Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica1 Laboratorio de Anlisis Instrumental Ingeniera Ejecucin Qumica 1 Semestre 2012 Profesor: Marlen Gutirrez Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica2 Evaluacin En el presente laboratoriose evaluar de la siguiente forma: Inform 1.Informes 50%-Se deben entregar en el laboratorio al termino de cada prctica y son individuales.-Los atrasosen la entrega implica descuentos de 1 punto por da de atraso.-La no entrega de algo de los informes es causa de reprobacin del curso. 2.Pruebas de Ciclo 50% Fecha9 de Mayo 20 de Junio En cada sesin de laboratorio es OBLIGATORIO 1.Asistir con delantal blanco, gafas de seguridad y cuadernos de laboratorio. 2.Respetar el horario de entrada 3.Respetar las normas bsicas de comportamiento y convivencia dentro de un laboratorio(no comer, no beber, no fumar , no gritar, no hacer bromas)4.Evitar el uso de zapatos descubiertos, pantalones cortos, vestidos, faldas y pelo suelto. 5.Justificar Inasistencia (Certificado) Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica3 CALENDARIO ACTIVIDADES Modulo 5 6 7 - 8 Introduccin04/04/12 Fecha Laboratorio 1 Laboratorio 2 Laboratorio 3 Laboratorio 4 11AbrilIIIIIIIV 18 AbrilIVIIIIII 25 AbrilIIIIVIII 2 MayoIIIIIIVI Grupo I Nicole Rojas Claudia Ziga Grupo IIRaisa Manzor Cyndia Salgado Grupo IIIRomina Daz Camilo TapiaGrupo IVMatas Toro Ana Guajardo Grupo VDaniela Valenzuela Macarena Quiroz Grupo VIKarin Jerez Javiera Astudillo Grupo VIIFelipe Feliu -Pablo Seura Grupo VIIICamila Zamorano Grupo I= Grupo V Grupo II = Grupo VI Grupo III= Grupo VII Grupo IV= Grupo VIII Prueba de Laboratorio 9 de Mayo TODOS LOS GRUPOS Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica4 CALENDARIO ACTIVIDADES Modulo 9 10 11 - 12 Introduccin04/04/12 Fecha Laboratorio 1 Laboratorio 2 Laboratorio 3 Laboratorio 4 11AbrilIIIIIIIV 18 AbrilIVIIIIII 25 AbrilIIIIVIII 2 MayoIIIIIIVI Grupo I Jos Ignacio Salinas -Yerko Canales Grupo II Grupo III Grupo IV Grupo V Grupo VI Grupo VII Grupo VIII Grupo I= Grupo V Grupo II = Grupo VI Grupo III= Grupo VII Grupo IV= Grupo VIII Prueba de Laboratorio 9 de Mayo TODOS LOS GRUPOS Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica5 Fecha Laboratorio 5 Laboratorio 6 Laboratorio 7 Laboratorio 8 16MayoIIIIIIIV 23 MayoIVIIIIII 30 MayoIIIIVIII 6 JunioIIIIIIVI Recuperativos 13 de Junio Prueba de Laboratorio 20 de Junio TODOS LOS GRUPOS Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica6 LABORATORIO N 1 ESPECTROFOTOMETRA VISIBLE. APLICACIN DE LA LEY DE BEER INTRODUCCIN Laespectrofotometra,especialmenteenlareginvisibleseutilizaamenudo comomtododeanlisis.Muchassustanciaspuedenconvertirseenderivados coloreadosy,porlotanto,puedenseranalizadosenlareginvisibledelespectro electromagntico. Laradiacinelectromagnticasepuedeconsiderarcomounaformadeenerga radiantequesepropagacomoondatransversalconunmovimientoondulatorio.La distanciaentrelasondassedescribeentrminosdelongituddeonda().Laregin visible es una parte muy pequea del espectro electromagntico y se extiende desde el ultravioleta cercano, 380 nm hasta aproximadamente 780 nm. La cantidad de radiacin absorbida por una especie qumica se puede relacionar con la concentracin de la sustancia que se analiza, mediante la Ley de Beer. A= k b C(1.1) Donde: A = absorbancia C = concentracin del analito b = el paso ptico k = la constante de proporcionalidad. Laconstantedeproporcionalidadksedenominaabsortividad(a)sila concentracin de la sustancia a analizar se expresa en gramos/litro y absortividad molar ( c ) si la concentracin del analito se expresa en moles/litro. Es posible realizar clculos cuantitativos cuando dos especies absorbentes de la solucintienenespectrosquesesuperponen.DeacuerdoconlaleydeBeer,la absorbancia total de una mezcla a determinada longitud de onda, ser igual a la suma de las absorbancias individuales de las especies que absorben. