 6 miembros. Los reactivos que forman compuestos de este tipo se4 denominan agentes quelantes, y sus productos se denominan quelatos Los quelatos metálicos son relativamente no polares, pocos solubles en agua, pero solubles en disolventes orgánicos. 8-HIDROXIQUINOLEINA Aproximadamente dos docenas de cationes forman quelatos pocos solubles con la 8-hidroxiquinoleina. La solubilidad de los 8-hidroxiquinoleatos de metal varía mucho de un catión a otro, y depende del pH porque se despretina siempre durante la formación del quelato. DIMETILGLIOXIMA Es un agente precipitante orgánico de una gran especificidad. En una solución alcalina solo precipita el níquel. TETRAFENILBORATO DE SODIO El tetrafenilborato de sodio, es un ejemplo importante de un reactivo precipitante orgánico que forma precipitados en forma de sales. sales. En disoluciones frías de ácidos inorgánicos, es un reactivo precipitante casi específico de los iones potasio y amonio. ANÁLISIS DE GRUPOS FUNCIONALES ORGANICOS ORG ANICOS Barios reactivos reaccionan selectivamente con ciertos grupos funcionales orgánicos de este modo pueden usarse para la determinación de la mayoría de los compuestos que contienen a este grupo. METODOS DE VOLATILIZACION Loa métodos gravimétricos más comunes, basados en la volatilización, son los de agua y dióxido de carbono. Química Analítica
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El agua se elimina cuantitativamente de muchas muestras inorgánicas por calcinación. Cuando se aplica el método directo, el agua se recoge sobre un desecante solido, y su masa determina apartar del peso ganado por el desecante. El método indirecto, según el cual la cantidad de agua se determina por la pérdida de peso de la muestra durante la calefacción, es menos satisfactorio, ya que se debe suponer que es el agua el único compuesto que se volatiliza. También se pueden determinar por volatilización, sulfuros y sulfitos.
METODOS POR ELECTRO DEPOSICION Este método se basa en la deposición sobre un electrodo de un compuesto de relación conocida con el anualito que se requiere cuantificar. La cuantificación se realiza mediante la diferencia de peso que se produce en los electrodos antes y después de realizar una reacción redox en la solución problema, que se moldea ocasionando la precipitación del analito o de un compuesto formado por el mismo.
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METODOS VOLUMETRICOS DE ANALISIS
Las valoraciones constituyen un amplio y valioso conjunto de procedimientos cuantitativos que se usan mucho en Química analítica. Los métodos volumétricos representan uno de los tres tipos de valoraciones, que están basados en la la medida de la cantidad de reactivo, de concentración conocida , que consume el analito. Los otros tipos de son la valoración gravimétrica y la valoración culombimétrica . En las volumétricas se determina el volumen de una disolución de concentración conocida, que se necesita para reaccionar, de forma prácticamente completa, con el analito. Las valoraciones gravimétrica difieren sólo en que mide el peso del reactivo, en lugar de su volumen. En las valoraciones culombimétricas el reactivo es una corriente eléctrica continua constante de magnitud conocida, que reacciona con el analito; en este caso, se mide el tiempo necesario para completar la reacción electroquímica.
Aspectos generales de las valoraciones volumétricas. Definición de algunos términos: Una disolución estándar de reactivo es una disolución de reactivo de concentraciones conocidas, que se usa para realizar un análisis volumétrico. Una valoración se hace añadiendo lentamente una disolución estándar de reactivo, desde una bureta u otro dispositivo volumétrico de medida, una disolución de analito, hasta que la reacción entre los dos sea completa. El volumen gastado para llevar a cabo la valoración se determina por la diferencia entre las lecturas final e inicial de la bureta. El punto de equivalencia de una valoración se alcanza cuando la cantidad valorado añadido es químicamente equivalente a la cantidad del analito que hay en la muestra. Por ejemplo, el punto de equivalencia en la valoración del cloruro de sodio con nitratos nitratos de plata se alcanza después de añadir exactamente 1 mol de ion ion plata por cada mol de ion cloruro en la muestra. El punto de equivalencia equivalencia en la valoración del acido sulfúrico con el hidróxido sodio, alcanza después de añadir dos moles de la base por cada mol ácido. A veces es necesario añadir un exceso de valorante estándar y después determinar el exceso, mediante una valoración por retroceso, con un segundo valorante estándar. En este caso, el punto de equivalencia es tal, que la cantidad gastada de valorante equivale a la cantidad de analito más la cantidad de retrovalorante.
