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Unidad 2 - Paso 2 - Métodos analíticos

Presentado por: Jorge Andrés González Leidy Xiomara Acero Caballero

Curso: Química Analítica e Instrumental Código: 301102 Presentado a: Sindy Jhoana Escobar

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA NOVIEMBRE 2020

Construya la curva de valoración que resulta de la titulación de 50 mL de CH3COOH 0.1 M CON NaOH 0.01M

V NaOH

mol Ac.Ace

Mol NaOH

[]Ac.Ace

0

0,005

0

20

0,0048

0,0002

40

0,0046

0,0004

0,01 0,0685714 3 0,0511111 1

60

0,0044

0,0006

80

0,0042

0,0008

100

0,004

0,001

120

0,0038

0,0012

140

0,0036

0,0014

160

0,0034

0,0016

180

0,0032

0,0018

200

0,003

0,002

220

0,0028

0,0022

240

0,0026

0,0024

260

0,0024

0,0026

280

0,0022

0,0028

300

0,002

0,003

320

0,0018

0,0032

340

0,0016

0,0034

360

0,0014

0,0036

380

0,0012

0,0038

400

0,001

0,004

0,04 0,0323076 9 0,0266666 7 0,0223529 4 0,0189473 7 0,0161904 8 0,0139130 4 0,012 0,0103703 7 0,0089655 2 0,0077419 4 0,0066666 7 0,0057142 9 0,0048648 6 0,0041025 6 0,0034146 3 0,0027907 0,0022222 2

[]Base.Conj 0,00134164 1 0,00285714 3 0,00444444 4 0,00545454 5 0,00615384 6 0,00666666 7 0,00705882 4 0,00736842 1 0,00761904 8 0,00782608 7 0,008 0,00814814 8 0,00827586 2 0,00838709 7 0,00848484 8 0,00857142 9 0,00864864 9 0,00871794 9 0,00878048 8 0,00883720 9 0,00888888 9

PH 2,8723637 5 3,3645162 5 3,6840296 5 3,8794260 6 4,0245681 9 4,1426675 4,2441251 4 4,3345530 2 4,4173685 6 4,4948500 2 4,5686362 3 4,6399921 4 4,7099653 8 4,7794896 4,8494628 4 4,9208187 5 4,9946049 6 5,0720864 2 5,1549019 6 5,2453298 4 5,3467874 8

420

0,0008

0,0042

440

0,0006

0,0044

460

0,0004

0,0046

480 500

0,0002 0

0,0048 0,005

520

0,0002

0,0052

540

0,0004

0,0054

560

0,0006

0,0056

580

0,0008

0,0058

600

0,001

0,006

[]Ac.Ace 0,1

V Ac.Ace 0,05

Ka 1,80E-05

pKa 4,744

Volumen 500 520 540 560 580 600

0,0017021 3 0,0012244 9 0,0007843 1 0,0003773 6 0 0,0003846 2 0,0006779 7 0,0009836 1 0,0012698 4 0,0015384 6

0,00893617 0,00897959 2 0,00901960 8 0,00905660 4 0 0 0

10,831208 10,992821 4 11,103749 4 11,187086 6

0 0 0

[]NaOH 0,01 Base conjugada Kb X2 5.55E- 1,66733E10 06

POH 5,7779776 3,41497335 3,16879202 3,00717858 2,89625056 2,81291336

12 10

pH

8 6 4 2 0 0

100

200

300

400

Volumen de NaOH

500

600

5,4648867 9 5,6100289 2 5,8054253 3 6,1249387 3 8,2220224 10,585026 7

700

Construya la curva de valoración que resulta de la titulación de 50 ml de HCl 0,1 M con NaOH 0.01 M. m L NaOH 0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 41,0 42,0 43,0 44,0 45,0 46,0 47,0 48,0 49,0 49,4 49,8 50,0

[H+]