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica7 Figura 1.1. Espectro de adsorcin de dos componentes y mezcla de ambos Cuandosetratadedoscomponentes,MyN,cuyosespectrosdeabsorcin estn superpuestos a todas las longitudes de onda, la forma de proceder es medir las absorbancias A1 y A2 a las longitudes de onda 1 y 2 respectivamente, y planteando las ecuaciones siguientes: A1 =M1 bCM +N1 bCN (a1) (1.2) A2 =M2 bCM +N2 bCN (a2) (1.3) EstoesposibleporquelaleydeBeerestablecequelaabsorbanciaesuna propiedad aditiva, de forma que la absorbancia total de una disolucin a una longitud de ondadadaesigualalasumadelasabsorbanciasdeloscomponentesindividuales presentes. En las ecuaciones anteriores, b representa el camino ptico y M1, M2, N1 y N2 lasabsortividadesmolaresdeMyNalaslongitudesdeonda1y2,quedebenser determinadaspreviamenteapartirdedisolucionespatrn,omejor,apartirdelas pendientes de sus representaciones de la ley de Beer. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica8 OBJETIVOS -Estudiar los principios de la espectofotometra visible -Conocer las caractersticas de operacin de un espectrofotmetro. -Determinar la concentracin de Co (II) y Cr (III) en una mezcla. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.- A partir de las soluciones estndar y mediante una dilucin apropiada prepare el set desolucionesindicadoenlaTabla1,volumen50mLaforandoconaguadestilada homogenice. Tabla 1Concentracin de soluciones de Co y Cr (mol L-1) Solucin Co (II) 0.20 mol L-1Cr (III) 0.04 mol L-1 10.040.008 20.060.012 30.080.016 40.100.020 2.-DelespectrodeabsorcindeCoydelespectrodeCrseleccione2longitudesde onda de tal forma que: a.-Absorbancia mximapara Co, absorbancia mnima para Cr(Razn ACo / Acr = mxima) b.- Absorbancia mximapara Cr, absorbancia mnima para Co(Razn ACr / ACo = mxima) 3.-GrafiqueAenfuncindeconcentracinparacadasolucinacadaunadelas longitudes de onda utilizadas. 4.-De los grficos de la ley de Beer, calcule el valor de la pendiente y el coeficiente de absortividad molar (c) 5.- Calcule la concentracin de cada componente en la solucin problema, aplicando la Ley de Beer y la propiedad de aditividad de la absorbancia en una mezcla. Exprese sus resultados en gramos / litro (g/L), moles / litro (M) y mg / L (ppm). LABORATORIO N 2 Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica9

POTENCIOMETRA CIDO-BASE INTRODUCCIN Los mtodos potenciomtricos de anlisis se basan en las medidas del potencial delasceldaselectroqumicasenausenciadecorrientesapreciables.Paraellosse necesitaunelectrododetrabajo,unelectrododereferenciayuninstrumentoparala medida. El potencial de un electrodo indicador adecuado se puede utilizar para establecer elpuntodeequivalenciadeunavaloracin (valoracinpotenciomtrica).Elpuntofinal potenciomtricoesampliamenteaplicableyproporcionadatosmsprecisosquelos mtodos que utilizan indicadores. Este tipo de valoraciones es muy til en la valoracin desolucionescoloreadas,turbiasyparadetectarlapresenciadeespecies insospechadas en solucin. La utilidad del pH como una medida de la acidez a basicidad de un medio acuoso ylaampliadisponibilidaddeelectrodosindicadoresdepH(electrodosdevidrio),han hecho que las medidas potenciomtricas sean una de las medidas ms utilizadas en el anlisis qumico. VALORACIONES POTENCIOMTRICAS Dentrodelosmtodospotenciomtricosdeanlisisnosencontramosconlas valoracionespotenciomtricas,entendiendoporvaloracinpotenciomtrica,una valoracinbasadaenmedidasdepotencialesdeunelectrodoindicadoradecuadoen funcin del volumen de agente valorante adicionado. Unavaloracinpotenciomtricaimplicadostiposdereacciones:Unareaccin qumicaclsica,basedelavaloracinyquetienelugaralreaccionarelreactivo valoranteaadidoalasolucin,ogeneradoculombimtricamente,conlasustanciaa valorar.Unaovariasreaccioneselectroqumicasindicadorasdelaactividad, concentracin, de la sustancia a valorar, del reactivo o de los productos de reaccin. De esta forma, el valor del potencial medido por el electrodo indicador vara a lo largodelavaloracin,traducindoseelpuntodeequivalenciaporlaaparicindeun punto singular en la curva: potencial v.s. cantidad de reactivo aadido. La deteccin de estepunto,puntofinal,puedeestablecersede distintas formas: Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica10 Mtodo Directo Consiste en