Ejercicios resueltos de calorimetría 1. Calcula la la capacidad capacidad calorífca calorífca de 60g de agua si el calor especifco especifco de esta es 4,184 J/g ⁰C, ⁰C, y calcular calcular el calor necesario para aumentar su temperatura temperatura de 22 ⁰C C a 2⁰C. !a capacidad calorífca se calcula como : = m s C =
C " 60g # 4,184 J/g ⁰C " 2$1 J/C% &l cam'io de calor se calcula como : q = m s ∆T
( " 60g # 4,184 J/g ⁰C # $⁰C " 12$$ J 2. $0 m! de )Cl 1.0 1.0 * se me+clan me+clan con $0 m! m! de a-) 1.0 * en un calorímetro calorímetro de aso aso de ca, ca, la ⁰ de de la disolucin disolucin resultante aumenta de 21.0⁰C a 2.$⁰C. Calcule el cam'io de entalpía de la reaccin, suponiendo (ue el calorímetro pierde pierde una can3dad insignifcante insignifcante de calor, calor, (ue el olumen total de la disolucin es 100 m! y su calor específco y densidad son los iguales a las del agua. atos5 ensidad )2-"1.00 g/m! y c )2-"4.184 J/gC. 1º Calculo el cambio de temperatura del calorímetro durante la combusón de la muestra. D" 2.$⁰C7 21.0⁰C"6.$⁰C " 6.$
2º Calculo el calor de reacción con la fórmula: qr "
7 9s de la disolucin: # 9g de disolucin: # ; qr " 7 94,18 J/g7: 9100 g: 96.$: " 72.#107< 72.#107< J " 72. =J 3º Calculamos el calor de reacción de un mol.
1000 ml à 1 mol $0 ml à > mol " 0,0$ mol 0,0$ mol à -2. !" 1 mol à > =J " 7$4 =J/mol #= -$% !"&mol
Ejercicio para resol'er:
<. ?na muest muestra ra de etanol etanol,, C2)$-), C2)$-), (ue pesa pesa 2,84g, se (uem (uem en un e#ceso e#ceso de o#ige o#igeno no dentro dentro de una 'om'a 'om'a calori calorim mtri trica. ca. !a temper temperatu atura ra del calorí calorímet metro ro ascend ascendi i de 2$⁰C 2$⁰C a <<,<⁰ <<,<⁰C. C. @i la capac capacid idad ad calor calorífc ífcaa del calorímetro era A,6< =J/⁰C, BCul es el calor de com'us3n de 1mol de etanolD E5 1<64,06 =J/mol 9Formula5 (r " 7Ccal # D:
Física ermodinmica5 ?nidades de Can3dad de Calor. Calor. Capacidad trmica. Calor específco. &cuacin undamental de la calorimetría. Calor sensi'le y calor latente de un cuerpo CG!-EH*&EHG CG!-E5 es la energía en trnsito 9en moimiento: entre 2 cuerpos o sistemas, proeniente de la e#istencia de una dierencia de temperatura entre ellos. ?nidades de Can3dad de Calor 9I: !as unidades de can3dad de calor 9I: son las mismas unidades de tra'ao 9:. @istema de *edida @istema cnico
@istema Hnternacional
[email protected].: o *..@. @istema C.K.@.
?nidad de *edida ilogrmetro 9gm: Joule 9J: &rgio 9erg: )ay otras unidades usadas como Caloría 9cal:, ilocaloría 9cal:, Lri3sM ermal ?nit 9L?:. Caloría5 es la can3dad de calor necesaria para aumentar la temperatura de 1 gramo de agua de 14,$ C a 1$,$ C a la presin de 1 atmsera 9Nresin normal:. Eelacin entre unidades 1 =gm " A,8 J 1 J " 10 erg 1 =gm " A,8.10 erg
1 cal " 4,186 J 1 =cal " 1000 cal " 10O cal 1 L? " 2$2 cal Calor de com'us3n5 es la ra+n entre la can3dad de calor 9I: (ue suministrada por determinada masa 9m: de un com'us3'le al ser (uemada, y la masa considerada. Ic...calor de com'us3n 9en cal/g: Ic " I/m Capacidad trmica de un cuerpo5 es la relacin entre la can3dad de calor 9I: reci'ida por un cuerpo y la ariacin de temperatura 9;t: (ue ste e#perimenta. Gdems, la capacidad trmica es una caracterís3ca de cada cuerpo y representa su capacidad de reci'ir o ceder calor ariando su energía trmica. C...capacidad trmica 9en cal/C: CG!-EH*&EHG Calor específco de un cuerpo5 es la ra+n o cociente entre la capacidad trmica 9C: de un cuerpo y la masa 9m: de dicMo cuerpo. Gdems, en el calor específco se de'e notar (ue es una caracterís3ca propia de las sustancias (ue cons3tuye el cuerpo, en tanto (ue la capacidad trmica 9C: depende de la masa 9m: y de la sustancia (ue cons3tuye el cuerpo. C...calor específco 9en cal/g.C: CG!-EH*&EHG am'in, de'emos notar (ue el calor específco de una sustancia aría con la temperatura, aumentando cuando est aumentaP pero en nuestro curso consideraremos (ue no aría &l calor específco del agua es la e#cepcin a est regla, pues disminuye cuando la temperatura aumenta en el interalo de 0 C a <$ C y crece cuando la temperatura es superior a <$ C. &n nuestro curso consideraremos el calor específco 9c: del agua QconstanteQ en el interalo de 0 C a 100 C y es igual a 1 cal / g # C a'la del calor específco de algunas sustancias
C agua " 1 cal/g.C C Mielo " 0,$ cal/g.C C aire " 0,24 cal/g.C C aluminio " 0,21 cal/g.C C plomo " 0,0< cal/g.C
