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Unidad 1. Definiciones de Análisis químico - Conjunto de técnicas que pueden ser físicas y químicas, que se emplean para determinar la composición de cualquier sustancia. - Consiste en la observación (aspecto cuali) o medida (cuanti) de las propiedades de la muestra de material con el fin de identificar y determinar proporciones en las que se encuentran en la muestra - LA DETERMINACION afecta directamente al ANALITO - LA MEDIDA es una propiedad del analito - TECNICA: PRINCIPIO CIENTIFICO útil para obtener información sobre la composición de la materia. Ej: perdida del contenido de humedad, sometiendo la muestra a 105°C - METODO: ADAPTACION particular de la técnica para un propósito concreto. Ej: dos métodos, utilizando la estufa o utilizando una termobalanza - PROCEDIMIENTO: DIRECTRICES escritas necesarias para utilizar un método. Ej: pasos a seguir para obtener el resultado confiable. ETAPAS DEL PROCESO ANALITICO GENERAL 1. Definir nuestro problema analítico Ej: determinación del cloro activo 2. Toma de muestra 3. Puede pasar o no por una Transformación 4. Medida de lo que queremos analizar 5. Tratamiento de datos (tratamiento estadístico) 6. Información (puede ser satisfactoria o no. Si no es satisfactoria se vuelve al inicio) 7. Si la información es satisfactoria existe Resultados ¿Cómo definimos nuestro problema analítico? Por medio de interrogantes como: - Cual es el analito a determinar? - Que exactitud y precisión se requiere para resolver ese problema analitico? - Que metodologías analíticas se dispone para su determinación? - Cual es la muestra en que se encuentra el analito?¿ de cuanta muestra se dispone? - Etc Métodos analíticos Son herramientas metrológicas esenciales para llevar a cabo el análisis quimico. (la metrología es la ciencia que estudia todos los procesos que incluye una medición) Para esto utilizamos equipos de laboratorio que deben en tener en cuenta - La selección y validación del método - Los niveles de exactitud y precisión - Disponibilidad de la instrumentación - La rapidez con que se precisan los resultados - Costo implicado - Factores de seguridad Estos métodos analíticos se pueden clasificar en - Calidad metrológica: método definitivo o primarios. Calidad metrológica directamente relacionados con estándares básicos. También se puede utilizar materiales de referencia. - Función de su origen: métodos oficiales (publicaciones en textos oficiales o documentos legislativos, están validados. Entes reguladores). Método normalizado (publicados por organismos de normalización). Método estándar (desarrollados y rigurosamente validados por organismos de prestigio internacional). Método de revistas científicas (deben ser validados por el laboratorio). Métodos internos desarrollados por el laboratorio (deben ser validados antes de su empleo). - Calibración (medida que nos da nuestro instrumento comparado con un instrumento patron) y Trazabilidad (como se desarrolla ese procedimiento, ese método analítico). Metodo calculable (origina resultados mediante cálculos basados en las leyes que rigen parámetros quimicos y fisicos. Se divide en dos M.C.ABSOLUTOS (se relacionan con patrones básicos. Ej: Gravimetría) y ESTEQUIOMETRICOS (necesitan de un estándar quimico analítico, relación estequiométrica entre el valorante y el analito). Métodos relativos (comparación entre la señal que genera la muestra y la que se origina a partir de un conjunto de muestras patrón). Los métodos analíticos también se pueden clasificar según sean - Métodos químicos por vía húmeda (gravimetría (precipitación, pesada), análisis volumétrico (titulación) - Métodos instrumentales (electroquímicos (electrolisis, conductimetría), separación (cromatografía), ópticos (emisión, absorción)). IMPORTANCIA DEL ANALISIS QUIMICO Todos los PRODUCTOS industriales deben llegar al CONSUMIDOR cumpliendo ciertas especificaciones, las cuales serán satisfactorias si estas poseen la composición correcta ya que todas las propiedades del material dependen de su naturaleza química. La LEGISLACION también apoya esto con la elaboración de las Leyes que permitan proteger al consumidor (estableciendo