graficar los datos de potencial en funcin del volumen de reactivo. El punto de inflexin en la parte ascendente de la curva se estima visualmente y se toma como punto final. Mtodo de la Primera Derivada Implicacalcularelcambiodepotencial porunidaddevolumendetitulante(E/V). Elgrafico de estos datosen funcin delvolumen promedioVproduceunacurvaconunmximo quecorrespondealpuntodeinflexin.Silacurva essimetra,elpuntomximodelapendiente coincideconeldeequivalencia.Lascurvas asimtricas dan un pequeo error de titulacin si el puntomximosetomacomoelfinal.Estascurvas soncomunescuandoelnmerodeelectrones transferidosesdiferenteenlassemireaccionesdel analito y titulante. Mtodo de la Segunda DerivadaEnestecasosegrafica2E/2Vdela figura puede verse que la segunda derivada de losdatoscambiadesignoenelpuntode inflexin.Estecambiodesignoestomadoen algunoscasoscomopuntofinal.Elpuntofinal delatitulacinsetomaenelpuntode interseccindelasegundaderivadaconcero. Estepuntopuedeserubicadoconmucha precisin. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica11 Mtodo de GranConsisteengraficarAV/AEenfuncindel volumenpromediodetitulante.Antesy despusdelpuntodeequivalenciaAV/AE varialinealmenteconelvolumen,lasdos lneasseinterceptanyelpuntode equivalencia es el punto de interseccin. Este mtodo no requieredatos muy cercanos al punto de equivalencia es muy preciso. Este procedimiento alternativo es ms preciso ya la ventajaderequerirmenospuntos experimentales que un grfico convencional, y proporcionanpuntosfinalesmsprecisosen aquelloscasosquelavariacindelpotencialmedidoseapequeaenlaregindel punto equivalente. OBJETIVOS -Calibrar un medidor de pH y aprender el uso y cuidado de un electrodo -Valorar potenciomtricamente una solucin de: 1. Mezcla de HCI - H3PO4 con NaOH valorado. 2. Determinar el contenido de H3PO4 en Coca Cola. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL I. Calibracin de pH 1.- Calibre el medidor de pH con soluciones buffer estndares (pH 4 y pH 7). Siga cuidadosamente las instrucciones sealadas en el manual. II. Valoracin potenciomtrica de mezcla de HCI - H3PO4 -Tome una alcuota de 10 mL de mezcla de HCI - H3PO4 y transfiera a un vaso de 250mL.Introduzcaunabarramagnticaeinstaleelvasosobreunagitador, agite suavemente. -Sumerja el electrodo en el vaso y agregue agua destilada suficiente como para cubrirlo. -Realice una primera valoracin estimativa para ubicar los puntos de equivalencia, agregando incrementos de 0.5 mL de NaOH de concentracin conocida (0.1 M) y registre el valor del pH despus de cada adicin de titulante. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica12 Repita el procedimiento agregando esta vez, en las zonas cercanas al punto de equivalencia, incrementos de 0.2 mL de titulante. III. Valoracin de H3PO4 en bebidas tipo cola Realice el procedimiento indicado en el punto anterior, tomando exactamente 50 mL de bebida (Coca- Cola) Sonicada. TRATAMIENTO DE DATOS 1.-Informe tablas que contengan a)pH medido v/s Volumen b)A pH / AVv/s Volumen(primera derivada) c) A2pH / A2V v/s Volumen (segunda derivada) d) Metodo de Gran Grafique los datos de cada tabla 2.-Calcule el volumen final (punto de equivalencia) para cada muestra 3.- Calcule las concentraciones Molares de HCl y del H3PO4 en la mezcla y H3PO4 en la bebidavaloradaquecontienenlasmuestrasvaloradas,ademscalculelamasade H3PO4 en la bebida. CUESTIONARIO 1.-Indiquequecaractersticasdebecumplirunelectrodoparaserutilizadoscomo electrodo indicador. 2.- Cuales son las caractersticas de un electrodo de referencia ideal y de ejemplos. 3.Describayexpliquelafuncindeunelectrododevidrioyelectrododecalomelano saturado.Eindiquecualesladiferenciaentreunelectrododevidriosimpleyuno combinado. 