Ph

0,10000

1,00

0,08182

1,09

0,06667

1,18

0,05385

1,27

0,04286

1,37

0,03333

1,48

0,02500

1,60

0,01765

1,75

0,01111

1,95

0,00989

2,00

0,00870

2,06

0,00753

2,12

0,00638

2,19

0,00526

2,28

0,00417

2,38

0,00309

2,51

0,00204

2,69

0,00101

3,00

0,00060

3,22

0,00020

3,7

1,000E-07

7

Ph

V de NaOH

1. Una muestra de 0.18 g de patrón primario de AgNO 3 se disolvió en 500 g de agua. Calcule la molaridad de de Ag+ en esta solución

agua∗1 mL de agua ∗1 L de agua 1 g de agua 500 g de =0.5 Lde agua 1000 mLde agua O3∗1 mol AgN O3 ∗1 mol A g +1 169,87 g AgN O3 ∗1 1 mol AgN O3 0.18 g AgN =0.002119 M Ag+¿¿ 0.5 L ESTUDIANTE 4 2.Una suspensión de 5 ml de selenio elemental se trató con 25 ml de una solución amoniacal de AgNO3 0.03 M 𝟔𝑨𝒈 (𝑵𝑯𝟑) + + 𝟑 𝑺𝒆 𝒔 + 𝟑 𝑯𝟐𝑶 → 𝟐𝑨𝒈𝟐 𝑺𝒆 𝒔 + 𝑨𝒈𝟐 𝑺𝒆𝑶𝟑 + 𝟔 𝑵𝑯𝟒 + Después de completar la reacción se añade ácido nítrico para disolver el Ag2SeO3 y no el Ag2Se. Los iones de Ag+ en Ag2SeO3 requirieron 16. 74 ml de KSCN 0.013 M en una valoración del método de Volhard. Determine la cantidad de selenio por cada ml de muestra

2. una muestra de 1.505 g que contenía cloruro se le agrego una porción de dióxido de manganeso 0.6447 g, como consecuencia se dio la siguiente reacción: 𝑴𝒏𝑶𝟐+ 𝟐𝑪𝒍+𝟒 𝑯+→ 𝑴𝒏𝟐++ 𝑪𝒍𝟐+ 𝟐 𝑯𝟐𝑶 Después de completada la reacción se lavó y recogió el exceso de MnO2 y se recuperaron 0.356 g. Calcule el porcentaje de Cloruro en la muestra. Masas moleculares:

Cl- = 35.45 g/mol MnO2 = 86.93g/mol Cantidad de manganeso que reacciono = 0.6447 – 0.356 = 0.2887 Masa de cloruro = 1.505 g 0.2887 g Mn

O2∗1mol Mn O2 Cl−¿ Cl−¿ ∗2 mol ∗35.45 g ¿¿ 86.93 g Mn O2 1 mol Mn O2 1 mol Cl−¿ =0.235 gCl−¿ ¿ ¿ −¿

−¿=¿ 0.235 g

%C l

Cl ¿¿ 1.505 g Cl−¿∗100 % ¿

% C l−¿=15.45 ¿

3. Calcule la concentración en el equilibrio de metilamoniaco en una disolución que tiene una concentración de 0.12 M y un pH de 11.4.

CH3NH3+ + H2O 0.12 0.12-X pH = 11.4 [H+] = 10-pH [H+] = 10-11.4 [H+] = 3.98E-12 = X Concentración en el equilibrio 0.12-X 0.12-3.98E-12 = 0.12

CH3NH2 + H+ 0

0

X

X

METODO ANALITICO PARA UTILIZAR EN EL ANALISIS DE MUESTRA PROBLEMA SELECCIONADO ANALISIS GRAVIMETRICO

Es frecuente que un químico tenga que determinar la cantidad de una sustancia que está en disolución. Un camino utilizado tradicionalmente para hacerlo es añadir otra sustancia que reaccione con la primera formando un producto insoluble. La precipitación debe ser cuantitativa, por tanto, es importante la elección de un agente precipitante y unas condiciones adecuadas. Para esto es necesario considerar: - Para que la precipitación sea cuantitativa es necesario definir un grado de cuantitividad, en general se considera suficiente el 99,9 %. - pH.

- El tamaño de las partículas. - Mecanismos para aumentar el tamaño de las partículas.