normas de calidad). Otra función es el desarrollo de técnicas y métodos de análisis que permitan la EJECUCION de esas leyes. Precisión y exactitud Precisión: cuanto concuerdan dos o mas mediciones de una misma cantidad. Ej todos los lanzamientos de las flechas concuerdan en un punto que no es la posición exacta. (HAY PRESICION PERO NO EXACTITUD) Exactitud: indica cuan cerca esta una medición del valor real de la cantidad medida. Ej: todas las flechas alcanzan el centro que es la posición exacta de los lanzamientos. (HAY EXACTITUD Y PRECISIÓN) Que es la medición? Objetivo: es determinar el valor de la magnitud especifica a medir, denominada mensurando. No es posible hacer mediciones exactas (no podemos decir super exacto me dio la cantidad de tal analito) FACTORES QUE DETERMINAN SU RESULTADO - Objeto de medición (para que medimos) - Los instrumentos de medición - El procedimiento de medición - El ambiente - El observador - El método de calculo Ej: industria en la que utilizamos altas temperaturas. Utilizamos varios termómetros que pueden ser de inmersión o mercurio. Los instrumentos deben ser capaces de soportar altas temperaturas, los procedimientos varian de los demás. Depende del observador la temperatura por ej, utilizando termómetro de mercurio. Incertidumbre: expresa duda asociada al numero obtenido como resultado de una medición. Estimación (nunca puede ser exacta, ya es una duda) del área en la que se espera que se encuentre el valor verdadero de la medición realizada. EXISTEN DOS TIPOS DE ESTIMACIONES PARA EVALUAR LA INCERTIDUMBRE - TIPO A: aquellas que pueden estimarse a partir de cálculos estadísticos obtenidos de las muestras recogidas en el proceso de medida. Ej deviación estándar experimental, la desviación típica experimental de la media (variabilidad) - TIPO B: aquellas que únicamente están basadas en la experiencia o en otras informaciones. Ej: varianza estimada asociada, desviación típica estimada asociada IMPORTANTE LA INCERTIDUMBRE DE MEDICION (sirve para comparar el desempeño de instrumentos ej el termómetro. 2 termómetros con igual media pero uno no tiene precisión ni exactitud y el otro sí.). Por ende, NO SOLO los valores medios, sino también la DISPERSION son necesarios. Incertidumbre de medición entonces es el índice que cuantifica la calidad de un mensurando (o sea lo que se desea medir). ES UN PARAMETRO NO NEGATIVO, que caracteriza la dispersión de los valores atribuidos a un mensurando, a partir de la información que se utiliza. Sus ventajas de utilización 1. Facilita la comparación de los resultados de medición en el mundo 2. Prueba de la confiabilidad de los resultados de medición en el mundo Al informar el resultado de una medición, se debe proporcionar alguna indicación cuantitativa de la calidad del resultado de manera que el usuario pueda evaluar su confiabilidad. Sin esa indicación no podrían ser comparadas ni entre sí, ni con respecto a valores de referencia (especificación o norma). Que es una norma? Regla que se debe seguir que se lleva a cabo para solucionar un problema que sea común y repetido. SON VOLUNTARIAS, NO OBLIGATORIAS. Nos trazan el camino a seguir para obtener productos de calidad. Es un documento establecido por consenso y aprobado por un organismo reconocido que provee para el uso común y repetitivo reglas, directrices o características para actividades o sus resultados, dirigido a alcanzar el nivel optimo de orden en un contexto dado. Normalización: actividad que en base a problemas actuales o potenciales, se llevan a cabo para la obtención de un nivel optimo de orden en un contexto dado. - Objeto de normalización:cualquier materia a ser normalizada - Nivel de normalización: alcance geografico, político o económico Normalización internacional: cuya organización esta abieta a organismos pertinentes de todos los países Normalización regional: participación a organismos pertinentes de los países de solamente un área geográfica (Ej: MERCOSUR) Normalización nacional: tiene luegar a nivel de un país especifico Normalización territorial (provincial): tiene lugar a nivel de una división territorial de un país. (Norma misionera para la yerba mate) Otras normas: Norma