4. Establezca los equilibrios involucrados y las constantes respectivas para el H3PO4 5. Explique por que las Bebidas Cola deben desgasarse antes de titular. LABORATORIO N3 Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica13 TITULACIN POTENCIOMTRICA ACIDO BASE. DETERMINACIN DE FSFORO EN BEBIDAS GASEOSA Introduccin Lasbebidasdecola,sonmuypopulares,suconsumoesmuyfrecuentesobre todoenlapoblacinjuvenil.Actualmentesestaprestandoatencinalasposibles consecuenciasdelconsumoexcesivodeestasbebidasquepuedanafectaralasalud humana;paraelloseestnhaciendoesfuerzosintensivoscomolaevaluacindel potencialerosivoenlosdientesdebidoalaacidezdelasbebidas;losefectos secundariosadversosalaingestadealtasconcentracionesdecafena(hipertensin, reacciones alrgica, las perturbaciones gastrointestinales) y los efectos adversos en el metabolismo del Ca debido al alto volumen del H3PO4, l cual si se combina con el Ca necesarioparaelorganismo(enbajasproporciones)puedeaumentarelriesgode sufrir enfermedades de los huesos, tal como la osteoporosis. LaconcentracindeH3PO4enbebidascolaspreviamentedesgasificadas,es bastantegrandequeinclusopuedeserdeterminada,porlomenosaproximadamente por titulacin con una base , tal como KOH o NaOH. Los puntos de equivalencia deben serdeterminadospormtodospotenciomtricos,yaquelaintensidaddecolordelas muestrasdisimularcualquierindicadordecido-base.Estapartedelexperimento seala un uso importante del pH en la titulacin. Electrodos de pH El electrodo de pH pertenece al grupo de electrodos de membrana slida, siendo elmejordeloselectrodosselectivosyessensibleaH+.Lacomposicindelos electrodosdevidriousadosparalamedidadelpHcorrespondea,silicatoscon modificadoresinicos.Lanaturalezadelvidriousadoparalaconstruccindelos electrodosesunfactormuyimportante,comoveremosmsadelante.Existendos grandes tipos: Membrana T : Na2O CaO - SiO2 (22:6:72)% MembranaU : Li2O - Cs2O2 BaO - La2O3 - SiO2 (28:2:4:3:63)% Estos modificadores inicos retardan la hidrlisis del silicato. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica14 Cuandosesumergeelelectrodoenagua,enlacapasuperficialexisteun procesodeintercambioinicoentreelH+deladisolucinexternayelNa+Li+dela membrana.La actividad del agua en la disolucin juega un papel muy importante en la respuestadelpHenlamembranadevidrio.Porello,todosloselectrodosdevidrio debenseracondicionadosduranteuntiempoenagua,tampndiluidoKCl, formndose un gel sobre la membrana. Con sta capa sobre la membrana disminuyen loserrorescuandomedimoselpHendisolucionesdefuerzainicaextremadamente alta,cuandopuedanestarpresentesdisolventesnoacuosos.ElelectrododepH tieneunelectrododereferenciainterna(Ag/AgCl)sumergidoenunbufferdeCl- (pH=7), con una membrana de vidrio. Figura 3.1 Esquema Electrodo de Vidrio En los electrodos de vidrio sensibles a H+, la estabilidad qumica y la resistencia elctricaestnsiempreligadas.LaresistenciaelctricadeloselectrodosdepH,en funcin de la composicin de la membrana, tamao y forma, puede variar entre 5 - 500 MW. As los electrodos con buena estabilidad qumica a elevadas temperaturas, tienen una resistencia elctrica excesiva para bajas temperaturas. Contrariamente, electrodos conbuenarespuestaabajastemperaturasdegeneranrpidamenteaaltas temperaturas. Debido a stacontraposicin,loselectrodossondiseadosde forma especfica para ciertos rangos de temperatura y pH. Error Alcalino PositivoElerroralcalinoesdebidoalintercambiodeotroscationes,distintosalH+, presentes en las disoluciones de anlisis. El error puede ser grande con muestras que contienen cationes monovalentes comunes a los existentes en la membrana de vidrio. La influencia de estos iones interferentes en el potencial del electrodo es descrita por la ecuacin de Nikolsky. Esta ecuacin es una extensin de la ecuacin de Nersnt: Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica15 E=Eo+S.log(ai +Skij ajz)(z=ni /nj)(3.1) Paraunelectrodoidealkij=0,cuandorespondenicamenteaunin.El coeficiente de selectividad k H, Na es aproximadamente 10-13. Por ejemplo, el pH de una muestra que tenga las siguientes concentraciones:pH=12aH+ =10-12 mol / L (3.2) aNa+ =1mol / L (3.3) pH=-log(10-12 +1.10-13 )=11.96 (3.4) Paramuchostrabajos,elpotencialmedidofijndonosenlaactividad,sera errneo un 10% de error: aH+ = 1.1*10-12 mol / L frente al real aH+ = 1*10-12 mol / L. Para valores de pH inferiores a 11, el error alcalino es prcticamente despreciable: pH=11aH+ =10-11 mol/L (3.5) aNa+ =1mol/L (3.6) pH=-log(10-11 +1.10-13 )=10,996 (3.7) Estaramos