TIPOS DE ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO 1. Gravimetría por precipitación Los análisis gravimétricos de precipitación involucran las siguientes operaciones: 1. Disolución del analito. 2. Precipitación. 3. Lavado. 4. Desecación o calcinación. Cuando los contenidos del analito se expresan en función del precipitado resultante de la desecación o calcinación, el peso de la sustancia es igual al peso del precipitado; si los resultados se expresan en función de un compuesto diferente, es necesario transformar el peso del precipitado en el peso del compuesto deseado, usando el factor gravimétrico correspondiente. Gravimetría por volatilización El analito se volatiliza a una temperatura adecuada. El producto volátil se recoge y se pesa, o, se determina de manera indirecta la masa del producto por la pérdida de masa en la muestra. - por volatilización a) El aplicado para el agua: esta es eliminada cuantitativamente de muchas muestras inorgánicas por secado. En la determinación directa se recoge en cualquiera de los distintos sólidos desecantes y su masa se determina a partir de la masa ganada por el desecante. En el método indirecto la cantidad de agua se determina por la pérdida de masa de la muestra durante el calentamiento. b) El aplicado para el CO2: al igual que el análisis directo para el agua, la masa de CO2 se determina por el aumento en la masa de un sólido absorbente.

PROBLEMÁTICA IDENTIFICADA EN EL PASO 1.

ESTUDIANTE

ALIMENTO

CONTAMINANTE

ORIGEN DE LA

LIMITE

CONTAMINACION

PERMISIBLE (mg / kg )

JORGE

LECHE

ANDRES

METALES

El

ganado

PESADOS

pastorea

e

GONZALEZ

ingiere

agua,

MENDEZ

pastos

por

0,2

contaminados por

metales

pesados: Hg-AsCd- Pb

METODO ANALITICO MÁS ADECUADO PARA LA CUANTIFICACION DEL ANALITO EN LA PROBLEMÁTICA IDENTIFICADA La química analítica emplea para la comprensión de la materia los siguientes métodos analíticos: 

Métodos volumétricos. Conocidos como titulación, es un método cuantitativo en el que se emplea un reactivo cuya concentración se conoce, para determinar la de otro reactivo cuya concentración se desconoce, mediante una reacción química controlada.



Métodos gravimétricos. Método cuantitativo que emplea un peso o balanza para medir la fuerza con que la gravedad atrae los radicales o radicales presentes en un compuesto. Puede hacerse por precipitación, volatilización o electrodeposición.



Métodos espectrométricos. Empleando

aparatos

para

medir

el

comportamiento de la radiación electromagnética (luz) en contacto con la sustancia o el compuesto que se analiza. 

Métodos electroanalíticos. Semejante

al espectrométrico,

pero

empleando la electricidad en lugar de la luz para medir el potencial eléctrico o la corriente eléctrica transmitida por la sustancia.



Métodos cromatográficos. Un conjunto de técnicas de separación de fases que se fundamentan en el coeficiente de partición de los elementos que componen una sustancia, midiendo la cantidad de materia diferente que posee.

Características de calidad de los métodos analíticos 

Exactitud: Grado de concordancia entre el resultado y un valor de referencia certificado. En ausencia de exactitud se tiene error sistemático.



Precisión: Grado de concordancia entre los datos obtenidos de una serie. Refleja el efecto de los errores aleatorios producidos durante el proceso analítico.



Sensibilidad: Capacidad para discriminar entre pequeñas diferencias de concentración del analito. Se evalúa mediante la sensibilidad de calibración, que es la pendiente de la curva de calibración a la concentración de interés.



Límite de detección: Concentración correspondiente a una señal de magnitud igual al blanco más tres veces la desviación estándar del blanco.



Intervalo dinámico: Intervalo de concentraciones entre el límite de cuantificación (LOQ) y el límite de linealidad (LOL).



Selectividad: Cuantifica el grado de ausencia de interferencias debidas a otras especies contenidas en la matriz.



Seguridad: Amplitud de condiciones experimentales en las que puede realizarse un análisis. Además, habrá que considerar otro tipo de parámetros asociados y de gran importancia práctica como son la rápidez, costo, seguridad del proceso, peligrosidad de los residuos, etc

