Transcript Volumetría, Gravimetría y Análisis Intrumental Química Analítica Instrumental para el Ingeniero en la Industria Industria. Prof.

Volumetría, Gravimetría y
Análisis Intrumental
Química Analítica Instrumental
para el Ingeniero en la Industria
Industria.
Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
• Prof. Thais Uzcategui.
Hora Entrada
(10 min)
INGENIERO
Generales-Técnica
Específico-Procesos Productivos
LICENCIADO
Específico-Teórico Práctico
General-Procesos Químicos
TÉCNICO
Específico-Técnicas
General-Procesos Químicos
Celular
(Silencio)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Relación Industria -Universidad
Ing. Agroindustrial-Analista Calidad- Determinación. Concentraciones
Producción.
Química.
Agroindustrial.
Industrial.
INGENIERIA
Carreras Afines
Industria
Supervisor de Producción.
Analista de Calidad (Lab).
Apoyo Logístico.
Ing. Procesos.
CARGOS
Jefes de Dpto.
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Química Analítica Instrumental.
Relación Industria -Universidad
Ing. Agroindustrial-Analista Calidad- Determinación. Concentraciones
Producto
Comercial
Analito
Problemas
(Normas)
Técnicas
Cereales
Calcio (Ca)
fortificados, yema
de los huevos…
*Debilidad huesos.
*Hiperparatiroidismo
*Volumetría
Redox
*Gravimetría
Mantequilla, queso,
pescado, agua
mineral
*Digestión
*Tóxico
Volumetria
Precipitación
Haluros y semihalogenuros
Química Analítica Instrumental.
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Química Analítica Instrumental
R+M
B+C
Contenido General
1.- Análisis químico volumétrico, gravimétrico e instrumental,
definiciones e importancia. Sub clasificaciones.
2.- Toma de muestra, preparación de la muestra, elección el método de
análisis, tratamiento e interpretación de los datos.
3.- Cifras significativas y reglas que rigen la retención adecuada de las
mismas.
4.- Precisión y exactitud de los datos experimentales. Rechazo de datos
obtenidos en el análisis químico.
5.- Errores determinados instrumentales, personales y metodológicos.
Errores indeterminados.
6.- Equilibrio químico ácido básico, débil y fuerte. Ácidos polibásicos.
Sales. Expresión de la concentración de las soluciones.
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Química Analítica Instrumental.
1.- Análisis químico volumétrico, gravimétrico e instrumental, definiciones e importancia. Sub
clasificaciones.
Ing. Agroindustrial-Analista Calidad-Determinación Concentraciones
Neutralización (pH)
Redox (ºe)
Volatilización
Gravimetría
Precipitación (Kps)
Volumetría
Precipitación
(Ppdo coloreado)
Muestra (M)
Catión-Anión
R+M
B+C
Condición
Condición
Punto
Estequiométrico
Cambio cuántico
Análisis Instrumental
Peso Constante
Absorción molecular (Abs)
Condición
Curva de Calibración
CAMBIO
MEDIBLE
TOMA DE DECISIONES
Química Analítica Instrumental.
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Química Analítica Instrumental
R+M
B+C
Contenido General
2/6.- Toma de muestra, preparación de la muestra, elección el método de análisis, tratamiento e
interpretación de los datos.
2.1.- Toma de muestra: Debe ser una cantidad que refleje la composición total del material original, a
fin de obtener resultados significativos para la toma de decisiones. Para camiones de 15 toneladas,
entre 15 a 30 toneladas y 30 a 50 toneladas corresponden: 5, 8 y 11 puntos de muestreo
respectivamente.
2.2.- Preparación de la muestra:
A.- Homogeneización: Para sólidos, se debe reducir el tamaño de las partículas por trituración o picado
y luego mezclado con licuadora o procesador doméstico. Disminuir el tamaño de la partícula, facilita la
disolución de la muestra. Para líquidos, basta con mezclarlos.
B.- Secado: La muestra se somete a calentamiento a bajas temperaturas evitando que existan cambios
en la muestra y con el fin de retirar el agua y llevar a peso constante. Se aplica para clásico o
instrumental.
