SESIÓN FISICA MATERIAL DIDACTICO PARA ESTUDIANTES

Clase

1. UPN, PASIÓN POR TRANSFORMAR VIDAS [email protected] UPN.EDU.PE

2. LOGRO Al término de la sesión, el estudiante realiza los cálculos respectivos, utilizando técnicas gravimétricas con los datos obtenidos en el laboratorio; teniendo en cuenta exactitud y precisión en sus resultados.

3. ÍNDICE Fundamentos y aspectos prácticos de los métodos gravimétricos. Clasificación de los métodos gravimétricos. Aplicaciones de métodos gravimétricos. Ejercicios y problemas.

4. El Método Gravimétrico es un método de análisis químico cuantitativo que nos permite determinar un analito o la concentración de un analito basado en la medición de la masa. Los cálculos de resultados se realizan por lo general a partir de dos mediciones experimentales y en base a los pesos atómicos y moleculares de la composición de una sustancia conocida. FUNDAMENTOS DE LOS MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS Método Gravimétrico

5. Los métodos gravimétricos se clasifican en lo siguiente: 1.- Gravimetría de precipitación. 2.- Gravimetría de volatilización. 3.- Gravimetría de combustión. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS:

6. Un análisis gravimétrico muy importante es el análisis de combustión. Este método es usado para determinar el contenido de carbono e hidrógeno en compuestos orgánicos, quemándolos en exceso de O 2 . Para medir los productos formados, los instrumentos modernos, en lugar de pesar los productos de combustión, emplean la conductividad térmica, absorción de IR o culombimetría (con reactivos generados electroquímicamente). GRAVIMETRÍA DE COMBUSTIÓN

7. Se pasa el producto parcialmente quemado a través de catalizadores, como malla de Pt, CuO , PbO 2 o MnO 2 a elevada temperatura para completar la oxidación a CO 2 y H 2 O. Los productos de combustión se hacen pasar a través de un tubo que contiene P 4 O 10 (pentóxido de fósforo), que absorbe agua, y luego a través de un tubo de ascarita (NaOH sobre amianto), que absorbe el CO 2 . El aumento de masa de los dos tubos nos indica cuánto hidrógeno y carbono había, respectivamente, en el producto inicial. Un tubo protector impide que entre en los tubos de medida H 2 O o CO 2 procedentes de la atmósfera.

8. Utilizados para determinar agua y dióxido de carbono. En la determinación directa , el vapor de agua es colectado en cualquier desecante sólido y su masa es determinada a partir de la ganancia de masa del desecante. En la determinación indirecta , en el cual la cantidad de agua es determinada mediante la pérdida de masa de la muestra durante el calentamiento, es menos satisfactorio porque debe suponerse que el agua es el único componente volatilizado. El método indirecto es ampliamente utilizado para determinar el contenido de agua en los productos comerciales. Este método clásico se utiliza para la determinación de carbono e hidrógeno en compuestos orgánicos en el cual los productos de combustión (H 2 O y CO 2 ) son recolectados selectivamente en absorbentes pesados. En este método de análisis, el analito es convertido en un gas de composición química conocida para separarlo de los otros componentes de la muestra. GRAVIMETRÍA DE VOLATILIZACIÓN

9. Búsqueda y prospección de yacimientos de minerales, yacimientos de petróleo y gas. Geotecnia. Análisis y tratamiento de aguas. Industria de alimentos. Industria farmacéutica. Industria en general APLICACIONES DE MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS

10. Estos reactivos forman comúnmente sales poco solubles u óxidos hidratados con el analito. Agentes precipitantes inorgánicos:

11. Convierten a un analito en su forma elemental para pesarlo. Agentes reductores:

12. Existen dos tipos de reactivos orgánicos: Unos forman productos no iónicos ligeramente solubles llamados compuestos de coordinación. Estos reactivos son llamados agentes quelantes y sus productos quelatos. Los otros forman productos en los cuales los enlaces entre las especies químicas inorgánicas y el reactivo son principalmente iónicos. Agentes precipitantes orgánicos:

13. Reactivos gravimétricos para grupos funcionales. Análisis de grupos funcionales orgánicos:

14. 1.- Una muestra de Al 2 (CO 3 ) 3 impuro de 0.8102 g es descompuesta con HCl; el CO 2 liberado fue colectado sobre óxido de calcio y al pesarlo se obtuvieron 0.0515 g. Calcule el porcentaje de aluminio en la muestra. Solución: Peso molecular del Al 2 (CO 3 ) 3 = 233.9576 g/mol Peso molecular del CO 2 = 44.009 g/mol Peso atómico del Al = 26.9815 g EJERCICIOS Y PROBLEMAS

15. Al 2 (CO 3 ) 3 + 6 HCl 3 CO 2 + 3 H 2 O + 2 Al Cl 3 0.8102 g (impuro) 0.0515 g Moles de CO 2 = = 1.17 x 10 -3 mol CO 2 Moles de Al = x = 7.80 x 10 -4 mol Al Masa de Al = 7.80 x 10 -4 mol Al x = 0.02105 g de Al.  

16. % Al = x 100 = 2.60 %  

17. 2.- Un compuesto que pesaba 5,714 mg produjo 14,414 mg de CO 2 y 2,529 mg de H 2 O en su combustión. Hallar el porcentaje en peso de C y H en la muestra. Solución: Pesos moleculares: CO 2 = 44.010 g/mol ; H 2 O = 18.015 g/mol. Moles de C en la muestra = moles de CO 2 en la muestra. Moles de CO 2 = = mol Masa de C en la muestra = mol C x (12. 011 g/mol C) = 0.003933 g = 3.933 mg % C = (3.933 mg de C / 5.714 mg de muestra) x 100 = 68.83 %  

18. Un mol de H 2 O contiene dos moles de H. Moles de H 2 O = = mol de H 2 O Moles de H = moles de H 2 O x = mol de H Masa de H = mol de H x (1.0079 g / mol H ) = = 0.283 mg de H % H = ( 0.283 mg / 5.714 mg ) x 100 = 4.95 %  

19. 3.- Se tiene una mezcla de dos sólidos BaCl 2 .2H 2 O (MF 244,26) y KCl (MF 74,551) en una relación desconocida. (La notación BaCl 2 .2H 2 O significa que el cristal se forma con dos moléculas de agua por cada BaCl 2 ). Cuando la muestra desconocida se calienta a 160 °C durante 1 h se pierde el agua de cristalización. BaCl 2 .2H 2 O (s) 160°C BaCl2(s) + 2H 2 O(g) Una muestra que inicialmente pesaba 1,783 9 g pesó 1,562 3 g después de calentar. Calcular el porcentaje en peso de Ba, K y Cl en la muestra original.

20. Solución: BaCl 2 .2H 2 O (s) + KCl (s) = 1.7839 gramos BaCl 2 .2H 2 O (s) 160°C BaCl 2 + 2H 2 O Pesos moleculares: Ba = 137.327 g/mol Cl = 35.453 g/mol K = 39.098 g/mol H 2 O = 18.015 g/mol KCl = 74.551 g/mol BaCl 2 .2H 2 O = 244.26 g/mol BaCl 2 = 208.23 g/mol

21. Solución: BaCl 2 .2H 2 O (s) 160°C BaCl 2 + 2H 2 O 1.5623 g Agua eliminada = 1.7839 g – 1.5623 g = 0.2216 g Moles de H 2 O = 0.2216 g x 1 mol H 2 O / 18.015 g = 0.0123 mol de H 2 O. Masa de Ba = 0.0123 mol H 2 O x x = 0.8446 g Ba. Masa de BaCl 2 .2H 2 O = 0.0123 mol de H 2 O x x = 1.5022 g Entonces: KCl = 1.7839 g – 1.5022 g = 0.2817 g de KCl  

22. Moles de KCl = 0.2817 g de KCl x = 3.7786 x 10 -3 moles de KCl Masa de K = 3.7786 x 10 -3 mol KCl x x = 0.1477 g de K. Masa de Cl = 3.7786 x 10 -3 mol KCl x x = 0.1339 g de Cl En BaCl 2 .2H 2 O , tenemos Cl : 0.0123 mol H 2 O x x = 0.4361 g de Cl Masa total de Cloro (Cl) = 0.1339 g de Cl + 0.4361 g de Cl = 0.570 g de Cl  

23. % Ba = x 100 = 47.35 % % K = x 100 = 8.28 % % Cl = x 100 = 31.95 %  

24. GRACIAS