experimental: (usaremos dentro del trabajo. No tiene nada que ver con la parte experimental, o sea con las metodologías que vamos a aplicar) documento adoptado provisionalmente por un organismo de normalización y disponible al publico para que con la experiencia obtenida de su aplicación se pueda elaborar la norma definitiva. Norma de especificación técnica: establece los requisitos técnicos que debe cumplir un producto, proceso o servicio. (me brinda los parámetros) Código de buena práctica: recomienda practicas o procedimientos para el diseño, fabricación, instalación, mantenimiento o utilización de equipos, estructuras o productos. Reglamento: documento que contiene reglas legislativas obligatorias y que son adoptadas por una autoridad. Reglamento técnico: contiene requisitos técnicos ya sea directamente, por referencia o incorporando el contenido de una norma, especificación técnica o código de buena práctica. TIPOS DE NORMAS Norma básica: amplio campo de aplicación o que contiene disposiciones generales para un campo en particular Norma de terminología: referida a términos, que usualmente están acompañados por sus definiciones o por notas explicativas, etc. Norma de ensayo: se refiere a los métodos de ensayo, que a veces es complementada por otras disposiciones relativas a los ensayos, tales como el muestreo, uso de métodos estadisticos, etc. Norma de producto: especifica los requisitos que debe cumplir un producto para establecer su aptitud para el uso. Norma de proceso: especifica los requisitos que debe cumplir un proceso para establecer su aptitud para el uso Norma de servicios: especifica los requisitos que debe cumplir un servicio. Categorías de las normas INTERNACIONAL DE ABAJO PARA ARRIBA REGIONAL NO SE PUEDE CONTRADECIR A LA SIGUIENTE NACIONAL DE ARRIBA PARA ABAJO ASOCIACION CONTIENEN MAYOR NUMERO DE NORMAS DE EMPRESA Materiales de referencia: sirven a todos los usuarios para conseguir la exactitud de las medidas. (la exactitud se consigue comparando con un método de referencia, comparando con otros laboratorios, empleando materiales de referencia certificados). Se utiliza para: 1. Calibrar un aparato 2. Validar un método 3. Asignar valores a un material o sistema Pueden ser : - Certificado (CRM): certificados los valores - Interno (IRM): preparado por un laboratorio para su uso exclusivo - Externo (ERM): suministrado por un laboratorio ajeno al propio usuario. - Estándar (SMR): certificado por el NIST (instituto estándar de los estados unidos) - Sustancia patrón o estándar: material de referencia cuya pureza esta garantizada por la firma de un experto. Requisitos que debe reunir un material de referencia - Requisitos básicos: Homogeneidad Estabilidad Exactitud Trazabilidad - Requisitos adicionales Matriz Precisión Etapas de preparación de un material de referencia 1. Selección y preparación 2. Estudios de homogeneidad y estabilidad 3. Certificación del material - Mediante un único lab - Consenso de varios labs - Usando distritos métodos y diferentes labs - El empleo de estos materiales junto con un correcto calibrado constituyen los factores básicos en todo análisis químico aplicado. Ej: sistema internacional de medidas, patrones operacionales, etc. UNIDAD 2. AGUA DE USO INDUSTRIAL Las aguas SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN - Propiedades para el consumo humano No potables Potables - La cantidad de minerales que posean Duras: son las que tienen muchos minerales como calcio y magnesio. Se caracteriza porque produce muy poca espuma cuando se junta con el jabón. Proceden de fuentes subterráneas. (de pozos artesianos, utilizado en las calderas). Blandas: son las que tienen pocos minerales, producen mucha espuma con el jabón y proceden de aguas superficiales o de pozo (pozo que no tienen mucha profundidad). El agua destilada es la mas blanda ya que no posee ningún mineral y NO ES APTA para el consumo humano. Aguas incrustantes: incrustraciones por solidos disueltos y alcalinidad, se produce cuando las condiciones químicas y temperatura son tales que las sales y minerales disueltos en el agua precipitan y forman depósitos solidos. Problema grave para la industria Aguas corrosivas: se