2.3.- Elección del método de análisis: Depende de los valores de concentración que paute la norma a
cumplir y de los recursos: tiempo, reactivos y materiales que se dispongan.
2.4.- Tratamiento e interpretación de los datos: La norma pauta la precisión!
Química Analítica Instrumental.
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Química Analítica Instrumental
R+M
B+C
Contenido General
3/6.- Cifras significativas y reglas que rigen la retención adecuada
de las mismas.
Son aquellas cifras que poseen un significado físico. El mejor valor debe
dar una indicación de la precisión observada.
Reglas útiles:
1.- Las cifras significativas de un número son todos aquellos dígitos
cuyos valores son conocidos con certeza, más el
2.- Los ceros son significativos cuando forman parte del número: (Ej:
20.03; 21.03; 0.123; 0.00123)
Conclusión: Reportar con la misma apreciación que tiene el instrumento.
No soy mas preciso que el instrumento.
(Skoog, 1970. Pag 57)
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Química Analítica Instrumental.
Química Analítica Instrumental
R+M
B+C
Contenido General
4/6.- Precisión y exactitud de los datos experimentales.
Precisión: Concordancia entre 2 ó más mediciones realizadas de forma
idéntica. La precisión puede medirse en función del desvío.
Muestra
% Cloruros
Desvío Respecto a la Media
1
24.39
0.10
2
24.20
0.09
3
24.28
0.01
Promedio
24.29
0.07
Conclusión: Resultado del análisis es de 24.29 % m/v +/- 0.07 %
Cloruros
(Skoog, 1970. Pag 39,40)
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Química Analítica Instrumental
R+M
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Contenido General
4/6.- Precisión y exactitud de los datos experimentales.
Exactitud: Implica una comparación del valor experimental con el verdadero.
Error = Valor Observado – Valor verdadero o aceptado
O
X
O
xx
x
x
O
x
x
Exactitud
Precisión
Ni precisión ni exactitud
Rechazo de datos obtenidos en el análisis químico: Se da cuando uno
de los valores se aleja significativamente del resto. Se procede a repetir
esa medición. Existen pruebas estadísticas para saber cuánto me alejé del
resto.
(Skoog, 1970. Pag 40)
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Química Analítica Instrumental
R+M
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Contenido General
5/6.- Errores determinados
indeterminados.
instrumentales,
personales
y
metodológicos.
Errores
ERRORES DETERMINADOS:
Errores Personales (Experimentador): Lectura errada, transvase cuantitativo mal hecho, permitir
contaminación de la muestra, añadir un exceso o defecto del reactivo necesario en el transcurso del
análisis.
Errores Instrumentales (Aparatos de medición): Imperfecciones de las herramientas de trabajo,
tolerancia de las pesadas de las balanzas analíticas, los aparatos volumétricos pueden contener o
descargar volúmenes diferentes a los indicados en su graduación.
Errores Metódicos (Método del análisis empleado):También los procedimientos analíticos están sujetos
a limitaciones. En el análisis gravimétrico se debe aislar el elemento a determinar en forma de un
precipitado. Si no es bien lavado, el precipitado quedará contaminado obteniéndose un peso mayor. Si
el lavado es excesivo conducirá a la pérdida de cantidades ponderables del precipitado y el peso será
menor al valor real.
ERRORES INDETERMINADOS: Grado de incertidumbre al que están sujetas todas las mediciones.
Conclusión/Errores:
Personales: Puede afectar un solo resultado (lectura) o una serie de ellos (preparación de soluciones).
(Skoog, 1970. Pag 41 y 42)
Química Analítica Instrumental.
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Química Analítica Instrumental
R+M
B+C
Contenido General
6/6.- Equilibrio químico ácido - base, débil y fuerte. Ácidos polifuncioinales. Sales.
6.1.- Equilibrio Químico
Las reacciones que están en equilibrio son válidas para electrolitos: ácidos y bases débiles (sales pocos
solubles). Para especies fuertes el equilibrio desaparece, prefieren forma iónica que combinadas.