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Puntos de equivalencia y puntos finales. El punto de equivalencia de una valoración es un punto teórico que no se puede determinar experimental mente . Sólo podemos estimarlo observando algún cambio físico que acompañe a la condición de equivalencia. Este cambio se llama punto final de la valoración. Se debe poner un gran empeño por asegurara que la diferencia de volúmenes, entre el punto de equivalencia y el punto final sea pequeña. Sin embargo, tales diferencias normalmente existen, como resultado de las limitaciones limitaciones de los cambios físicos y de muestra capacidad de observarlos. La diferencia de volumen entre el punto de equivalencia y el punto final de error de valoración. A veces se añade un indicador a la disolución del analito, con el fin de obtener un cambio físico físico observable (punto final), final), en o cerca del punto de equivalencia. Veremos que en la región del punto de equivalencia ocurren grandes cambios de la concentración relativa del analito y valorante. Estos cambios de concentración hacen que el indicador cambie de aspecto. Cambios típicos de indicador son la aparición o desaparición de un color, un cambio de color, y la aparición o desaparición de turbidez. A menudo se usan instrumentos para detectar puntos finales. Estos instrumentos responden aciertas propiedades de la disolución, que cambian de forma característica durante la valoración. Entre estos instrumentos están los volúmetros, amperímetros y conductimetros, clorómetros, registradores de temperatura y refractómetros.
Patrones primarios: Un patrón o estándar primario es un compuesto de elevada pureza, que sirve como material de referencia en todos los métodos volumétricos. La exactitud de los métodos depende críticamente de las propiedades de este compuesto. Los requisitos de un estándar primario son: Elevada pureza. Deben existir métodos establecidos para confirmar su pureza. Estabilidad del aire. Que no tenga moléculas de hidratación de tal manera que su composición no varíe con los cambios de humedad relativa. Que sea fácil de adquirir. Y a costo moderado. Que tenga una razonable solubilidad en medio de la valoración. Que tenga un peso molecular razonable elevado, a fin de que sean mínimos los errores de pesada. El número de compuestos que cumplen, siquiera aproximadamente, estos requisitos es pequeño; el químico sólo puede disponer de un número limitado de patrones primarios. En consecuencia, a veces debemos usar compuestos menos puros, en lugar de un patrón primario. primario. La pureza de estos patrones secundarios se debe determinar mediante análisis cuidadosos. Química Analítica
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Disoluciones Estándar. Las disoluciones Estándar juegan un papel central en todos los métodos volumétricos de análisis.
Propiedades deseables de las disoluciones estándar. Las soluciones estándar ideal para un método volumétrico debe: Ser suficientemente estable de forma que sólo se necesite determinar una vez su concentración. Reaccionar rápidamente con el analito, a fin de minimizar las degradaciones sucesivas de valorante. Reaccionar lo más íntegramente posible con el analito con objeto a puntos finales bien definidos. Reaccionar selectivamente co el analito, de acuerdo a una ecuación sencilla Relativamente pocos reactivos cumplen estos ideales a la perfección.
Métodos para el establecimiento de la concentración de las disoluciones estándar. La exactitud de un método volumétrico no puede ser mejor que la exactitud de la concentración de la disolución estándar. El método básico para establecer la concentración de disolución estándar. El método directo consiste en disolver una cantidad cuidadosa pesada de estándar primario y diluirla a un volumen exactamente conocido, en un matraz volumétrico. El segundo, consiste en estandarizar la disolución, valorándola con (1) una cantidad pesada de estándar primario, (2) una cantidad pesada de estándar secundario, o (32) un volumen medido de otra disolución estándar. Un valorante valorante que se estandariza frente a un estándar secundario o frente a otra disolución estándar a veces se llama disolución estándar secundaria. Una disolución estándar primaria, porque la concentración de la primera esta sujeta a mayor incertidumbre. Las mejores disoluciones estándar son las que se preparan por el método directo. Cuando el reactivo no posee las propiedades requeridas para un estándar primario, debemos usar el procedimiento indirecto, que ya hemos dicho es menos satisfactorio.