leyendo aH+ = 1.01*10-11 mol / L frente al real de aH+ = 10-11 mol / L. Paracometererroresdeun10%paravaloresdepH=11,tendramosqueteneruna aNa+ =10mol/L.ExistenelectrodosdepHquetienenunacomposicinenla membranaparaqueelerroralcalinolotengamosquetenerencuentaperoavalores ms altos, a partir de pH de 13. La membrana de estos electrodos se le designa como Membrana del Tipo U, frente a la Membrana de Tipo T cuyo error alcalino empieza a pH de 11. Error Acido Negativo Endisolucionesfuertementecidas,(H+)>1M,laactividaddelaguaenla disolucinsereduceafectandoalacapahidratasobrelamembrana,yaquese disminuyelazonadondeverdaderamentetienelugarlasreaccionesdeintercambio inico. Objetivos -Anlisis de un sistema cido base mediante titulaciones potenciomtricas. -Evaluacindelpuntodeequivalenciautilizandolosmtodosanalticosdela primera derivada, segunda derivada y mtodo de Gran. -Determinar cuantitativamente el fsforo y la concentracin de cido fosfrico, en bebidas de cola. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica16 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL I. Calibracin de pH 1.- Calibre el medidor de pH con soluciones buffer estndares (pH 4 y pH 7). Siga cuidadosamente las instrucciones sealadas en el manual. II. Valoracin potenciomtrica de una bebida Cola -Tome una alcuota de25 mL de muestras de una bebida Cola y transfieraa un vasode250mL.Introduzcaunabarramagnticaeinstaleelvasosobreun agitador, agite suavemente. -Sumerjaelelectrodo enelvasoyagregueaguadestiladasuficientecomopara cubrirlo. -Realiceunaprimeravaloracinestimativaparaubicarlospuntosde equivalencia,agregandoincrementosde0.5mLdeNaOHdeconcentracin conocida (0.02 M) y registre el valor del pH despus de cada adicin de titulante. Repita el procedimiento agregando esta vez, en las zonas cercanas al punto de equivalencia, incrementos de 0.2 mL de titulantes. (repetir 3 veces) TRATAMIENTO DE DATOS 1.-Informe tablas que contengan a)pH medido v/s Volumen b)A pH / AVv/s Volumen(primera derivada) c) A2pH / A2V v/s Volumen (segunda derivada) Grafique los datos de cada tabla 2.-Calcule el volumen final (punto de equivalencia) para cada muestra. CUESTIONARIO 1.- Defina: Electrodo indicador, Electrodo de referencia.2.-Expliquelasdiferentescurvasqueseutilizanparadeterminarelpuntode equivalencia y dibuje la respuesta que usted espera observar en cada una de ellas. 3.-Cualessonloscriteriosparaseleccionarestatcnica?Culesellmitede deteccin de la potenciometra? Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica17 LABORATORIO N 4 CONDUCTOMETRA: VALORACIN DE UNA MEZCLA DE CIDO FUERTE Y DBIL INTRODUCCIN Lasmedicionesconductimtricasofrecenunmedioadecuadoparala determinacindepuntosfinalesentitulaciones.Paraestablecerunpuntofinal conductimtrico,senecesitansuficientesmedicionesexperimentalesparadefinirla curvadetitulacin.Luegodecorregirelcambiodevolumen,segraficanlosdatosde conductancia en funcin del volumen de reactivo titulante. Posteriormente se extrapolan lasdosporcioneslinealesyseobtieneelpuntodeequivalenciaenlainterseccinde ambas. Debidoaquelasreaccionesnosonabsolutamentecompletas,lascurvasde titulacinconductimtricamuestraninvariablementedesviacionesconrelacinala linealidadrigurosaenlaregindelpuntodeequivalencia.Lasregionescurvasse vuelven ms pronunciadas cuando la reaccin en cuestin se hace menos favorable y cuandolasolucinresultamsdiluida.Lasporcioneslinealesdelacurvasedefinen mejor a travs de mediciones suficientemente alejadas del punto de equivalencia para que el efecto de los iones comunes impulse la reaccin ms cerca de completarse; las medicionesenlaproximidaddelpuntodeequivalencia,adiferenciadelosmtodos potenciomtricos,notienenningnsignificado.Ciertamente,debidoalahidrlisis, disociacin,osolubilidaddelproductodereaccin,losvaloresdelaconductividad medida en las cercanas del punto de equivalencia no tienen sentido en la construccin delgrfico,dadoquelacurvaserredondeadaenunaoambasramas.Encontraste con los mtodos potenciomtricos o con indicador, que dependen de observaciones en condicionesenlasquelareaccinesmenoscompleta,elanlisisconductimtrico