La mayor parte de las reacciones no tienen lugar hasta completarse, por el contrario tienden a un estado
en el que dos reacciones opuestas ocurren simultáneamente. En estas circunstancias se ha alcanzado un
estado de equilibrio dinámico.
Constantes de Equilibrio (KT): Expresión cuantitativa de la influencia de la presión, la concentración y
temperatura en el equilibrio.
Limitaciones de la Ley del Equilibrio: Solo se aplica exactamente a las soluciones diluidas en las que la
concentración del electrolito tiende a cero. Las moléculas se comportan de forma ideal en vez de caótica.
Se puede idealizar el sistema y aplicar leyes (ecuaciones).
6.2.- Expresión de la concentración de las soluciones. : Molar (M - mol/L), composiciones en tanto por
ciento ( % g/ml, ml/ml, g/g), normalidad (N - #Eq/L)…
(Skoog, 1970. Pag 19, 25)
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Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
1.- Introducción a los métodos volumétricos.
2.- Volumetría de neutralización. Sistemas simples y complejos.
3.- Volumetría de óxido reducción (Redox).
4.- Volumetría de precipitación.
1/4.- Introducción a los métodos volumétricos.
Análisis que termina con la medición del volumen de una solución de
concentración conocida que reacciona cuantitativamente con la
sustancia a determinar.
Métodos Volumétricos
¡Uso más extenso!
= Exactitud =
> Rapidez >
> Sencillez >
Métodos Gravimétricos
(Skoog,1970. Pag 179)
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Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
1/4.- Introducción a los Métodos Volumétricos.
1.1.- Definición de algunos términos:
-Volumetría: Medida de volumen de una sustancia que reacciona con otra “…Agregando
cuidadosamente un reactivo hasta una reacción completa…”
-Volumetría Retroceso: Se añade un exceso medido de reactivo y se determina por valoración con
segundo reactivo de concentración conocida.
-Solución titulante: Composición exactamente conocida (masa y volumen).
-Punto de equivalencia: Cantidad de solución químicamente equivalente con la sustancia problema
(concepto teórico).
-Punto final: Cambio físico que existe en sus proximidades.
-Error Valoración: Diferencia entre el punto equivalente y el punto final.
-Indicadores: Compuestos que caracterizan los métodos para la detección del punto final.
-Peso Equivalente: Referido a una reacción química específica. Requiere el conocimiento de la
naturaleza de la reacción…
(Skoog,1970. Pag 179 y 180)
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Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
1/4.- Introducción a los Métodos Volumétricos.
1.2.- Características que deben poseer las reacciones volumétricas:
-Reacción rápida : Tiempo
-Reacción completa (cuantitativa): Punto final –Consume todo el analito.
-Ecuación química: Cálculos
-Método para reconocer el punto-equivalencia: Reactivos, condiciones de p H, temperaturas, entre
otros.
1.3.- Tipos de reacciones o Clasificación de los Métodos Volumétricos: Neutralización, redox,
precipitación, formación de complejos. Equilibrios, indicadores y naturaleza de reactivos, patrón
primario y peso equivalente.
1.4.- Soluciones tipo primarios. Requisitos:
1.- Máxima pureza.
2.- Estable: Inatacable por constituyentes de la atmósfera.
3.- No higroscópico; Desecación y pesada difícil.
4.- Económico y fácil de obtener.
5.- Peso equivalente alto. Minimiza errores en pesada.
Para ácidos: Carbonato de sodio (NaCO3), tetraborato de sodio decahidratado , oxalato de sodio .
Para bases: Ftalato de hidrógeno y potasio, ácido benzoico …
(Skoog,1970. Pag 180 y 181)
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Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
1/4.- Introducción a los Métodos Volumétricos.
1.5.- Punto final de las volumetrías: Implica la observación de alguna propiedad de la solución que
se modifique de un modo característico en el punto de equivalencia o muy cerca de él. Algunas de las
propiedades son:
1.- Coloración: Debido a los reactivos, analito o el indicador.
2.- Turbidez: Implica la formación o desaparición de una fase insoluble.