Método para expresar la concentración de las disoluciones estándar. Las concentraciones de las disoluciones estándar, de ordinario, se expresan en unidades de molaridad o de normalidad. La primera da el numero de moles de reactivos contenidos en un litro de disoluciones, y la segunda, el numero de equivalentes de reactivo en el mismo volumen. Muchos químicos piensan que los términos normalidad y equivalente ofrecen tan pocas ventajas reales que podrían abandonarse sin grave prejuicio. Química Analítica
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Simpatizamos con este punto de vista pero nos basaremos los cálculos volumétricos en molaridades. Sin embargo también reconocemos que el uso de normalidad y equivalentes abundan en la literatura.
Cálculos volumétricos: Concentración molar: La concentración molar de una especie química A es el número de moles de esa especie contenido en un litro de disolución. La unidad de concentración molar es la molaridad, M, que tiene dimensiones de mol /L.
Concentración en tanto por cien: Con frecuencia se expresa las concentraciones en tantos por cien. Existen tres modos usuales.
% en peso (p/p) = (peso del soluto/ peso de disolución) x 100% % en volumen (v/v) = (volumen del soluto/ volumen disolución) x 100% 100 % % peso/volumen (p/v) = ( peso soluto(gr.) / volumen disolución (ml.) ) x 100% Partes por millón y partes por billón En casos de disoluciones muy diluidas, un modo adecuado de expresar la concentración es en partes por millón (ppm).
Cppm = (peso soluto / peso disolución) x 106 - Para disoluciones mas diluidas, se coloca 10 ppb (partes por mil mil millones).
Relaciones de volúmenes de disolución – diluyente: La composición de una disolución diluida algunas veces se especifica en términos del volumen de una disolución más concentrada y el volumen del disolvente empleado para su dilución. Así una disolución de 1:4 de HCl contiene 4 volúmenes de agua por cada volumen de acido clorhídrico concentrado.
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Densidad y densidad relativa de las disoluciones Densidad y densidad relativa son términos que a menudo se encuentran en la Bibliografía Analítica.
La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m3), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm 3 . La densidad es una magnitud intensiva.
Siendo : la densidad M: la masa
ρ=M
V
V : el volumen de la sustancia.
Densidad relativa
La densidad relativa de una sustancia es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades)
Donde :es la densidad relativa : es la densidad de la sustancia : es la densidad de referencia Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 kg/m kg/m3, es decir, 1 kg/dm kg/dm3. Química Analítica
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Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.
Aplicación. Calcular la densidad relativa del hierro que tiene como masa 432g y un volumen de 60cm3. Bueno primero calculamos su densidad absoluta;
ρ=M
ρ = 432g/60cm 3 ρ =7.2g/cm 3
V
Teniendo esto pues ya tenemos las dos densidades que se necesitan para llevar a cabo esta operación ya que la otra densidad a ocupar es la del agua la cual vale; 3 h2o=1g/cm
Teniendo esto solo sustituimos en la formula de densidad relativa;
=7.2g /cm3 1g/cm3 =7.2
Calcular la concentración molar de HNO 3(PF=63.0 g )de una disolución que tiene una densidad de 1.42 g/cm 3 y es 70% en HNO 3 (p/p).
1.42 gr reactivo x
1000 ml x
70 g HNO3= 994 g HNO 3
ml L 100 g reactivo L Por lo tanto: CHNO3=994 g HNO 3 x 1 mol HNO3 = 15.8 mol HNO3 =16M L reactivo 63.0 g HNO3 L reactivo
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Algunas relaciones algebraicas algebraicas útiles La mayoría de los cálculos volumétricos están basados en dos pares de ecuaciones sencillas que se deducen de las definiciones de milimol, mol ,y concentración molar .para la especie química A, podemos escribir.