produce cuando el agua tiene un pH acido lo que ocasiona oxidación del metal de tuberías y gradualmente desgasta los equipos de la planta. Problema grave!!! - La procedencia de las aguas Aguas superficiales Aguas subterránea Aguas para el uso industrial (calentamiento y refrigeración) y generación de vapor (calderas) - Agua de proceso no integrante del producto (agua de lavado, limpieza de equipos, etc.) - Agua integrante del producto final utilizado en la industria alimentaria y farmacéutica. Usos del agua en las industrias - Sanitario: se emplea en inodoros, duchas, etc. - Transmisión de calor o refrigeración: mas cantidad de agua empleada. 80% del agua empleada. - Producción de vapor - Materia prima (puede ser incorporada al producto final) - Utilización como disolvente - Labores de limpieza de las instalaciones - Obtención de energía Aguas utilizadas para intercambio de calor No es la aplicación mas frecuente en la industria. El calor se considera contaminante por los cambios que origina en la vida animal y vegetal. (por eso es importante controlar la temperatura). Torres de enfriamiento: se logra que el calor se disipe rápidamente. Esta agua fría puede recircularse después de un tratamiento. Intercambiadores de calor: se utilizan para enfriar un producto deben disponer de puntos para el muestreo del agua de fácil acceso para este. Calderas Todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en utilizable, en forma de calorías, a través de un medio de transporte, en este caso, vapor de agua. Tipos de calderas - Acuotubulares o acutubulares (agua caliente): el agua esta contenida en haces de tubos de acero rodeados por la llama y los gases calientes de la combustión. A altas presiones generan vapor. (MAS UTILIZADA EN NUESTRO PAIS) - Pirotubulares (vapor de agua): cilindro compacto de agua, atravesado longitudinalmente por un haz de tubos por los que circulan la llama y/o los humos. Los humos y la llama pasaran por el interior de los tubos de acero, los cuales están rodeados de agua. Cualquiera sea el tipo de caldera puede esquematizarse el ciclo del agua en el aparato de la siguiente forma: 1. Recibe el agua de alimentación que esta constituida por una porción variable por agua nueva, más o menos tratada llamada agua de aportación y del agua de retorno que vuelve de la instalación a partir de condensados de vapor 2. En el interior, el agua de alimentación se convierte en vapor (constituido por moléculas de agua pura) 3. El Agua que se mantiene liquida en el interior de la caldera y entonces se carga de todas las sustancias que contenía el agua vaporizada, salvo las que fueron arrastradas por el vapor. 4. Si no se realiza una purga o extracción, las impurezas se irán concentrando cada vez mas en la fase liquida, por lo que será necesarioverter al desagüe una parte del agua de caldera Tratamiento de agua de caldera 1. Agua cruda pasa a los ablandadores gracias a una bomba 2. Ablandadores poseen resinas de dos tipos : *catiónicos (atraen a los aniones del agua), * aniónicos (atraen a los cationes del agua). Puede que tengamos casos en que tengamos previo a esto filtros de carbono activado. 3. Dependiendo de la calidad de agua y del poder adquisitivo, se puede realizar una osmosis inversa o de otro modo esta pasa directamente a ser Agua de Alimentación. 4. Agua de almacenamiento, esta compuesta del agua ablandada mas nuestro condensado y esta entra al sistema de caldera que genera el vapor. Existe entonces 4 puntos de toma de muestra y de análisis 1. Muestra del agua cruda 2. Muestra del agua ablandada 3. Agua de alimentación 4. Agua de purga para saber como esta el agua de nuestra caldera Aguas de desecho de las calderas Purga de calderas Agua para remoción de cenizas de la combustión de carbón Limpieza de calderas Principales problemas en la utilización de aguas no tratadas en las calderas de vapor: - Incrustaciones (se forman directamente desde las superficies de los tubos por las sales saturadas en agua) - Corrosiones (proceso de oxidación del metal. Se estimula con la temperatura) - Arrastres (no es un proceso estable) - Depósitos (solidos en suspensión en el agua precipitan) Indicadores de calidad del