puedeemplearseconxitoparatitulacionesbasadasenequilibriosrelativamente desfavorables. En estos casos, la tcnica conductimtrica es la ms ventajosa. El punto final conductimtrico es completamente inespecfico. Aunque el mtodo es potencialmente adaptable a todos los tipos de reacciones volumtricas, el nmero de aplicacionestilesasistemasde oxidacin-reduccineslimitado; elexcesosustancial deionhidroniotpicamentenecesarioparatalesreaccionestiendeaenmascararlos cambios de conductividad asociados con la reaccin volumtrica. Titulaciones cido-Base Lastitulacionesdeneutralizacinseadaptanparticularmentebienalpuntofinal conductimtrico, debido a la conductancia muy alta de los iones H3O+ y OH- comparada con la conductancia de los productos de reaccin. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica18 Tipos de Curvas de Titulacin Conductomtricas Figura 4.1. Curva de titulacin conductimtrica de HCl 10-3 M con NaOH.La conductancia primero disminuye, debido al reemplazo del ion hidronio por un nmeroequivalentedeionessodiodemenormovilidadyluegodelpuntode equivalencia, aumenta rpidamente con el agregado de base fuerte debido al aumento de las concentraciones de iones sodio y oxhidrilo (este ltimo de alta conductividad). En laprctica,conexcepcindelaregininmediataalpuntodeequivalencia,hayuna excelente linealidad entre conductancia y volumen; por lo tanto, slo se necesitan dos o tresmedicionesacadaladodelpuntodeequivalenciaparatrazarlasrectasencuya interseccin se encuentra el punto final. Esta titulacin es de inters prctico cuando las soluciones son oscuras o muy coloreadas.LaFigura4.2muestralatitulacindeuncidofuerteHClconunabasedbil, NH4OH.Laprimeraramadelgrficoreflejaladesaparicindelosioneshidrgeno durante la neutralizacin pero luego del punto final, el grfico se vuelve casi horizontal, dado que el exceso de amonaco no se ioniza en presencia de NH3. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica19 Figura 4.2. Curva de titulacin conductimtrica de HCl 10-3 M con NH4OH.LasFiguras4.3y4.4sontpicasdelatitulacindeunamezcladedoscidos quedifierenenelgradodedisociacin.La titulacinconductimtricadetalesmezclas es frecuentemente ms precisa que con un mtodo potenciomtrico. En la Figura 4.3 se muestralatitulacinempleandoNaOH,mientrasqueenlaFigura4.4,esutilizado NH4OH. Figura 4.3 Curva de titulacin conductimtrica de una mezcla de HCl (10-3 M) HAc (10-3 M) con NaOH. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica20 Figura 4.4 Curva de titulacin conductimtrica de una mezcla de HCl (10-3 M) HAc (10-3 M) con NH4OH. OBJETIVOS --Determinar conductomtricamente el punto final en la valoracin de una mezcla de un cido fuerte y un cido dbil. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.-Midaexactamente10.0mLdesolucinproblema,viertaenvasode150mLy agregue 90 mL de agua. Anote el volumen final. 2.-Instaleelvasosobreelagitadormagntico.Coloquelaceldadeconductividadde modo que quede totalmente sumergida. Ajuste la velocidad de la agitacin de forma tal que no produzca turbulencias. 3.-Enciendaelequipoyespereaqueseestabilice.Conayudadesuprofesor seleccione la escala apropiada. 4.-TabulevolumenenmLvsConductanciaCorregida.Anotelalecturainicial.Valore adicionando alcuotas de 0.5 mL de valorante, hasta completar 10-12 mL agregados. 5.- Retire la celda y lave los electrodos. Valore una nueva alcuota con incrementos de 0.1 mL de valorante. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica21 TRATAMIENTO DE DATOS Tome en cuenta la dilucin y corrija los valores de conductancia obtenidos multiplicando cada valor ledo por su correspondiente factor de correccin: ( )Vv V + V: Volumen inicial (volumen muestra problema + volumen de agua) v : Volumen de solucin de NaCl adicionado 1.- Tabule: Volumen, Conductancia leda, Conductancia corregida. 2.-GrafiqueConductanciacorregidavsvolumendeNaOH.Definalospuntosde equivalencia de forma grfica. 3.- Calcule la concentracin de la especie en la solucin valorada en Molaridad. CUESTIONARIO 1.- En qu casos es conveniente la utilizacinde este mtodo? 2.- Qu factores influyen en la conductividad de una solucin? 