3.- Diferencia de potencial eléctrico.
4.- Índice de refracción…
1.6.- Curvas de Valoración: Sirven para observar la variación de la función p H(vol,ml).
1.7.- Cálculo de concentración de la solución y del analito en la muestra: Implica el
razonamiento con el cual se relacionarán los datos teóricos (tabla periódica) con los valores
experimentales (mediciones en el laboratorio).
(Skoog,1970. Pag 181, 182 , 186, 330-332)
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Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
2/4.- Volumetría de neutralización. Sistemas simples y complejos.
2.1.- Producto iónico del agua.
Punto final-Volumetría de Neutralización; Se basa en la variación brusca del p H en las cercanías
del punto de equivalencia del equilibrio ácido-base. Esto se aprecia en soluciones acuosas donde la
concentración de iones hidronios e hidroxilos son significativas. Algunos solutos provocan variaciones
enormes en dichas concentraciones con efectos profundos en el comportamiento de la solución
2.2.- Soluciones de ácidos y bases fuertes. Reactivos valorantes
Ácido fuerte: Implica una reacción completa con el disolvente, por lo tanto genera una base
conjugada. Ácido clorhídrico (HCl), ácido sulfúrico (H2SO4), ácido perclórico (HClO4), ácido nítrico
(HNO3) (oxidante)
Base fuerte; Compuestos iónicos que permanecen en dicha forma al disolverse en un disolvente
como el agua. Hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de potasio (KOH), hidróxido de bario (BaOH).
2.3.- Soluciones de ácidos y bases débiles.
Implica una reacción incompleta con el disolvente.
(Skoog,1970. Pag 24,264,265 , 266, 328-329)
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Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
2/4.- Volumetría de neutralización. Sistemas simples y complejos.
2.4.- Soluciones de sales de ácidos o bases débiles.
´´… El anión de un ácido débil es la base conjugada del mismo…¨
´¨… La extensión en que tienen lugar las reacciones de hidrólisis de este tipo está relacionada
inversamente con la fuerza del ácido débil que se forma. Si el ácido es muy débil, la base es
relativamente fuerte, Por el contrario, si el ácido es más fuerte, sus sales reaccionan con el disolvente
en menor extensión y, por lo tanto, son bases más débiles…¨¨
2.5.- Soluciones de ácidos o bases débiles y sus sales.
¨… La adición de una sal de un ácido débil a una solución de este ácido provoca una disminución
marcada de la concentración de iones hidronio de la solución. Este efecto cumple con el principio de
Le Chatelier. Así, si se añade la NaA a una solución de HA, el equilibrio correspondiente resulta
desplazado hacia la izquierda. En consecuencia, disminuye la concentración de hidronios.
Análogamente la adición de cloruro de amonio a una solución ácida de amoniaco, desplaza el
equilibrio correspondiente hacia la izquierda disminuyendo la concentración de iones hidroxilos…¨¨
(Skoog,1970. Pag 274-278)
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Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
2/4.- Volumetría de neutralización. Sistemas simples y complejos.
2.6.- Propiedades de las soluciones reguladoras.
Compuestas por un ácido o base débil y sus sales correspondientes. Estas soluciones tienen la
propiedad de resistir variaciones de p H con la adición de ácidos o bases fuertes.
2.7.- Teoría de indicadores de neutralización:
Son compuestos orgánicos de estructura complicada y peso molecular alto. Su comportamiento de
ácido o base débil implica participación en la reacción de equilibrio en presencia de iones hidronios. Las
reacciones de disociación de los indicadores implican un reordenamiento estructural interno resultando
en modificaciones de su color. Entre los grupos de indicadores están las ftaleínas (fenolftaleína),
sulfonftalinas y azoicos.
Cambio de viraje: Abarca como regla general intervalos de p H de 2 unidades.
¨… Algunos indicadores exigen cambios menores y otros mayores…¨
2.8.- Volumetría de soluciones de: ácidos o bases fuertes (más simples) vs débiles (más
complicadas) y de sales ácida o bases débiles:
Curvas de valoración: Cálculo del p H inicial, al agregar 10 mL de base/ácido, en el punto de
equivalencia y luego con 0,01 mL de base/ácido en exceso. A menor concentración, menor será el salto
de p H en el punto de equivalencia.