C Mierro " 0,114 cal/g.C C latn " 0,0A4 cal/g.C C mercurio " 0,0<< cal/g.C C co're " 0,0A2 cal/g.C C plata " 0,0$6 cal/g.C &cuacin undamental de la calorimetría CG!-EH*&EHG I... can3dad de calor m... masa del cuerpo c... calor específco del cuerpo ;t... ariacin de temperatura -'seracin5 Nara (ue el cuerpo aumente de temperaturaP 3ene (ue reci'ir calor, para eso la temperatura R de'e ser mayor (ue la temperatura to P y reci'e el nom're de calor reci'ido. RS to T calor reci'ido 9I S 0: Nara disminuir la temperaturaP 3ene (ue ceder calor, para eso la temperatura R de'e ser menor (ue la temperatura to P y reci'e el nom're de calor cedido. RU to T calor cedido 9I U 0: Calor sensi'le de un cuerpo5 es la can3dad de calor reci'ido o cedido por un cuerpo al surir una ariacin de temperatura 9;t: sin (ue Maya cam'io de estado Vsico 9slido, lí(uido o gaseoso:. @u e#presin matem3ca es la ecuacin undamental de la calorimetría. Is " m.c.;t donde5 ;t " R 7 to Calor latente de un cuerpo5 es a(uel (ue causa en el cuerpo un cam'io de estado Vsico 9slido, lí(uido o gaseoso: sin (ue se produ+ca ariacin de temperatura 9;t:,es decir permanece constante. I " mW!
Entalpía Entalpía (del griego ἐνθάλπω [enthálpō], «agregar calor»; forado por ἐν [en], «en» ! θάλπω [thálpō],
«calentar»" e# $na agnit$d terodináica, #i%oli&ada con la letra ' a!#c$la, c$!a )ariaci*n e+pre#a $na edida de la cantidad de energa a%#or%ida o cedida por $n #i#tea terodináico, e# decir, la cantidad de energa -$e $n #i#tea interca%ia con #$ entorno.
/n la hi#toria de la terodináica #e han $tili&ado di#tinto# t0rino# para denotar lo -$e ho! conoceo# coo «entalpa». 1riginalente #e pen#* -$e e#ta pala%ra f$e creada por 2ile 3lape!ron ! 4$dolf 3la$#i$# a tra)0# de la p$%licaci*n de la relaci*n de 3la$#i$#53lape!ron en The Mollier Steam Tables and Diagrams de 6789, pero el priero -$e defini* ! $tili&* el t0rino «entalpa» f$e el holand0# 'ei:e aerlingh 1nne#, a principio# del #iglo <<.6 /n pala%ra# á# concreta#, e# $na f$nci*n de e#tado de la terodináica donde la )ariaci*n perite e+pre#ar la cantidad de calor p$e#to en =$ego d$rante $na tran#foraci*n i#o%árica, e# decir, a pre#i*n con#tante en $n #i#tea terodináico, teniendo en c$enta -$e todo o%=eto conocido #e p$ede entender coo $n #i#tea terodináico. >e trata de $na tran#foraci*n en el c$r#o de la c$al #e p$ede reci%ir o aportar energa (por e=eplo la $tili&ada para $n tra%a=o ecánico". /n e#te #entido la entalpa e# n$0ricaente ig$al al calor interca%iado con el a%iente e+terior al #i#tea en c$e#ti*n. ?entro del >i#tea @nternacional de Anidade#, la entalpa #e ide ha%it$alente en =o$le# -$e, en principio, #e introd$=o coo $nidad de tra%a=o. /l ca#o á# tpico de entalpa e# la llaada entalpa terodináica. ?e 0#ta ca%e di#ting$ir la f$nci*n de Bi%%#, -$e #e corre#ponde con la entalpa li%re, ientra# -$e la entalpía molar e# a-$ella -$e repre#enta $n ol de la #$#tancia con#tit$!ente del #i#tea. Cual es la dierencia entre calor senci'le y calor latenteD @eguir 4 respuestas o3fcar a'uso Eespuestas Califcacin KuitarcucMo *eor respuesta5 e#plicado mas sencillamente5 Calor sensi'le5 !a can3dad de calor reci'ido o cedido por un cuerpo Q#Q...9pero sin ocurrir cam'io de ase:. para determinarlo se u3li+a la siguiente ormula I"mWcW97i: onde m es la masa, c es el calor específco, i es la temperatura inicial y la temperatura fnal Calor latente5 es el calor 9energía: necesario para (ue ese cuerpo Q#Q sura un cam'io de ase. para determinarlo se u3li+a la siguiente ormula I"m!, donde QIQ es el calor necesario, QmQ es la masa del cuerpo y Q!Q es el calor latente especifco para cada elemento. un eemplo 3pico5 eterminar el calor (ue May (ue suministrar para coner3r 1g de Mielo a 720 %C en apor a 100%C. !os datos son los siguientes5 Calor específco del Mielo cM"20A0 J/9=g : Calor de usin del Mielo !"<<4W10< J/=g Calor específco del agua c"4180 J/9=g : Calor de apori+acin del agua !"2260W10< J/=g &tapas5 @e elea la temperatura de 1g de Mielo de 720%C a 0%C I1"0.001W20A0W9079720::"41.8 J @e unde el Mielo I2"0.001W<<4W10<"<<4 J @e elea la temperatura del agua de 0% C a 100 %C I<"0.001W4180W910070:"418 J @e conierte 1 g de agua a 100%C en apor a la misma temperatura I4"0.001W2260W10<"2260 J &l calor total I"I1XI2XI
-ala te sira esta inormacion, (ue estes 'ien Fuente9s:5 @oy ecnologo de los Glimentos. y a diario u3li+o la termodinamica para predecir el comportamiento de algunos alimentos.
