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PregradoQuímica Analítica


Métodos clásicos


La química analítica es un aspecto fundamental de la química que se ocupa de la separación, identificación y cuantificación de componentes químicos. Los métodos clásicos, también conocidos como química húmeda, se refieren a técnicas tradicionales en química analítica que se han utilizado durante años. Estos métodos a menudo se enseñan a nivel de pregrado y son fundamentales para comprender el análisis químico. A pesar del advenimiento de equipos sofisticados, los métodos clásicos siguen siendo relevantes debido a su simplicidad, bajo costo y efectividad para ciertos tipos de análisis.

Análisis gravimétrico

El análisis gravimétrico es una técnica que comprende la composición de un compuesto midiendo su masa. La idea básica es convertir el analito (la sustancia que se analiza) en un compuesto de composición conocida, aislarlo y pesarlo para calcular su cantidad en la muestra original analizada.

Principio del análisis gravimétrico

El principio del análisis gravimétrico implica convertir el analito en una forma insoluble. Esta forma insoluble se filtra, lava, seca y pesa. Por ejemplo, para determinar la cantidad de sulfato en una muestra, el sulfato de bario BaSO4 puede precipitarse al añadir una solución de cloruro de bario BaCl2. Al pesar el sulfato de bario precipitado, se puede calcular la cantidad de sulfato en la muestra.

BaCl 2 + SO 4 2- → BaSO 4 (precipitado) + 2Cl -
    

Cálculo de ejemplo

1. Pesar el precipitado de BaSO4.
2. Calcular los moles de BaSO4 usando su peso molecular.
3. Determinar los moles de SO 4 2- presentes a partir de los moles de BaSO 4.
4. Convertir moles de SO4 2- a gramos.
    

Ejemplo visual

1. Disolver la muestra 2. Añadir agente precipitante 3. Filtrar y secar el precipitado 4. Pesar el precipitado

Titrometría (análisis volumétrico)

La titrometría es un método analítico en el cual la cantidad de una sustancia en una muestra se determina haciéndola reaccionar con una solución estándar de concentración conocida, conocida como el titulador. La cantidad de titulador necesaria para completar la reacción proporciona información sobre la cantidad del analito en la muestra.

Tipos de titulación

  • Titulación ácido-base: Se utiliza para determinar la concentración de un ácido o base al neutralizarlo con una base o ácido. A menudo se utiliza un indicador para señalar el punto final.
  • Titulaciones redox: Esto implica la transferencia de electrones entre dos sustancias; esto incluye reacciones como la titulación de hierro con permanganato de potasio.
  • Titulación complejométrica: Se utiliza para determinar la concentración de iones metálicos utilizando agentes complejantes como EDTA.
  • Titulación de precipitación: Esto implica la formación de un precipitado durante la reacción, como la titulación de haluros con nitrato de plata.

Principio de titulación

El principio subyacente de la titulación implica un punto final visible o medible que corresponde a la finalización de la reacción entre el titulador y el analito. Para titulaciones ácido-base, el punto final a menudo está representado por un cambio de color.

Proceso de titulación

1. Preparar la solución de muestra.
2. Añadir unas gotas de indicador a la muestra.
3. Titular con el titulador estándar hasta que cambie el color del indicador.
4. Medir el volumen de titulador utilizado.
    

Ejemplo visual de una configuración de titulación ácido-base

1. Ácido en el matraz 2. Indicador añadido 3. Titulador en la bureta 4. Observar el cambio de color

Cálculo de ejemplo para una titulación ácido-base

1. Anotar las lecturas inicial y final de la bureta para calcular el volumen de titulador utilizado.
2. Para encontrar la concentración desconocida, usar la ecuación M 1 V 1 = M 2 V 2, donde
   M1, V1 = concentración y volumen del titulador,
   M 2, V 2 = concentración y volumen del desconocido.
    

Colorimetría

La colorimetría es una técnica para determinar la concentración de un compuesto coloreado en una solución. El método se basa en la ley de Beer-Lambert, que relaciona la absorción de luz con las propiedades de la sustancia a través de la cual pasa la luz.

Teoría de la colorimetría

La intensidad del color producido por el compuesto se mide según la ley de Beer-Lambert:

A = εlc
    

donde A es la absorbancia, ε es la absorbancia molar, l es la longitud del trayecto, y c es la concentración. Al medir la absorbancia, se puede determinar la concentración de muestras desconocidas.

Método de colorimetría

1. Preparar una serie de soluciones estándar de concentraciones conocidas.
2. Medir la capacidad de absorción de cada estándar.
3. Dibujar una curva de calibración de absorbancia versus concentración.
4. Medir la absorbancia de la solución desconocida.
5. Interpolar la concentración del desconocido a partir de la curva de calibración.
    

Ejemplo visual de una curva de calibración

Concentración Absorción

Métodos de precipitación

La precipitación es una técnica común utilizada en química analítica clásica para separar una sustancia como sólido de una solución basada en su solubilidad. El sólido precipitado se filtra fuera de la solución, se lava y se pesa.

Teoría de la precipitación

Este proceso implica la adición de un reactivo que forma un compuesto insoluble con el analito. El precipitado formado puede medirse cuantitativamente para determinar la cantidad de analito en la solución original.

Ejemplo de reacción de precipitación

AgNO 3 + NaCl → AgCl (precipitado) + NaNO 3
    

Procedimiento de análisis de precipitación

1. Disolver la muestra en un solvente adecuado.
2. Añadir un agente precipitante para formar un compuesto insoluble.
3. Filtrar el precipitado, lavar y secar.
4. Pesar el precipitado seco y calcular la cantidad de analito.
    

Ejemplo visual del proceso de precipitación

1. Mezclar la solución 2. Formación del precipitado 3. Filtrar el precipitado 4. Secar y pesar

Cálculo del rendimiento de la precipitación

El rendimiento del compuesto precipitado puede calcularse utilizando la concentración inicial y la masa del precipitado.

Conclusión

Los métodos clásicos en química analítica proporcionan un marco fundamental para comprender el análisis químico. Estas técnicas tradicionales, como el análisis gravimétrico, la titrimetría, la colorimetría y los métodos de precipitación, son componentes esenciales de aprendizaje en la educación química de pregrado. Ayudan a los estudiantes a comprender los principios de la medición química y los principios subyacentes que rigen el análisis cuantitativo. A pesar de los avances en técnicas instrumentales, los métodos clásicos siguen siendo invaluables por su simplicidad, precisión y rentabilidad en aplicaciones específicas.


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