3.- Por qu razn es necesario realizar la correccin por efectos de dilucin? 4.- Qu es la Conductancia Equivalente? Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica22 CROMATOGRAFA LIQUIDA DE ALTA RESOLUCIN(HPLC) INTRODUCCIN Lacromatografalquidadealtaresolucin(HPLC)consisteenunsistema cerradoquefuncionaaaltaspresiones,sepuededistinguirunafaseestacionariaal interiordelacolumnayunafasemvillquidaquefluyeayudadaporbombasdealta presin.El fundamento principal de la separacin de los analitos de una mezcla es la diferenciadel coeficiente de particin de los diversos componentes condicionado por la diferenciadepolaridaddeellosenlafasemvil.Sepuedenrealizarseparaciones isocrticassilacomposicindelafasemvilpermanececonstanteentiempoo separaciones en gradiente si la composicin de la fase mvil cambia en el transcurso del anlisis. OBJETIVOS -Conocer y manejar un equipo HPLC -Determinar el contenido de cafena en una muestra problema PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica23 1.- Prepare una solucinde 1000 mg/L (solucin I) de cafena, utilice agua grado HPLC como disolvente. 2.- A partir de la solucin I prepare un conjunto de 5 soluciones con concentraciones de50 a 500 mg/L. 3.-Prepareunatazadet(Anotarmarcacomercial)ydeterminarlahumedadyla masa de te a utilizar. 4.-Desgasifique5,0mLdeCocaColanormaly/oCocaColaDietutilizandoun sonicador 5.- Filtreel t y la bebida mediante un micro filtrode 0,45 m. Para el te prepare una solucin diluida 2 veces. 6.-Seleccionelascondicionesdelequipo;fasemvilCH3CN/Agua15:85;flujo1,0 ml/min.;detector UV a 270 nm, columna Lichrosfer RP-100 C18. Justifique y explique la eleccin de stas condiciones. 7.- Inyecte CH3CN para chequear la lnea base 8.-Inyectelassolucionespreparadas,eltysusdiluciones,labebidaysumuestra problema. 9.- Confeccione una curva de calibracin absoluta 10.- Determine la concentracin de cafena en su muestra 11.- Determine los mg de cafena en una taza de t (200 mL) y en la bebida (350 mL) CUESTIONARIO 1.- Calcule los platos tericos de su columna, utilizando el estndar ms concentrado 2.- Qu condiciones debe cumpliruna fase mvil? 3.- Por qu se debe filtrar y desgasar las muestras y la fase mvil? 4.- Mencione las partes de un cromatgrafo lquido y la funcin de cada una de ellas Nota: Recuerde que todos lo cromatogramas deben ser incluidos en el Informe en forma ordenada y clara en la seccin de resultados. Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica24 Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica25 LABORATORIO N 4 CROMATOGRAFA GAS-LQUIDO INTRODUCCIN Lacromatografadegasesesunmtododeseparacindeunamezclade analitos, en un sistema cerrado en el cual se puede distinguir una fase estacionaria que se encuentra al interior de la columna y una fase mvilgaseosa que fluye a travs de la columna.Elfundamentodelaseparacinestrelacionadoconelcoeficientedeparticin delosanalitoselcualestcondicionadoporlavolatilidaddeloscomponentesdela mezcla. Por esto la columna se encuentra en un horno de temperatura programada en lasdcimasdegrado.Unavezqueloscomponentessonseparadosporlacolumna, estos son detectados por detectores de diversa naturaleza. OBJETIVOS - Conocer y manejar un cromatgrafo de gases - Utilizar el mtodo de estndar interno para la cuantificacin de los analitos - Determinarla composicin de una muestra problema. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1.-Preparelassiguientesmezclasdetoluenoybenceno,utilizandoetilbencenocomo estndar interno. Solucin Benceno ( L) Tolueno ( L)Etilbenceno ( L) 1100500400 2200400400 3300300400 4400200400 5 500100400 2.- Seleccione las condiciones experimentales adecuadas de temperatura del inyector, detector,columna,flujodelgasdearrastre,velocidaddelpapeldelregistrador. Enciendaelequipo.Enciendaeldetectordeionizacindellama(FID).Indiqueestas condiciones en le Informe y cuando es pertinente justifquelas. 3.-Realicesusmedicionesencondiciones"Isocrticas"yde"Temperatura Programada" 4.- Inyecte 2 L de cada estndar, por separado, incluya el estndar interno Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica26 5.