7 Ngina 10 7
escripcin e interpretacin de los procedimientos @o're la preparacin de reac3os &l &G se suele preparar a par3r de la sal disdica diMidratada, a2)2YW2)2-, cuya masa molecular es <2,24 g/mol. @e suele comerciali+ar como reac3o para anlisis o como producto (uímicamente puro. &n el segundo caso es necesario contrastar la disolucin de &G con otra de car'onato clcico 9patrn primario:, mientras (ue en el primer caso el &G se puede considerar un patrn primario. Gntes de pesar el reac3o analí3co es necesario secar la sustancia en una estua a 80 %C durante dos Moras. @e consigue así eliminar el agua superfcial (ue pudiera tener, pero no las dos molculas de agua de Midratacin, (ue permanecen intactas en estas condiciones de secado926:. ?na e+ enriada la sustancia en un secador, se pesa e#actamente la can3dad necesaria de la misma y se transfere cuan3ta3amente a un matra+ aorado donde se disuele en agua desioni+ada Masta la marca del aoro. !a disolucin se guarda en un rasco de polie3leno ya (ue los rascos de idrio ordinario no resultan indicados pues pueden ceder nota'les can3dades de calcio a la disolucin. Nara calcular la molaridad de la disolucin tendremos en cuenta el olumen preparado y la pesada e#acta (ue Mayamos MecMo, pero, adems, segZn . G. @=oo=92:, de'emos corregir[1\ el peso de la sal teniendo en cuenta (ue un e#ceso del 0,< ] de Mumedad, (ue de ordinario (ueda despus de secar a 80 %C. &n cuanto a los indicadores, las preparaciones de negro de eriocromo y mure#ida son inesta'les. &n el caso del negro de eriocromo se suele preparar una disolucin en etanol incluyendo una cierta can3dad de Midro#ilamina como esta'ili+ador. @in em'argo, es posi'le adicionar directamente a la disolucin el indicador slido me+clado con cloruro sdico. &sta opcin es muy cmoda si se consigue a^adir siempre la misma can3dad de indicador 9una punta de cucMillo9::. &n el caso del negro de eriocromo el colorante se reduce a polo fnísimo unto con cloruro sdico en una proporcin de 15200 a 15400. @e necesitan de < a mg de materia colorante por cada 100 m! de lí(uido (ue se alora. &n el caso de la mure#ida se procede igual, me+clando el indicador con aCl fnamente diidido. Nara la determinacin de la dure+a total es necesario preparar una disolucin reguladora de amonio/amoniaco de p) 10. &l e(uili'rio cido 'ase es, !a constante de 'asicidad es5 espeando apropiadamente, tomando logaritmos y mul3plicando por 715 &s decir, @us3tuyendo el alor de p' " 4,4, &sta e#presin nos permite conocer las can3dades de sal amnica y amoniaco (ue May (ue me+clar para conseguir una disolucin (ue de un p) determinado. @i el p) de'e ser de 10, entonces, @upondremos (ue amos a preparar 100 m! de disolucin reguladora u3li+ando como sal nitrato amnico y amoniaco concentrado al 2$ ] en peso y densidad 0,A0$ g/cm<. @i tomamos $0 m! de amoniaco concentrado,
Ma'remos tomado 4$,2$ g de disolucin donde el 2$ ] es )<, es decir, 11,<1 g. &sta can3dad supone 0,66$ moles de amoniaco. @egZn 926:, el nZmero de moles de amonio (ue de'emos tomar ser5 Nor cada mol de sal May un mol de ion amonio, por lo (ue el nZmero de moles de sal es la misma. Como la masa molecular del nitrato amnico es 80,04 g/mol, la masa de nitrato amnico (ue de'emos a^adir es A,6A g. ?na e+ me+cladas las can3dades de amoniaco y nitrato amnico, se pasan a un matra+ aorado de 100 m! y se enrasa con agua desioni+ada. @e puede compro'ar con papel indicador (ue el p) est en torno a 10. GZn (uedan por preparar tres disoluciones. !a primera de Midr#ido sdico apro#imadamente 1 *, (ue se u3li+ar para far el p) a 12 en la determinacin de la dure+a clcica. !a preparacin de esta disolucin no orece mayor difcultad, slo May (ue tener la precaucin de guardarla en un rasco de polie3leno ya (ue las disoluciones concentradas de lcali atacan al idrio. !a segunda disolucin es de cido clorMídrico 1 *, (ue se u3li+a para eliminar los car'onatos del agua. Finalmente, otra disolucin (ue se de'e preparar es de *g2X pues si la muestra a anali+ar no con3ene este ion, no sería posi'le isuali+ar un irae del indicador tal como se Ma e#puesto en el apartado dedicado a indicadores. &n la prc3ca se Ma optado por a^adir una pe(ue^a can3dad medida de *g2X tanto a la muestra pro'lema como al 'lanco para así asegurar el irae del indicador. Gsí, concretamente se prepara una disolucin 0,01 * en *g2X a par3r de cloruro de magnesio Me#aMidratado. Como Memos isto en las curas de aloracin, 1 m! de esta disolucin en la muestra y en el 'lanco asegura un consumo de 1 m! de &G 0,01 * en cada caso. !a preparacin de la disolucin no orece mayor difcultad, se precisan 0,2 g de cloruro de magnesio Me#aMidratado en agua desioni+ada Masta un olumen de 100 m!.