agua - Parámetros comúnmente utilizados SON: Oxigeno disuelto (OD), pH, solidos en suspensión, DBO, fosforo, nitratos, nitritos, amoniaco, amonio, cloro residual, zinc, cobre soluble. - También se emplean bioindicadores para evaluar calidad que mantiene el agua en periodos más o menos largos Toma de muestra - Antes de llenar el envase con la muestra hay que lavarlo dos o tres veces con el agua que se va a recoger - Hay que llenar el envase por completo en la mayoría de los casos o dejar un espacio vacío para aireación (análisis microbiológico). - En el caso de que las muestras sean transportadas se debe dejar 1% de la capacidad del envase para expansión térmica - En caso de aguas de uso industrial: se toma directamente de las tomas de abastecimiento y purgas si se trata de calderas. En el caso de equipos especiales se toma de las tomas de abastecimiento, de expendio y de desechos. Análisis fisicoquímico - Determinación del pH: determinación de la actividad de los iones H+ por medidas potenciométricas usando un electrodo combinado o estándar. - Alcalinidad: capacidad para neutralizar ácidos. Suma total de todas las bases titulables. Se determina por titulación con una solución estándar de un acido mineral fuerte a los puntos sucesivos de equivalente del bicarbonato y el acido carbónico. Indicador fenolftaleína: permite cuantificar la alcalinidad correspondiente a los iones oh- Alcalinidad total: suma de carbonatos, bicarbonatos y oh-. Indicador para alcalinidad total: anaranjado de metilo Alcalinidad permanente: carbonato de magnesio, alcalinos e hidróxidos Alcalinidad temporal: bicarbonato de calcio que al ebullir precipita como carbonato de calcio - Dureza: capacidad de los cationes presentes en el agua para desplazar a los iones sodio o potasio de los jabones y formar precipitados insolubles. El jabón es precipitado preferentemente por lo iones calcio y magnesio. Los iones calcio y magnesio forman complejos estables con el EDTA. El punto final es detectado por el indicador NET (de un color rosa en presencia de Ca y Mg, pasa a un color azul de la formación de complejos con el EDTA) Dureza total: suma de dureza temporal y permanente. Se define como la concentración de carbonato de calcio equivalente a la concentración de todos los carbonatos de los metales multivalentes en el agua en mg/L Dureza temporal: debida a la presencia de bicarbonatos alcalinotérreos y desaparece en su mayor parte por ebullición Dureza permanente: no pueden eliminarse por ebullición, es el residual, debida a cloruros y sulfatos alcalinotérreos y a la pequeña cantidad de sus carbonatos que quedan en solución. - Cloruros: se determina en una solución neutra o ligeramente alcalina por titulación con NITRATO DE PLATA, usando CROMATO DE POTASIO como indicador del punto final. Se utiliza el método de Mohr (argentometrico) se fundamenta en la formación de un precipitado coloreado en el punto final. El cromato de sodio o potasio es un buen indicador para la determinación de iones Cl-, Br-, CN-, debido a que el punto de equivalencia reacciona con los iones plata y forma precipitado de cromato de plata de color rojo ladrillo. Reacción de titulacion Ag+ + X AgX (precipitado blanco) Reacción del indicador 2Ag+ + CrO42- Ag2CrO4 (precipitado rojo) *Obs: Debe hacerse a un pH de 7 a 10 porque el ion cormato es la base conjugada del ácido crómico débil. A un pH acido menor a 7 la concentración de cromato es muy baja y no se forma precipitado en el punto de equivalencia, y a un pH mayor se corre el riesgo de que precipite OXIDO DE PLATA provocando que se consuma una cantidad mayor de titulante. - Oxigeno disuelto : dependen de la actividad física, química y bioquímica del sistema de aguas. El análisis de OD es una prueba clave en la contaminación del agua y control del proceso de tratamientos de aguas residuales. Se utiliza el método de winkler o iodometrico, basado en la propiedad oxidante del OD. El método se basa en la adición de solución de manganeso divalente, seguido de álcali fuerte, a la muestra contenida, el OD oxida rápidamente una cantidad equivalente del precipitado disperso de Mn(OH)2 a hidróxidos con mayor estado de valencia. En presencia de