ANÁLISIS CUANTITATIVO.- CLASES: Según el material que se analiza el análisis cuantitativo puede ser: 1.- Análisis Inorgánico: El que se practica sobre materiales análisis inorgánicos. Por ejemplo. La cuantificación de cobre en un mineral. 2.- Análisis Orgánico: El que se realiza sobre sustancias orgánicas. Por ejemplo. Cuantificación de proteínas en un alimento, el dopaje de Fierro en la

sangre. Considerando el número de componentes a determinar se clasifican en: 1.- Análisis Parcial: Cuando es suficiente cuantificar solamente uno o unos cuantos componentes de una sustancia examen. Por ejemplo. La cuantificación de Cobre y Plata en la muestra de un mineral. 2.- Análisis Completo: Involucra la determinación de todos los componentes de la sustancia análisis. Atendiendo a la cantidad de muestra a tomar, el análisis puede ser: 1.- Macroanálisis: Cuando se trabaja por lo menos con 0.1 grs. de muestra y más. 2.- Semi microanálisis: Cuando el tamaño de la muestra queda en el intervalo aproximado de 0.01 a 0.1 grs. 3.- Microanálisis: Denota en general que la muestra pesa entre: 0.001 a 0.01 grs. A esta clase de análisis también se le conoce con el nombre de Análisis al miligramo. 4.- Ultra Microanálisis: Es el practicado con una muestra que pesa menos de 0.001 grs. Se le conoce también con el nombre de Análisis al microgramo. Este análisis se aplica a la determinación de sustancias trazas en muestras grandes o el análisis de muestras muy pequeñas. Aunque es difícil generalizar, se ha hallado que para determinaciones macro y semimicro analíticas, son mas útiles los métodos gravimétricos; mientras que en los procedimientos volumétricos son por igual convenientes para las determinaciones macro, semimicro y microanalíticas.

Hoy en día existen diversos métodos analíticos disponibles para el análisis de minerales y elementos traza en los alimentos. En gran parte la elección del método analítico, depende de la instrumentación disponible, la experiencia del laboratorio y los niveles de concentración del análito requeridos. Los parámetros que se deben considerar para la selección de una técnica analítica incluyen: el límite de detección y de sensibilidad, la precisión analítica, el rango de trabajo analítico, los problemas con las interferencias, el costo del

instrumento, el rendimiento de muestras, la posibilidad de automatización y los conocimientos y aptitudes del operador a cargo. Algunos de los métodos más frecuentemente utilizados: -Espectrofotometría UV-Vis -Fluorometría -Espectrometría de emisión atómica de plasma acoplado inductivamente (ICPAES) -Espectrometría de masa de plasma acoplado Inductivamente (ICP- MS) -Espectrometría de absorción atómica (AAS) - Espectrometría de absorción atómica de llama (FAAS) -Espectrometría de absorción atómica de horno de grafito (GFAAS) - Espectrometría de absorción atómica por generación de hidruros (HGAAS)

De los métodos anteriores el que más se utiliza para la cuantificación del analito de problema seleccionado es: -Espectrometría de absorción atómica de horno de grafito (GFAAS) La metodología de espectrofotometría de absorción atómica para la determinación de metales es ampliamente utilizada en diferentes ámbitos, en el área de alimentos es utilizada tanto en llama como en horno de grafito. -otro método de análisis instrumental el determinar el plomo en la contaminación de la leche y se ha ganado una rápida aceptación es: la espectroscopia de absorción atómica. La ventaja principal de este método es que el tamaño de la muestra se reduce del orden de los mililitros al de microlitros, sin pérdida correlativa de sensibilidad. ESQUEMA CORRESPONDIENTE AL PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACON DE LA MUESTRA A TRAVES DEL METODO DE GRAVIMETRIA DIRECTA O DE PRECIPITADO.

METODO GRAVIMETRICO DIRECTO O DE PRECIPITADO Consiste en un número de operaciones importantes para obtener un precipitado puro y adecuado para ser pesado

TRATAMIENTO TERMICO

El analito se transforma, PASOS PREPARACION DE LA MUESTRA

Preparación de la disolución

Precipitación

Mediante reacciones químicas adecuadas Un precipitado poco soluble que contiene el elemento a determinar

Baja solubilidad del precipitado

FACTORES: volumen de la disolución-intervalo de concentración, temperatura y pH.

Suficientemente insoluble estar constituido por partículas grandes

Minimizar la sobresaturación – poco de agente precipitante

Digestión. 

Precipitado estar en la solución madre de donde precipitó

Filtración.

Muchos precipitados se pueden recoger en un embudo o crisol

Mayor pureza temperaturas más elevadas

de vidrio filtrado. Lavado.

Secado.

Pesado. 

Cálculo.

Las impurezas se pueden eliminar lavando el precipitado después de filtrar

Se debe realizar una prueba para determinar cuándo se ha completado el proceso de lavado.