@o're la determinacin de la dure+a total Con o'eto de minimi+ar los errores, la can3dad de muestra a tomar de'e ser tal (ue asegure un consumo de agente alorante superior a los 10 m!. @i can3dad de muestra necesaria es inerior a 100 m!, se de'ería a^adir a la misma agua desioni+ada para (ue el olumen fnal a alorar sea de alrededor de 100 m!. &n primer lugar es muy coneniente eliminar los car'onatos de la muestra ya (ue en este caso el irae del indicador es ms acusado9:. &sta eliminacin se consigue acidifcando con unas gotas de )Cl 1 * y lleando la disolucin a e'ullicin suae durante un minuto. urante este proceso los car'onatos son eliminados en orma de di#ido de car'ono. G con3nuacin, se dea enriar la disolucin 9se puede acelerar el enriamiento poniendo el &rlenmeyer de'ao del grio: para ser seguidamente neutrali+ada a^adiendo unas gotas de disolucin de a-) 1 *. &l seguimiento del p) en este proceso de eliminacin de los car'onatos y neutrali+acin posterior se suele Macer a^adiendo unas gotas de roo de me3lo, (ue presenta un irae de roo 9a p) 4,2: a amarillo 9a p) 6,<:. &l resultado fnal de'ería ser una disolucin de color amarillo. GMora 'ien, si la disolucin es amarilla, el irae del indicador metalocrmico en la aloracin ya no ser de roo a a+ul, sino de marrn a erde oscuro, (ue es el resultado de la me+cla de los colores del indicador metalocrmico con el amarillo del indicador cido7'ase. Nara eitar esto se puede Macer el seguimiento del p) durante la neutrali+acin deando caer, despus de cada adicin de a-), una pi+ca de papel indicador. ?na e+ eliminados los car'onatos y neutrali+ada la disolucin, se tampona la muestra a p) 10 a^adiendo 2 m! de la disolucin reguladora. espus, para asegurar la presencia de *g2X necesaria para o'serar el irae del indicador metalocrmico, se a^ade una cierta can3dad medida de disolucin 0,01 * de ca3n *g2X. Finalmente se a^ade una pi+ca 9una punta de esptula: de la me+cla salina (ue con3ene al indicador, teniendo así preparada la muestra para su aloracin. Hnicialmente la disolucin ad(uiere un color roo7rosado de'ido a la ormacin del compleo entre el magnesio y el indicador, *gHn7. &n las primeras adiciones de agente alorante el &G orma compleo con el ion Ca2X de la disolucin ya (ue el compleo CaY27 es ms esta'le (ue el compleo con el magnesio, *gY27. !a disolucin se man3ene en su color roo7rosado mientras el calcio est siendo compleado pues el compleo *gHn7 sigue presente. G con3nuacin, cuando todo el Ca2X Ma sido compleado, le corresponde el turno al *g2X (ue pudiera (uedar li're, (ue ormar el compleo *gY27. !a disolucin con3nZa con su color roo7rosado pues mientras e#istan iones *g2X li'res sern estos los (ue ormen primero el compleo con el &G. Finalmente, compleado ya todo el calcio y magnesio li'res, le corresponde el turno al compleo *gHn7, (ue al ser menos esta'le (ue el compleo *gY27, es despla+ado por el alorante segZn el proceso5 Gpareciendo un irae a a+ul de'ido a la orma del indicador predominante a p) 10, es decir, )Hn27. Nara tener en cuenta la adicin inicial de *g2X, así como la posi'le presencia de impure+as en los reac3os, se de'e operar de manera idn3ca con un 'lanco de 100 m! de agua desioni+ada, incluyendo 9si así se Ma MecMo con la muestra: el proceso de acidifcacin y neutrali+acin posterior con a-). !a dierencia entre el consumo de &G