(Skoog,1970. Pag 296-304)
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Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
2/4.- Volumetría de neutralización. Sistemas simples y complejos.
2.9.- Ácidos polipróticos:
Son sustancias que pueden disolverse en 1 ó más iones hidronios o hidroxilos por
moléculas, lo que las diferencia de los sistemas simples. Las sales ácidas del tipo NaHA
pueden reaccionar como HA o HA- resultando en una solución ácida o básica. Presentan
2 regiones tampón y 2 puntos de equivalencias, esto es 2 puntos finales lo que implica la
selección adecuada de los indicadores.
2.10.- Mezcla de ácidos:
Según la constante de acidez se puede determinar la concentración de 2
componentes o el contenido total de ácido. La mezcla de ácidos débiles es la más
complicada.
(Skoog,1970. Pag 322-323)
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Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
3/4.- Volumetría de óxido reducción (Redox).
3.1.- Introducción:
Están dadas por semi-reacciones reversibles donde el cambio de potencial sustenta el
cambio físico observado. Esto es debido a la transferencia de electrones en las semireacciones de oxidación (pérdida de electrones) y reducción (ganancia de electrones).
3.2.- Tipos de indicadores químicos:
Estos indicadores presentan un cambio de color en función de la variación del
potencial, no de la concentración de iones hidronios o hidroxilos. Estos indicadores
pueden ser:
Específicos: Reaccionan con un elemento en particular. Ej: Almidón, tiocianato de potasio
(KSCN), entre otros.
Redox propiamente dichos: Cuyo campo es más extenso
(Skoog,1970. Pag 394,395)
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Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Volumétricos
3/4.- Volumetría de óxido reducción (Redox).
3.3.- Reactivos oxidantes:
Tienen un campo más extenso, poca estabilidad y falta absoluta de selectividad. Por
ejemplo, el permanganato de potasio (KMnO4) descompone el agua con desprendimiento
de oxigeno.
3.4.- Reactivos reductores:
Son aún menos estables, sujetos a oxidación por el aire y el oxigeno atmosférico.
Deben ser sometidos a valoraciones por intervalos frecuentes.
3.5.- Reactivos auxiliares:
¨…Un requisito para la volumetría Redox es que el componente a determinar esté
presente inicialmente en un solo estado de oxidación. Ahora bien, los tratamientos
preliminares a la propia valoración dan como resultado una mezcla de varios de dichos
estados, necesitándose un reactivo que pase todo el componente a una sola forma…¨
(Skoog,1970. Pag 403-405)
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Muestra (M) Cat-Ani
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B+C
Métodos Volumétricos
3/4.- Volumetría de óxido reducción (Redox).
3.6.- Reacciones del ión permanganato:
Es el oxidante más usado por ser de precio accesible y servir como auto-indicador.
Limitaciones: Presenta estabilidad limitada y genera multiplicidad productos lo que
acarrea incertidumbre en el punto de equivalencia.
En soluciones ácidas produce manganeso II y en soluciones débilmente ácidas,
neutras o débilmente alcalinas genera oxido de manganeso.
3.7.- Punto final:
El permanganato es usado como auto indicador por ser de color púrpura. Este color no
es permanente una vez que reacciona con el analito, sino que más bien se observa una
decoloración.
La lectura en la bureta se hace observando la superficie del líquido.
(Skoog,1970. Pag 414)
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Métodos Volumétricos
4/4.- Volumetría de precipitación.
4.1.- Determinación del punto final:
Indicador químico: Sustancia que puede reaccionar con uno de los participantes en la
reacción produciendo un cambio, generalmente un precipitado de color, lo que implica
una reacción de competencia.
Cuantitividad de la reacción: Existe una relación directa entre la magnitud del salto
brusco en el punto final y la solubilidad del precipitado. A menor solubilidad de la sal, la
reacción es más completa o más cuantitativa.
