Métodos de análisis por titulación

[pic 1] REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA

    INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”                                                                         EXTENSIÓN: PORLAMAR

MÉTODOS DE ANÁLISIS POR TITULACIÓN

(CATEDRA: QUIMICA ANALITICA)

INTEGRANTES:

DOCENTE:                                                               Lina Maklad 72 CI 30870089

      Ing. Químico. Virginia Anes                          

PORLAMAR, 03 DE JUNIO DEL 2023

INTRODUCCIÓN        1

FUNDAMENTOS DE LOS BALANCES DE MATERIA:        2

Tipos de balance        4

El balance total de materia.        5

Balance de materia por componentes.        6

Ejemplos        8

        10

CONCLUSIÓN        11

BIBLIOGRAFÍAS        12

INTRODUCCIÓN

     Los balances de masa son una herramienta esencial para el análisis de sistemas químicos. Estas fórmulas matemáticas representan la igualdad entre las cantidades de material que entran y salen del sistema durante un proceso químico. Esta ley fundamental de conservación de la masa forma parte de uno de los principios básicos de la física y se aplica a todos los fenómenos naturales, incluidos los cambios químicos.

La teoría detrás de los balances de masa se basa en el concepto de sustancia o mol. Cada sustancia tiene una composición única determinada por la proporción de átomos y moléculas presentes en ella. Cuando un sistema químico experimenta un cambio, como una reacción química, estas proporciones pueden verse alteradas si hay intercambio de materia entre las sustancias involucradas. Los balances de masa nos permiten rastrear estos movimientos de materia y garantizar que la ley de conservación de la masa permanezca intacta.

Para aplicar correctamente esta ley en los sistemas químicos, primero debemos definir cuántos productos finales obtendremos después de la reacción química, así como cuántas sustancias entrantes participan en la misma. Luego, utilizamos la ecuación de balance de masa para calcular la relación entre los reactivos y productos involucrados en el sistema. Al final, esto nos permite evaluar el rendimiento de la reacción y comprender mejor cómo funciona el mundo natural.

En resumen, los balances de masa son un aspecto importante de la química que nos ayuda a entender mejor cómo funcionan nuestros sistemas Naturales. A través de este tipo de análisis podemos comenzar a ver patrones y relaciones dentro de estos sistemas, lo que nos lleva al conocimiento científico más profundo.

los fundamentos de los balances de la materia son importantes porque ofrecen una manera de analizar el comportamiento de las sustancias químicas en un contexto dinámico. La teoría de los balances de la masa ha evolucionado mucho desde sus raíces históricas, pero sigue siendo un elemento clave en la química moderna.

TITULACIÓN.

     La titulación es un procedimiento cuantitativo analítico de la química. Con la titulación puede determinar la concentración desconocida en un líquido añadiéndole reactivos de un contenido conocido. La titulación es un procedimiento relativamente sencillo que no requiere un despliegue de aparatos técnicos para determinar la concentración de sustancias conocidas disueltas.

Los instrumentos esenciales para la titulación son una bureta y un vaso de precipitados. La bureta contiene una solución volumétrica de la cual se conoce la concentración de la sustancia. En el vaso de precipitados se encuentra la solución con la concentración desconocida y un indicador para la detección del parámetro.

Después de mezclar la solución volumétrica y la solución con la muestra en el vaso de precipitados es posible, en base al conocimiento del desarrollo químico de reacción y el consumo de la solución volumétrica, calcular la concentración de la solución con la muestra. La titulación es aplicada en muchos ámbitos: En el análisis medioambiental, en el control de procesos, en el análisis farmacológico y forense, en el análisis de alimentos o también en la investigación.

DEFINICIONES BÁSICAS 

DISOLUCIÓN PATRÓN

       Es un reactivo de concentración conocida con exactitud. Estas disoluciones desempeñan una función principal en todos los métodos volumétricos.

 PREPARACIÓN DE DISOLUCIONES PATRÓN

Para establecer la concentración hay dos opciones: prepararlas por un método directo o por un método indirecto o normalización.

Método directo:

Se prepara la disolución utilizando un patrón primario (compuesto de elevada pureza). Se pesa cuidadosamente (en balanza analítica) una cantidad del patrón primario (m), se disuelve en el disolvente apropiado y se diluye hasta un volumen (V) conocido con exactitud en un matraz aforado. La concentración se calcula como:

c: concentración (moles/L)

[pic 2]m: masa (g)

Mr : masa molecular (g/mol)

V: volumen (L)

Método indirecto (normalización):

Si no se dispone de un patrón primario apropiado se prepara una disolución de concentración aproximada del valorante y posteriormente se determina su concentración mediante normalización.

En la normalización se determina la concentración de la disolución patrón mediante valoración frente a una cantidad medida cuidadosamente de un patrón primario, o frente a un volumen conocido con exactitud de otra disolución patrón. El cálculo de la concentración de la disolución patrón se realiza como en cualquier otra valoración.

 PUNTO FINAL DE TITULACIÓN

Durante un procedimiento de titulación en química analítica, el punto en el que la adición de reactivo debe pararse de inmediato y registrarse el volumen de reactivo.

 INDICADORES, PUNTO ESTEQUIOMÉTRICO

PATRÓN PRIMARIO

Un patrón primario, también llamado estándar primario, es una sustancia utilizada                     en química como referencia al momento de hacer una valoración o                     estandarización. Usualmente los patrones primarios son sólidos que cumplen con                   las siguientes características:

1.- Tienen composición conocida. Es decir, se deben de conocer la estructura y los                           elementos que lo componen, lo cual servirá para hacer los cálculos                     estequiométricos.  