por parte de la muestra y el consumo por parte del 'lanco corresponder a la dure+a total de la muestra. !a aloracin se de'e repe3r al menos tres eces. &l &G es un agente compleante poco selec3o ya (ue orma (uelatos con prc3camente todos los ca3ones metlicos, a e#cepcin de los metales alcalinos. Lao este punto de ista, la presencia de otros iones metlicos di y trialentes se de'e considerar como intererencia en la aloracin. !a u3li+acin de un 'lanco (ue sura los mismos procesos (ue la muestra minimi+a la posi'le _contaminacin` por presencia de impure+as en los reac3os u3li+ados, pero si los ca3ones intererentes estn ya presentes en la muestra, es necesaria su eliminacin. !a intererencia de un ca3n en par3cular puede eliminarse a^adiendo un agente enmascarante, un ligando au#iliar (ue orma compleos ms esta'les (ue los (uelatos (ue orma el &G. &l ion cianuro es el ms empleado como agente enmascarante para permi3r la aloracin de los iones magnesio y calcio en presencia de iones como el cadmio, co'alto, co're, ní(uel, cinc y paladio. odos stos orman compleos tan esta'les con el cianuro (ue impiden su reaccin con &G92:. Nor otra parte, mencionar (ue la presencia de ca3ones no deseados no de'e ser ni Ma'itual ni permi3da en aguas corrientes para el consumo ni en aguas minerales naturales, por lo (ue no ser tenida en cuenta en las determinaciones de la'oratorio e#puestos en este tra'ao.
@o're la determinacin de la dure+a clcica Conocida la dure+a total de una muestra, el conocimiento de la dure+a clcica permi3r conocer tam'in, por dierencia, la dure+a magnsica. !a aloracin se reali+a a p) 12, al cual el posi'le magnesio presente no interfere al Ma'er precipitado como Midr#ido 9adems de (ue el indicador elegido no se com'ina con el magnesio:. &n esta aloracin no se u3li+a un 'lanco pues es seguro (ue el ion Ca2X est presente en la muestra y, por tanto, est asegurada la ormacin del compleo entre el ion y el indicador mure#ida 9Ca)2Hn7:. Gl igual (ue en la determinacin de la dure+a total, y con o'eto de minimi+ar errores, la can3dad de muestra a tomar de'e ser tal (ue asegure un consumo de agente alorante superior a los 10 m!. @i can3dad de muestra necesaria es inerior a 100 m!, se de'e a^adir a la misma agua desioni+ada para (ue el olumen fnal a alorar sea de alrededor de 100 m!. )ay (ue a^adir a los 100 m! de muestra a alorar una can3dad sufciente de Midr#ido sdico 1 * para (ue el p) est en torno a 12. ericamente la adicin de 2 m! de esta disolucin 9102 ml totales en la muestra a alorar: ser sufciente ya (ue la [-)7\ por dilucin ser5 ?na e+ compro'ado el p) de la muestra con una pi+ca de papel indicador, se procede a a^adir una punta de esptula de la preparacin salina del indicador mure#ida y, seguidamente, a su aloracin inmediata ya (ue el indicador se muestra inesta'le en medio uertemente alcalino. Hnicialmente la mure#ida orma un compleo con el calcio de color roo7rosado. G medida (ue se a a^adiendo &G, ste a reaccionando con el Ca2X li're y, una e+ consumido todo, comien+a el despla+amiento del Ca2X (ue est ormando compleo con el indicador ya (ue el compleo Ca7&G es ms esta'le. &n el punto fnal de la aloracin, compleado ya todo el calcio con el &G, (ueda el indicador li're (ue en disolucin alcalina de p) 1271< 3ene un color ioleta. Gl igual (ue ocurre en la determinacin de la dure+a total, una can3dad e#cesia de car'onato puede intererir ya (ue el calcio puede precipitar. Nuede ocurrir esto si se o'sera un irae poco defnido, siendo recomenda'le entonces eliminar preiamente los car'onatos operando de la misma orma a como se descri'e en la determinacin de la dure+a total del agua.
[1\ &n la dierente 'i'liograVa consultada no Me encontrado otra reerencia so're esta consideracin. @in em'argo, los te#tos de . G. @=oog en sus dierentes ediciones Man sido una reerencia para mí desde (ue estudia'a en la ?niersidad Masta Moy, mo3o por el cual en este tra'ao se tomar en cuenta esta consideracin en el la'oratorio. HE-?CCH !as reacciones entre cidos y 'ases de !ebis, en las (ue un ca3n metlico se com'ina con una 'ase de !ebis, producen la ormacin de iones compleos. ?n ion compleo se puede defnir como un ion (ue con3ene un ca3n metlico central enla+ado a una o ms molculas o iones. !os metales de transicin 9 3enen el su'7niel d incompleto, o 'ien cilmente dan lugar a ca3ones este su'7niel incompleto : 3enen la tendencia par3cular a ormar iones compleos, por (ue poseen ms de un estado de o#idacin.