- Inyecte5 L de su muestra problema 6.- Inyecte 2 L de cada unas de las soluciones preparadas anteriormente 8.- Una vez obtenido el cromatograma correspondiente a cada solucin mida el tiempo de retencin e identifique los constituyentes de su muestra problema. 9.- Mida el rea bajo la curva de cada componente. 10.-Construyaunacurvadecalibracinabsolutayunacurvadecalibracin relativa 11.- Cuantifique los componentes de su muestra problema, utilizando las dos curvas. CUESTIONARIO 1.-Indique las caractersticas de un buen estndar interno 2.-Describaloscomponentesdeuncromatgrafodegasesylasfuncionesdecada uno de ellos 3.- Seale las situaciones en que se recomienda utilizar un estndar interno Nota:Recuerde que todos lo cromatogramas deben ser incluidos en el Informe en forma ordenada y clara en la seccin de resultados Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica27 LABORATORIO N 5 ESPECTROFOTOMETRA DE ABSORCIN ATMICA INTRODUCCIN La caracterstica especial de la Espectroscopia de Absorcin Atmica, (EAA) es quelamuestradebeatomizarse.Estosehacenormalmenteconunallama,horno calentado elctricamente o un plasma de radiofrecuencia. La sensibilidad y los efectos de interferencia que se observan en la espectroscopia de Absorcin Atmica dependen de los detalles del mtodo de calentamiento. En la atomizacin de la muestra mediante una llama la combinacin ms comn decombustibleyoxidanteesladeacetileno/aire.Cuandoserequieredemayor temperaturapuedeutilizarseunacombinacindeacetileno/xidonitroso.Loshornos calentadoselctricamente,(hornosdegrafito)presentanunamayorsensibilidady necesitan un menor volumen de muestra. La medicin de Absorbancia en espectroscopia de Absorcin Atmica se rige por laLeydeBeer.Aunqueenlaprctica,amenudoseencuentrandesviacionesdela linealidad,estonoconstituyeunobstculoparatrabajarconcurvasdecalibracin empricas. Cuandonoesposibleeliminarlasinterferenciasdematrizesposibleutilizarel mtododeadicinestndar,tcnicaquepermitetrabajarenpresenciadeun interferente,realizandounadeterminacincorrectadelanalito.Conestatcnicaes posible determinar ms de 60 elementos. OBJETIVOS -Conocer el funcionamiento de unequipo de absorcin atmica -Determinar la concentracin de Fe en una muestra -Analizar los mtodos de curva de calibracin y de adicin estndar -Comprobar la influencia de un solvente orgnico en la determinacin PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL I.- Curva de calibracin 1.- Averige el rango de respuesta lineal para Fe (puede utilizar el manual del equipo) 2.- A partir de la solucin estndar de 1000 ppm prepare una solucin de 100 ppm Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica28 3.-Prepareunconjuntode5solucionesdeFede:0;1;2;3y4(mg/L),agregaruna gotita de n-octanol y enrasar con agua destilada. 4.- Lea la Absorbancia de las soluciones 5.- Mida la Absorbancia de una solucin de: a) 3 mg/L de Fe disuelta en acido ntrico (5 % p/v) b) 3 mg/L de Fe disuelto en metanol. 6.- Determine el contenido de Fe en una muestra problema 7.- Grafique A vs C y determine el rango lineal II.- Adicin de Estndar En 5 matraces aforados de 50 mL se coloca 10 mL de muestra problema. Aadir acontinuacinacadaunodeellos0,5,10,15y20 mL deunasolucin deFede 10 mg/L. Seguidamente se aade una gotita de n-octanol a cada matraz, se enrasan con agua destilada y se mide absorbancia. TRATAMIENTO DE DATOS Grafiqueparalaadicinestndarydeterminelaconcentracindelacobreenagua potabledeacuerdoaestatcnica.Considereelfactordedilucin.Apliquelaforma grfica y el clculo con la formula|1| utilizada para la absorcin atmica. x stxst xxAAC CC+=+|1| Donde Cx : concentracin de la muestra problema Cst: concentracin del estndar Ax : Absorbancia de la muestra problema Ax+st : Absorbancia de la muestra problema + estndar Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Departamento de Qumica de Materiales Anlisis InstrumentalIngeniera Ejecucin Qumica29 CUESTIONARIO 1.- Defina: Sensibilidad y lmite de deteccin 2.- Comente los resultados obtenidos en las soluciones analizadas 3.- Comente el efecto, del disolvente orgnico en la lectura de Absorbancia.