2.- Deben tener elevada pureza. Para una correcta estandarización se debe                     utilizar un patrón que tenga la misma cantidad de impurezas que puedan interferir                         con la reacción.  

3.- Debe ser estable a temperatura ambiente. No se pueden utilizar sustancias que                         cambien su composición o estructura por efectos de temperaturas que difieran                     ligeramente con la temperatura ambiente ya que ese hecho aumentaría el error en                         las mediciones.

4.- Debe ser posible su secado en estufa. Además de los cambios a temperatura                           ambiente, también debe soportar temperaturas mayores para que sea posible su                     secado. Normalmente debe ser estable a temperaturas mayores que la del punto                       de ebullición del agua.  

5.- No debe absorber gases, ya que este hecho ganaría posibles errores por                         interferentes, así como también degeneración del patrón.  

6.- Debe reaccionar rápida y estequiométricamente con el titulante

7.- Debe tener un peso equivalente grande, ya que este hecho reduce                       considerablemente el error de la pasada patrón.

El patrón secundario también llamado estándar secundario y en el caso de una titulación suele ser titulante o valorante. Su nombre se debe a que en la mayoría de los casos se necesita del patrón primario para conocer su concentración exacta. El patrón secundario debe ser estable mientras se efectúe el periodo de análisis y debe reaccionar rápidamente con el analito, igual entre la disolución valorante y el patrón primario debe ser completa, así también la reacción entre la disolución valorante y el analito

MÉTODOS DE INDICACIÓN DEL PUNTO FINAL

Hay diferentes métodos para determinar el punto final o punto de equivalencia:

• Indicadores: Son substancias que cambian de color en respuesta a un cambio químico.
• Indicador de pH o indicador ácido-base: Un indicador ácido-base (como la fenolfthaleína) cambia de color dependiendo del pH del medio.
• Indicador Redox. Una gota de disolución de indicador es añadida al principio de la titulación o valoración; cuando el color cambia, se ha alcanzado el punto final.
• Potenciómetro: Son instrumentos que miden el potencial de electrodo de la disolución. Se usan para valoraciones redox; el potential del electrodo de trabajo cambiará bruscamente en el punto final.
• Medidor de pH o pH-metros: Son potenciómetros que usan un electrodo cuyo potencial depende de la cantidad de ión H+ presente en la disolución. Es un ejemplo de un electrodo de ión selectivo que permite medir el pH de la disolución a lo largo de la valoración. En el punto final, cambiará bruscamente el pH medido. Puede ser un método más preciso que el uso de indicadores, y es fácil de automatizar.
• Conductancia: La conductividad de una disolución depende de los iones presentes en ella. Durante muchas titulaciones, la conductividad cambia de modo significativo. Por ejemplo, durante una valoración ácido-base, los iones H+ y OH- formando agua neutra, H2O. Esto cambia la conductividad de la disolución. La conductancia total de la disolución depende también de los otros iones presentes en la disolución (como los contraiones). No todos ellos contribuyen de igual manera a la conductividad que también dependerá de la movilidad de cada ión y de la concentración total de iones (fuerza iónica). Luego, predecir el cambio en la conductividad es más difícil que medirla.
• Cambio de color: En algunas reacciones, la disolución cambia de color sin presencia de indicador. Es frecuente en valoraciones redox, por ejemplo, cuando los diferentes estados de oxidación de productos y reactivos poseen diferentes colores.
• Precipitación: Si se forma un sólido en la reacción, y luego precipita. Un ejemplo es la reacción entre Ag+ y Cl- que forma una sal muy insoluble, AgCl. Esto dificulta determinar con precisión el punto final. Por ello, a veces se prefiere hacer una titulación inversa.
• Una valoración calorimétrica o titulación isotérmica usa el calor producido o consumido en la reacción para determinar el punto final. Es un método importante en bioquímica, como en la determinación de qué substratos se enlazan a las enzimas.
• Titulación termométrica es una técnica muy versátil. Se diferencia de la anterior por el hecho de que no se determina un aumento o caída de temperatura como indicativo del punto final, sino que se mide la velocidad de cambio de la temperatura.  
• Espectroscopía: Puede usarse para medir la absorción de luz por la disolución durante la valoración, y si el espectro del reactivo, sustancia patrón o producto es conocido, podría medirse su evolución con cantidades bastante pequeñas que permitirían conocer el punto final.
• Amperometría o valoración amperométrica: Se usa como técnica de detección analizando la corriente eléctrica debida a la oxidación o reducción de los reactivos o productos en un electrodo de trabajo que dependerá de la concentración de las especies en disolución. El punto final se detecta por un cambio en la corriente. Este método es el más útil cuando hay que reducir un exceso de la sustancia titulante (valoración por retroceso), como es el caso de la valoración de haluros con Ag.

TIPOS DE REACCIONES EN VOLUMETRÍAS

Los diferentes procedimientos de titulación se pueden separar según los tipos de reacción químicos. Por ejemplo, existe la titulación ácido-base, la titulación redox o la titulación por precipitación.

TITULACIÓN DE NEUTRALIZACIÓN

El fundamento de la titulación ácido-base es la reacción de neutralización entre ácidos y base. Como solución volumétrica se selecciona un ácido o base como complemento a la solución de prueba. Mediante la titulación se consigue una neutralización entre iones H3O+- y OH-. Si se alcanza el valor pH 7 la solución es neutra; añadiendo más solución volumétrica la solución de prueba se volverá más ácido o básico. Si se registra en una curva el desarrollo del valor pH a través de todo el desarrollo de la reacción, es posible determinar la cantidad a raíz del punto de equivalencia (valor pH 7)

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