&sta propiedad les permite uncionar en orma eec3a como cidos de !ebis cuando reaccionan con arios 3pos de molculas o iones (ue siren como dadores de electrones, o 'ases de !ebis. Nor eemplo una disolucin de cloruro de co'alto 9HH: es de color rosa de'ido a la presencia de los iones Co9)2-:6XX. Cuando se a^ade )Cl, la disolucin se uele a+ul de'ido a la ormacin del ion compleo CoCl4". ?na medida de la tendencia de un ion metlico a ormar un ion compleo par3cular esta dada por la constante de ormacin 9 tam'in conocida como constante de esta'ilidad :, (ue es la constante de e(uili'rio de la ormacin de compleo. @i el alor de es grande, el ion compleo es ms esta'le. olumetría de Formacin de Compleos !a compleometría es una tcnica para la determinacin analí3ca directa o indirecta de elementos o compuestos por medicin del compleo solu'le ormado. &n principio, cual(uier compuesto (ue orme cuan3ta3amente un compleo con su ion metlico puede ser usado en compleometría si se dispone de un medio adecuado para determinar el piloto de e(uialencia. &l mtodo surgi, en realidad, Mace ms de cien a^os. !a aloracin de !ie'ig de la plata con cianuro se 'asa'a en la ormacin de un ion completo de cianuro de plata muy esta'le, Gg9C:2. -tros eemplos clsicos 'ien conocidos son la aloracin del aluminio y la del circonio con un uoruro 'asada en la ormacin de sus uoruros compleos no disocia'les. *ucMísimas reacciones dan iones compleos o molculas neutras sin disociar. Nero pocas pueden usarse para aloracin, pues la mayoría de los compleos son demasiado inesta'les para la aloracin cuan3ta3a. !os citratos y tartratos orman compleos esta'les con mucMos iones metlicos polialentes, pero se usan rara e+ como alorantes, por(ue orman ms de un compleo con un ion metlico dado y esto difculta la determinacin del punto fnal. &l uso de un ormador de compleos orgnicos como alorante es cosa reciente. )ace ms de dos dcadas, la H. K. Far'enindustrie lan+ al mercado por primera e+ arios aminopolicar'o#ílicos como ormadores de compleos con metales. *s tarde, Lrint+inger y Neier ines3garon estos compleos metlicos (ue eran conocidos en la industria, pero prc3camente desconocidos por los analistas. esde 1A4$ @cMbar+en'acM y sus cola'oradores Micieron un estudio sistem3co de estos compleos y descu'rieron un mtodo analí3co para determinar la dure+a del agua en el (ue usa'an cido e3lenodiaminotetrac3co 9&G: como alorante y mure#ida y negro de eriocromo como indicadores. cido &3len iamino etrac3co 9 &...G. : am'in llamado cido &3len i nitrilo etrac3co, o simplemente &...G, es el 3tulante compleomtrico ms ers3l. &n su orma completamente protonada 3ene la siguiente estructura5 )--C7C)2 C)2 7C--) 7C)2 7 C)27 )--C7C)2 C)2 7C--) !a molcula de &...G. 3ene seis si3os potenciales para ormar un enlace con un ion metlico5 los cuatro grupos car'o#ilo y los dos grupos amino, cada uno de estos Zl3mos con un par de electrones no compar3dos. !as soluciones de &...G. son especialmente aliosas como 3tulantes por(ue este reac3o se com'ina con los iones metlicos en una proporcin 15 1 independiente de la carga del ca3n. egro de &ricromo &l negro de ericromo , tam'ien conocido como &, es un indicador de iones metlicos, muy u3li+ado para 3tular diersos ca3ones comunes, comportndose como un cido d'il. !os compleos metlicos del & recuentemente son roos en un rango de N) entre 4 a 12, cuando est li're en solucin en un rango de N) menor a 10 su color es rosado, a N) igual a 10 es de color a+ul. &@GEE-!!- &>N&EH*&G! eterminacin de concentracin molar de &...G.7a2)2-