Métodos:
1.- Método de Mohr: Formación de un segundo precipitado de color rojo pardo. Usado
en cloruros, y bromuros. Titulante: Nitrato de plata (AgNO3) . Indicador: Dicromato de
potasio (KCr2O4).
2.- Método de Volhard: Formación de un complejo rojo. Valoración por retroceso.
Titulantes: Nitrato de plata (AgNO3) y tiocianato de potasio (KSCN). Indicador: Sulfato de
hierro y amonio (Fe(NH4)(SO4)).12H2O en solución saturada de ácido nítrico (HNO3).
Usado en cloruros y haluros.
3.- Indicadores de adsorción e indicadores varios, entre otros…
(Skoog,1970. Pag 227,228,229, 233-236)
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Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Gravimétricos
1.- Introducción a los métodos gravimétricos.
2.- Factores que influyen en la solubilidad de los precipitados.
3.- Pureza y tamaño de las partículas.
4.- Aplicaciones.
1/4.- Introducción a los métodos gravimétricos.
Análisis que termina con la medición de la masa de un precipitado que contiene la
sustancia a determinar.
Métodos Gravimétricos
Métodos Precipitación:
Consiste en aislar el ión o sustancia de
interés y luego separarlo en forma de
precipitado.
Métodos Volatilización
Directos
Indirectos
(Skoog,1970. Pag 67,68)
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Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Gravimétricos
1/4.- Introducción a los métodos gravimétricos.
1.1.- Propiedades del precipitado
1.- Solubilidad: Tomar las medidas necesarias
tal que las pérdidas por solubilidad no afecten
los resultados del análisis.
2.- Pureza: La presencia de impurezas genera
errores en los resultados por encima del valor
aceptado. Existen tratamientos simples para
eliminar las impurezas y sus formas en las que
.
se adhieren al precipitado.
2/4.- Factores que influyen en la solubilidad de
los precipitados:
1.- p H
2.- Temperatura
3.- Purificación
4.- Ión común
5.- Concentración de electrolitos
6.- Composición del disolvente
7.- Formación de complejos
3.- Filtrabilidad: Procurar obtener tamaño de las
partículas apropiados para evitar pérdidas en la
etapa de filtración que generen errores en los
resultados por debajo del valor aceptado.
4.- Composición química:
Composición química conocida o fácilmente
convertible. Asegurar confiabilidad en los
resultados.
(Skoog,1970. Pag 67,68)
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Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Gravimétricos
3/4.- Pureza y tamaño de las partículas.
Suspensión coloidal: Sistema sólido líquido de partículas tan pequeñas que no pueden separarse por
filtración corriente.
Suspensión cristalina: Partículas que sedimentan rápidamente y pueden separarse con medios filtrantes
ordinarios.
3.1.- Mapa conceptual en cuanto a pureza y tamaño de las partículas
1.- Mecanismo de
formación de
precipitados.
1.1.- Sobresaturación y
tamaño de partícula.
2.- Impurificación de
los precipitados.
1.2.- Etapas de formación de
precipitados.
1.2.1.- Nucleación.
Alta sobresaturación – Partículas pequeñas.
Baja saturación – Partículas grandes
3.- Precipitación en
soluciones
homogéneas.
1.3.- Procesos de precipitación.
1.2.2.- Crecimiento de
partículas.
Ppdos coloidales a
cristalinos.
(Skoog,1970. Pag 67,68)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Métodos Gravimétricos
3/4.- Pureza y tamaño de las partículas.
3.1.- Mapa conceptual en cuanto a pureza y tamaño de las partículas
1.- Mecanismo de
formación de
precipitados.
2.1.- Tipos de
Coprecipitación.
2.- Impurificación de
los precipitados.
2.3.- Coprecipitación de
precipitados cristalinos
2.2.- Adsorción superficial.
3.2.- Flujograma de decisión
2.4.- Signos de errores debido
a la Coprecipitación.
3.- Precipitación en soluciones
homogéneas.
El reactivo se genera en el
seno de la solución.
Muestra (M) Cat-Ani
Catión
Anión
¿Catión o anión?