Cantidad de A=Nº A=Nº Moles DE A = peso DE A(g) PF de A ( g/mol) Cantidad de A=Nº Moles DE A =V (L) x CA( mol A/L) Cálculo de la molaridad de disoluciones estándar Aquí ilustramos como se preparan preparan los reactivos volumétricos. volumétricos. Describir la preparación 5.000 L de Na2CO3 0,1000 M (PF 105,99g) a partir del sólido estándar primario
V (L) x C
mol A/L)
Cantidad de Na2CO3= DIS Na2CO3 ( =5L X 0.1000mol Na 2CO3 =0.5000 mol Na 2CO3 L Peso de Na2CO3=05000mol Na2CO3 x 105.99 g Na 2CO3=53.00 g Na2CO3 Mol Na2CO3 Por consiguiente, la disolución se prepara disolviendo 53.00 g de Na2CO3en agua, diluyendo luego exactamente a 5.000 L
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4. APLICACIÓN A LA INGENIERÏA AMBIENTAL: AMBIENTAL:
Análisis Gravimétrico: Determinación de sólidos disueltos, totales, volátiles o fijos. Determinación de contenido de humedad de los suelos: Aguas subterráneas. En acuíferos de aguas subterráneas saturados, todos los espacios de poros disponibles se llenan con agua (contenido de agua volumétrico = porosidad). Por encima de la franja capilar, los espacios de poro tienen aire en ellos. La mayoría de los suelos tienen un contenido de agua inferior a la porosidad, que es la definición de condiciones no saturadas, y constituyen el sujeto de hidrogeología denominado zona no saturada. La franja capilar de la tabla de agua es la línea divisoria entre condiciones saturadas e insaturadas. El contenido de agua en la franja capilar disminuye al aumentar distancia por encima de
la la
superficie de la capa freática. Una de las principales complicaciones que se plantea en el estudio de la zona no saturada, es el hecho de que la conductividad hidráulica no saturada es una función del contenido de agua del material. Cuando el material se seca, las vías de conexión húmeda a través del medio se hacen más pequeñas, la conductividad hidráulica disminuye con un menor contenido de agua de una forma no lineal. Una curva de retención de agua es la relación entre el contenido de agua volumétrico y el potencial hídrico del medio poroso. Química Analítica
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Análisis volumétrico: volumétrico:
Son mucho más rápidos que los gravimétricos y se utiliza en ingeniería ambiental para evaluar parámetros de calidad de agua tales como: Cloruros, etc. En síntesis, en Ingeniería Ambiental se aplica de forma práctica el desarrollo del método volumétrico y gravimétrico en la determinación de acidez, alcalinidad, cloruros, dureza, metales, sólidos disueltos, volátiles y sedimentables en muestras de agua naturales. Así como en muestras de suelos.
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5. CONCLUSIONES:
El análisis gravimétrico y volumétrico es muy importante en nuestra carrera, porque nos permite hacer un estudio mas completo en las áreas donde hay contaminación como y hallar a los contaminantes principales. Así podemos neutralizar estos compuestos y mejorar la calidad de vida.
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6. BIBLIOGRAFÍA:
http://www.monografias.com/trabajos89/analisis-gravimetrico-y-volumetrico/analisisgravimetrico-y-volumetrico.shtml
Libro: “QUÏMICA ANALÏTICA” SKOOG, WEST HOLLER, CROUCH – 4TA
EDICION
Wikipedia : Análisis gravimétrico y volumetrico
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7. INDICE: INTRODUCCION…………………………………………………………...2 OBJETIVOS………………………………………………………………....3
MARCO TEORICO…………………………………………………….…...4 o o
Análisis Gravimétrico………………………………………… .…5 Análisis volumétrico…………………………………………… .14
APLICACIÓN A LA INGENIERIA AMBIENTAL……………… AMBIENTAL…………………………21 …………21
CONCLUSIONES………………………………………………………….23
BIBLIOGRAFIA……………… IOGRAFIA…………………………………………… …………………………………………….24 ……………….24
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