7Nreparacin de 2$0 ml de solucin de &...G.7a2)2- 9 N*. " <2,2: 0,0$ *. 7Clculos tericos5 2$0 ml 0,0$ * " 12,$ mmol masa &...G.7a2)2- " 12,$ mmol <2,2 mg/mmol " 46$2,$ *g 7*asar analí3camente 4,$ g apro#imado de &...G.7a2)2- y agregar a aso de precipitados, agregar agua para trasasiar a matra+ de aoro de 2$0 ml. &l aso de precipitados de'e ser laado reiteradamente para no perder nada de &...G.7a2)2-, luego el matra+ de'e ser aorado y agitado para Momogeni+ar la solucin. *asa de &...G.7a2)2- " 4,48< g 7aloracin de &...G.7a2)2- usando un patrn primario (ue es *g@-47)220 ml 0,0$ * " 1 mmol &...G.7a2)2" a 1 mmol *g@-47)2masa de *g@-47)2- " 1mmol 246,$ mg/mmol " 246,$ *g 7*asar analí3camente 0,246$g apro#imado de *g@-47)2- , disoler en agua, agregando 'uer N) "10, ms punta de esptula de indicador metalocrmico & 9apreciando un color roo claro:, y alorar con solucin de &...G.7 a2)2- Masta cam'io de color 9a+ul: 7atos de la e#periencia reali+ada5 7*asa de reac3os5 *asa de &...G.7a2)2- " 4,48< g *asa de *g@-47)2- en matra+ n % 1 " 0,2<$1 g *asa de *g@-47)2- en matra+ n % 2 " 0,22A1 g 7olZmenes gastados en aloracin5 olumen gastado en matra+ n % 1 " 20,1A ml olumen gastado en matra+ n % 2 " 1A,61 ml 7Clculos e#perimentales5 7Calculo de molaridad de &...G.7a2)2- masado5 4,48 g " 0,0482 *olar <2,2 g/mol 0,2$ lts 7Clculos de molaridad de &...G.7a2)2- alorado5 7Clculos de matra+ n % 15 2<$,1 mg *g@-47)2- 0,AA$ " 2<<,A2 mg reales 2<<,A$ mg
" 0,A4A0 mmol *g@-47)2246,$ mg/mmol o &...G. 0,A4A0 mmol " 0,040 *olar 20,1A ml 7Clculo de matra+ n % 25 22A,1 mg *g@-47)2- 0,AA$ " 22,A$ mg reales 22,A$ mg " 0,A24 mmol *g@-47)2246,$ mg/mmol o &...G. 0,A24 mmol " 0,040 *olar 1A,61 ml * " 0,042 7 0,040 " 0,0002 7*olaridad fnal " Nromedio de molaridades 9 aloracin: " 0,041* 7Comparacin de las molaridades5 !a molaridad de &...G.7a2)2- masado y la *olaridad fnal por aloracin dan un * " 0,001, permi3endo (ue los alores o'tenidos se consideren lidos. eterminacin de dure+a total en agua pota'le &n las aguas naturales, las concentraciones de iones calcio y magnesio son superiores a la de cual(uier otro ion metlico, por consiguiente, la dure+a se defne como la concentracin de car'onato de calcio (ue e(uiale a la concentracin total de todos los ca3ones mul3alentes en una muestra de agua. !a determinacin de la dure+a es una prue'a analí3ca (ue proporciona una medida de la calidad del agua pota'le para uso doms3co e industrial. !a prue'a es de una importancia para la industria por(ue el calentamiento del agua dura precipita el car'onato de calcio, principal responsa'le de la o'struccin de calderas y tu'erías, detonando un pro'lema econmico al ocupar mucMo ms energía de lo normal, implicando un mayor gasto de dinero. &sta precipitacin de car'onato de calcio la podemos o'serar en diariamente en nuestros Mogares, es cosa de mirar dentro de la tetera y er toda esa can3dad de _sarro` (ue se a acumulando con el 3empo, causando el mismo pro'lema (ue en la industria, pero a menor escala, demorando la e'ullicin del agua. &@GEE-!!- &>N&EH*&G! eterminacin de dure+a total en agua pota'le 7&n un aso de precipitados agregar agua pota'le la cual ser la muestra representa3a a determinar. omar una alícuota de 100 ml de agua, agregando a esta 1 ml de 'uer a N) 10 y punta de esptula de indicador metalocrmico & 9 apreciando un color roo intenso:, y alorar con solucin de &...G. de concentracin conocida 9 Masta color a+ul.
olumen &...G. *olaridad &...G. " mmol de &...G. " mmol Ca X mmol *g &l *gC-< es menor (ue CaC-<, por lo (ue se toma (ue los mmol de *gC-< son CaC-<. ure+a total NNm de CaC-<. 7atos de la e#periencia reali+ada5 7olZmenes gastados en aloracin5 olumen gastado en matra+ n % 1 " ,A ml olumen gastado en matra+ n % 2 " ,8$ ml 7Clculos5 matra+ n % 1 ,A ml 0,0482 * " 0,<$$ mmol de Ca 0,<$$ mmol 100,06 mg/mmol " <,$$ mg de CaC-<. Gsumiendo la densidad del agua como 1 g/ml5 <,$$ mg 7777777777777 100 ml de sol. > " <$,$ NNm > 7777777777777 1000 ml de sol. matra+ n % 2 ,8$ ml 0,0482 * " 0,<84 mmol de Ca 0,<84 mmol 100,06 mg/mmol " <,86$ mg de CaC-<. Gsumiendo la densidad del agua como 1 g/ml5 <,86$ mg 7777777777777 100ml de sol. > " <8,6$ NNm > 7777777777777 1000 ml de sol. NNm " <8,6$ 7 <$,$ " 0,1 7NNm fnal " promedio de NNm fnales " <,2 NNm 7&n un aso de precipitados agregar agua pota'le la cual ser la muestra representa3a a determinar. omar una alícuota de 100 ml de agua, agregando a esta 1 ml de a-) de concentracin 1 *olar y punta de esptula de *?E&>HG 9 apreciando un color rosado plido:, y alorar con solucin de &...G. de concentracin conocida 9 Masta color ioleta.: 7atos de la e#periencia reali+ada5 7olZmenes gastados en aloracin5 olumen gastado en matra+ n % 1 " ,