Agente Precipitante
Amoniaco: Be, Cr, Zr, Al, Fe, Se, Sn
Sulfuro de hidrógeno: Cu, Zn, As, Mo, Sn
Ácido sulfúrico: Li, Mn, Cd, Pb, Ba…
Nitrato de plata: Cl, Br, I
Cloruro de bario: Sulfatos
Cloruro de magnesio y cloruro de amonio: Fosfatos…
(Skoog,1970. Pag 67,68,136)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
1.- El Proceso de radiación.
2.- Ley de Beer.
3.- Limitaciones en la aplicación de la ley de Beer.
4.- Focos de radiación - Requisitos.
5.- Dispositivos para analizar una región limitada del espectro.
6.- Vasijas para las muestras.
7.- Detectores de radiación.
8.- Instrumentos y técnicas importantes.
9.- Notas generales de la espectroscopía cuantitativa de absorción.
(Skoog,1970. Pag 499-503)
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Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
1/9.- El Proceso de radiación.
Ej: Luz blanca
Incidente
Radiación
electromagnética
Sol.
Ej: Luz azul (Sulfato de cobre)
Emergente
Absorción selectiva
(fotones excitados:
Transición, vibración,
rotación)
A = k.b.c
Importancia: La radiación es
un tipo de energía que
permite
determinar
cuantitativamente
sistemas
químicos.
A= Absorbancia
k= Constante de absortividad molar (Tº)
b= Paso óptico de la celda
c= Concentración del analito.
Absorbancia: La fracción de la radiación electromagnética (energía) que es absorbida por la muestra.
Transmitancia: Fracción de esta radiación que es transmitida por la misma.
Radiación visible: Necesita un medio de propagación
2/9.- Ley de Beer:
Expresa cuantitativamente la relación Absorbancia vs Concentración. (Ecuación – Recta).
A = m.c + b = k.b.c= Log (Po/P)
A= Absorbancia
m= Pendiente o sensibilidad
b= Corte con el eje Y
c= Concentración del analito.
Po: Intensidad de radiación de un haz incidente sobre la solución que contiene al analito.
C: Moles de una sustancia absorbente por litros.
P: Intensidad del haz de luz después de atravesar una capa de dicha solución
(Skoog,1970. Pag 499-503,504)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
3/9.- Limitaciones en la aplicación de la ley de Beer.
3.1.- Limitaciones reales
3.2.- Desviaciones químicas
•¡Concentraciones diluidas! •Reacciones de asociación o
•Concentraciones elevadas disolución.
modifican la capacidad de
absorber radiación.
3.3.- Desviaciones
Instrumentales
•Radiación rigurosamente
monocromática (poco
frecuente). Requiere la
radiación policromática.
Instrumentos de medición (Funcionamiento) :
1.- Foco de energía radiante
2.- Dispositivo para seleccionar la anchura de la banda de radiación
3.- Recipiente transparente
4.- Detector de radiación
5.- Transductor de la señal
(Skoog,1970. Pag 506,507 y 508)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
4/9.- Focos de radiación-Requisitos.
1.- Producir haz de intensidad suficiente para su fácil detección y medición.
2.- Radiación continua (Longitud de onda).
3.- Foco estable: La intensidad de haz de luz debe ser constante para la medición
de P y Po, así la medición de la absorbancia puede ser reproducida.
3.1.- Foco de radiación
ultravioleta.
3.2.- Foco de radiación
Visible.
•Tubo de descarga (H)…
•Luz diurna ordinaria.
•Lámpara de filamento de
wolframio (Alimentación)
para una radiación de 3502500 milimicras.
3.3.- Foco Infrarrojo.
•Calentamiento eléctrico de
un sólido inerte (varilla de
globa a 1500 ºC electrodos
(Skoog,1970. Pag 508,509)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
5/9.- Dispositivos para analizar una región limitada del espectro.