Se debe calentar para remover el disolvente y el líquido absorbido en el lavado;

Convertir a una forma más adecuado para pesarse, se requiere de incineración

La masa de un precipitado gravimétrico se mide pesando un crisol de placa filtrante seco

Y vacío antes de realizar la operación, y de nuevo al acabarla junto con el producto seco.

El precipitado que se pesa por lo regular está en una forma diferente a la del analito

Se utilizan relaciones molares estequiométricas, además de hacer uso del factor gravimétrico

INSTRUMENTACION

BALANZA ANALITICA

MATERIAL VOLUMETRICO

DE PLACA FILTRATE SOLO SECADO

CRISOLES

ESTUFA- MECHERO- HORNO

CONVENCIONALES: PORCELANA METALICOS

b. METODO DE ANALISIS PARA LA CUANTIFICACION DEL ANALITO EN LA PROBLEMÁTICA SELECCIONA CONTAMINACION DE LA LECHE PPOR MATERIALES PESADOS

METODOS GRAVIMETRICOS El método gravimétrico es el conjunto de técnicas de análisis en las  que se mide la masa de un producto para determinar la masa de un analito presente en una muestra. El análisis gravimétrico se basa en dos medidas experimentales: el peso de la muestra tomada y el peso del sólido obtenido a partir de ésta muestra.  Se expresa frecuentemente en porcentajes de analito, A:                                             

     El producto pesado (obtenido) es A y su peso se determina directamente. El conjunto de constantes asociadas con la transformación  de unidades métricas n unidades químicas, incluyendo las relaciones estequiometrias llamadas factor gravimétrico. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS Los métodos gravimétricos de análisis se pueden clasificar con base en la forma en que se efectúa la separación:   

Métodos directos o de precipitación Métodos de electro posición Métodos indirectos o de volatilización o desprendimiento.

Métodos directos o de precipitación escogido para el análisis de la muestra

Los métodos directos o de precipitación directa, son aquéllos en los cuales el analito se transforma, mediante reacciones químicas adecuadas, en un precipitado poco soluble que contiene el elemento a determinar. Se somete a un determinado tratamiento térmico y posteriormente se pesa. Con la masa del precipitado y factores gravimétricos se determina la composición de la muestra original. Algunas determinaciones de este tipo son:  El análisis de cloro o de plata por precipitación como cloruro de plata  El análisis de níquel, precipitándolo como dimetilglioximato de níquel.  El componente a determinar se separa por precipitación y filtración. La pesada se puede efectuar de tres maneras:   En la misma forma química en que se precipitó.  Transformando el precipitado en otro compuesto, que contenga el mismo analito, pero que reúna mejores condiciones para ser pesado.   Transformando el precipitado en otro compuesto que no contiene el analito, pero que está ligado a éste por una relación estequiométrica conocida. Además de ser específico y selectivo el reactivo precipitante debería reaccionar con el analito para formar un producto que: 1. Se pueda lavar y filtrar fácilmente para quedar libre de contaminantes  2. Tener una solubilidad lo suficientemente baja para que no haya pérdidas importantes durante la filtración y el lavado.  3. No reaccione con los componentes atmosféricos.  4. Tener una composición conocida después de secarlo si fuera necesario de calcinarlo.

c. Defina las relaciones matemáticas para identificar y determinar el analito de la problemática identificada.

BIBLIOGRAFIA -Rodríguez Sánchez, M. 2003. Determinación de presencia y concentración de metales pesados en leche bronca. Tesis de Licenciatura. Ingeniero en Industrias Alimentarias. Facultad de Agronomía de la Universidad Autónoma de Nuevo León. México. 86p.

- Rodríguez, H; Sánchez, E; Rodríguez S, M; Vidales C, J.A; Acuña K (2005).Metales pesados en leche cruda de bovino. Laboratorio de Suelos, Aguas y Plantas. Subdirección de Estudios de Posgrado, Facultad de Agronomía1Laboratorio de Biorremediación Ambiental2, Facultad de Medicina. Universidad Autónoma de Nuevo León, Monterrey, México.- Instituto Nacional de Vigilancia de Medicamentos y Alimentos-INVIMA. (2015). - http://matematicas.unex.es/~mota/ciencias_ambientales/tema2.pdf