matra+ % 1 , " <$6,44 NNm > 7777777777777 1000 ml de sol. NNm " <$6,44 de CaC-< matra+ % 2 ,20 ml 0,0482 * " 0,<40 mmol de Ca 0,<40 mmol 100,06 mg/mmol " <4,2< mg de CaC-<. Gsumiendo la densidad del agua como 1 g/ml5 <4,2< mg 7777777777777 100 ml de sol. > " <4,2< NNm > 7777777777777 1000 ml de sol. NNm " <4,2< de CaC-< 7NNm fnal " promedio de NNm fnales " <$1,84 NNm 7!a mayor afnidad de a-) rente al *gC-< nos permite por dierencia determinar la concentracin de *gC-< 7Clculos5 Nromedio de mg de CaC-< o'tenidos en a-)5 <$,184 mg Nromedio de mg de CaC-< o'tenidos en 'uer 105 <,2 mg ierencia de mg de CaC-< " *gC-< 5 2,$< mg 7Como resultado fnal de la determinacin de dure+a total del agua se o'tuo5 7 Nartes por milln de CaC-< " <$1,84 NNm 7 Nartes por milln de *gC-< " 2$,< NNm eterminacin de NNm de muestra pro'lema de co're 7 ?n pe(ue^o olumen de solucin de co're ue entregado en un matra+ de aoro de 100 ml, el cual se enraso con agua des3lada. &nseguida se tomo una alícuota de 10 ml, la cual ue aumentada con agua des3lada y se le agrego $ ml de tampn N) " $, con 2 gotas de indicador N.G.. !uego se calent la solucin a temperatura cercana a 80 % C para ser alorada en caliente. 7atos de la e#periencia reali+ada5 7olZmenes gastados en aloracin5 olumen gastado en matra+ n % 1 " 11,41 ml olumen gastado en matra+ n % 2 " 11,<2ml 7Clculos5
matra+ n % 1 11,41 ml 0,0482 * " 0,$$00 mmol de Cu 0,$$00 mmol 6<,$$ mg/mmol " <4,A$< mg de Cu Gsumiendo la densidad del agua como 1 g/ml5 <4,A<$ mg 7777777777777 10 ml de solc. > " <4A,<$ NNm Cu > 7777777777777 100 ml de solc. matra+ n % 2 11,<2 ml 0,0482 * " 0,$4$6 mmol de Cu 0,$4$6 mmol 6<,$$ mg/mmol " <4,6< mg de Cu Gsumiendo la densidad del agua como 1 g/ml5 <4,6< mg 7777777777777 10 ml de solc. > " <46,< NNm Cu > 7777777777777 100 ml de solc. 7 promedio de NNm fnales " <48,04 NNm Glgunas Gplicaciones !as tra+as de iones metlicos son catali+adores muy efcientes de las reacciones de o#idacin por el aire de mucMos compuestos presentes en alimentos y muestras 'iolgicas 9 por eemplo, proteínas de la sangre :. Nara preenir su o#idacin, es necesario eliminar los iones metlicos o olerlos inac3os. &n los alimentos se pueden encontrar tra+as de iones metlicos de'ido al contacto con recipientes metlicos como son calderas y asias, el &...G. es un e#celente conserador de alimentos y comZnmente orma parte de los ingredientes 9como por eemplo, mayonesas, adere+os de ensaladas, aceites.: ya (ue orma iones compleos con los iones metlicos, con lo cual se preiene la catlisis de las reacciones de o#idacin por el aire (ue pueden degradar proteínas y otros componentes. am'in la introduccin intraenosa de &...G. en el organismo sire para el tratamiento de las diersas enermedades y padecimientos causados por depsitos de calcio en las arterias y por la acumulacin de metales pesados, proceso (ue se denomina (uelacin con &...G. -tro eemplo de ormacin de iones compleos en la ida diaria, ocurre en la minería, en las e#plotaciones de minerales de oro y plata, separando dicMos elementos mediante la ormacin de compleos de cianuro. Conclusin ?na de las aplicaciones ms importantes es la determinacin de dure+as de aguas. @e denomina dure+a de agua a la can3dad de sales de calcio y magnesio disueltas en una muestra de agua, e#presadas en p.p.m. 9partes por milln:, (ue representa5 *g. de CaC-< por ltr. e )20 Nara reali+ar la 3tulacin se usa a2&G, una sal (ue no es solucin patrn. am'in se usan indicadores (ue son agentes (uelantes ya (ue orman con los iones metlicos, compuestos coloreados (ue diferen al color del indicador sin reaccionar. &l indicador conocido es el .&.. para alorar iones *g2X LHL!H-KEGFhG 7 Gpuntes de la'oratorio de Iuímica Gnalí3ca HH proesor &duardo alero 7 Iuímica 7Eaymond CMang. @e#ta edicin
7Iuímica Gnalí3ca 7 @=oog. est, )oller, CrougM . @p3ma edicin 7 bbb.dr+urita.com/(uelacion.Mtlm 7 bbb.geoci3es.com/closseum/slope/1616/cuan3ta3o/olumetria/Mtlm 14