“…Resulta ventajoso emplear radiación con anchura de banda limitada, ya que
proporciona mayor probabilidad del cumplimiento de la Ley de Beer y existe mayor
especificidad de medición, no interfieren sustancias que absorben en otras regiones
espectrales…”:
5.1.- Filtros: Absorben grandes porciones del espectro y transmiten solamente regiones
limitadas alrededor de una longitud de banda. Usados en la región visible.
5.2.- Monocromadores: Instrumentos complejos que aíslan un haz de gran pureza
espectral permitiendo variar de un modo continuo la longitud de onda seleccionada.
Usados en la radiación uv, visible e infrarrojo.
6/9.- Vasijas para las muestras.
Construidas con materiales transparentes a la radiación de la región espectral de interés.
*Región ultravioleta: Cuarzo o sílice fundido.
*Región visible: Cuarzo y también vidrio.
*Región infrarroja: Dioptrios de sustancias como el cloruro de sodio o el fluoruro de calcio
(Skoog,1970. Pag 514)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
7/9.- Detectores de radiación.
Son quienes determinan la absorbancia. Requieren disponer de un medio para comparar
la intensidad de la radiación que ha atravesado la muestra con la que ha atravesado el
disolvente. El detector elegible debe ser sensible a un amplio campo de longitud de onda.
Energía radiante
Energía eléctrica
Sol.
Dispositivo
Medible con aparatos
normales.
7.1.- Detectores de radiación uv o visible: Célula fotoeléctrica de capa p fotovoltaica para
medición de radiación visible y válvula fotoeléctrica o fototubo: Cu, Fe, CuO, Au, Ag, Pb,
óxido de metales alcalinos.
7.2.- Detectores de radiación infrarroja: Miden aumentos de temperaturas. Resultante de la
absorción de energía radiante: Termopilas o bolómetro.
(Skoog,1970. Pag 514)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
8/9.- Instrumentos y técnicas importantes: Clasificación
8.1.- Métodos espectrofotométricos: Instrumento: Espectrofotómetro, usado en uv, visible e
infrarrojo. Compuesto por: Foco luminoso, monocromador de prisma y detector, entre otros.
8.8.- Métodos fotométricos: Instrumento: Fotómetro, usado en la región visible. Compuesto por:
Foco luminoso, cubeta, detector, filtros. Otros instrumentos: Colorímetros.
9/9.- Notas generales de espectroscopía cuantitativa de absorción.
9.1.- Selección de la región en la longitud
de onda.
9.2.- Variables que influyen sobre
la absorbancia.
•Medición de absorbancia debe hacerse a
una longitud de onda que corresponda a
un espectro máximo de absorción.
•En esta región la curva de absorción
suele ser horizontal => Cumplimiento
correcto de ley de Beer.
•Revisar el método para seleccionar el
filtro si no se dispone del espectro de
absorción de la substancia problema.
•Para evitar interferencias se puede elegir
una longitud de onda distinta al máximo
del espectro.
•Naturaleza del disolvente .
• p H de la solución.
• Temperatura.
•Concentración elevada de otras
sustancias.
9.3.- Determinación de la relación
de absorbancia y la
concentración.
•Preparación de la curva de
calibrado, en vez de usar tablas
de absortividades o una única
solución patrón.
(Skoog,1970. Pag 518, 519, 525 - 527)
• Prof. Thais Uzcategui.
Química Analítica Instrumental.
Muestra (M) Cat-Ani
R+M
B+C
Análisis Instrumental
Métodos basados en la
Absorción de Radiación
9/9.- Notas generales de espectroscopía cuantitativa de absorción.
9.4.- Exactitud.
9.5.- Mezclas de sustancias absorbentes.
•Varia según el aparato empleado, las
propiedades químicas del sistema y el
cuidado experimental.
• “… La absorbancia total de una solución a una longitud de onda dada es
igual a la suma de las absorbancias de los componentes individuales
presentes…”
• “… Es imposible realizar con una sola medición ni el análisis de una sustancia
ni el de otra pertenecientes en una mezcla…”
• “… La absortividad molar se puede determinar a partir de soluciones
patrones individuales de una y la otra sustancia…”
(Skoog,1970. Pag 518, 519, 525 - 527)