iones yoduros, en solución acida, el MANGANESO OXIDADO revierte el estado divalente, con liberación de iodo equivalente al contenido original de oxigeno disuelto. Se valora el yodo con solución patrón de tiosulfato. (IODOMETRIA) EN AUSENCIA DE OD Mn2+ + 2OH- Mn(OH)2 (precipitado blanco) EN PRESENCIA DE OD Mn2+ + 2OH- + O2 MnO2 + H2O (precipitado marron) En presencia de iones yoduro, en solución acida el manganeso oxidado revierte al estado divalente, con liberación de yodo en cantidad equivalente al contenido original de OD MnO2 + 2I- + 4H+ Mn2+ + I2 +2H2O UNIDAD 3. PRODUCTOS QUIMICOS COMERCIALES (de tipo P.A (proanalisis)). Acido muriático o HCl comercial COLOR: mas o menos amarillo Densidad: 1,18 aprox. Puede contener impurezas: H2SO4, Cl2, Br2, I2, Fe, CaO, álcalis y sustancias orgánicas. Acido puro: incoloro. También contiene las mismas impurezas, pero en menor cantidad Usos: - Normalmente las personas utilizan como desinfectante. (puede llegar a ser toxico dependiendo de la concentración y del tiempo de exposición.) - Como tratamiento de neutralización para superficies alcalinas como cemento y hormigón. Con este producto se evita el levantamiento de pinturas. (como un curado) - Evita la formación de jabones en muros de hormigón - Se utiliza para destape sanitario Método para determinar la pureza (método argentométrico) Método de volhard: se fundamenta en la FORMACION de un complejo soluble coloreado en el punto final de la titulación. La solución se vuelve roja con un ligero exceso de tiocianato, debido a la formación del ion complejo hexatiocianoferrato o ferritiocianato [Fe(SCN)6]3- IMPORTANTE!! Disolución de valoración a pH acido (0,1 -1 M) para evitar formación de hidróxidos de hierro TITULANTE: solución patrón de TIOCIANATO SCN1- INDICADOR: Alumbre férrico PUNTO FINAL: Pardo rojizo MATRIZ: Ácido muriático ANALITO: Ácido clorhídrico CONDICIONES A TENER EN CUENTA PARA EL ENSAYO Medio La titulacion debe llevarse a cabo en medio acido para evitar que el Fe3+ precipite como oxido férrico hidratado. Por el medio no puede aplicarse el método de Mohr. - Ventaja del medio: gracias al mediofuertemente acido en este, no interfieren iones como CO2-, C2O42- y AsO43- (forman sales de plata ligeramente solubles en medio neutro no en medio acido. Al agregar UN EXCESO DE AgNO3, se va a formar AgCl que es mas soluble que el AgSCN, de manera que la reacción progresa cerca del punto final de la retrotitulación del exceso de Ag1+.Esto implica que el punto final se atenue y por tanto haya un mayor consumo de tiocianato. ESTE ERROR PUEDE EVITARSE: - FILTRANDO el AgCl antes de llevar a cabo la retrotitulación - Coagulando y aislando el AgCl añadiendo NITROBENCENO*(forma una capa alrededor del cloruro de plata evitando que este se solubilice) o tetracloruro de carbono (CCl4) Soda caustica o hidróxido de sodio comercial - Para la fabricación de jabón, en productos de limpieza (limpia grasa para parrilla) El NaOH absorbe mucho CO2. (para preparar una solución de NaOH en el laboratorio hervimos el agua para eliminar el CO2 disuelto y luego pasamos a enfriar tapando el agua y a preparar la solución. Reacción exotérmica.) Se estandariza con un patrón primario y se vuelve un patrón de tipo secundario. - Es muy inestable, corrosivo e higroscópico. - No posee una elevada pureza - Solido blanco - Se pesa en balanza granataria no en analítica. Debido a su capacidad de corrosión IMPUREZAS: mas comunes CARBONATOS (por su absorción elevada de CO2), sulfatos, cloruros, nitratos, alúmina, oxido de hierro y cal. Método de Solvay (método de obtención de NaOH) Método de análisis (método de Winkler) Para mezclas de CO32- Y -OH-. FUNDAMENTO: se fundamenta en la baja solubilidad del carbonato de bario BaCO3, en soluciones neutras y basicas, propiedad que se aprovecha para aislar el ion CO32- y titular solo el OH-. Alcalinidad total V=CO32- + OH- Vf= OH- V – Vf: CO32- TITULANTE: Patron acido 1.primer paso Punto final: precipitado blanco BaCO3 Indicador: Rojo de metilo. Viraje acido Se agrega un exceso de BaCl2 neutro para precipitar BaCO3 y luego se titula el ion OH-. 2. segundo paso PUNTO FINAL: rosa INDICADOR: Fenolftaleina (Viraje Basico) HIPOCLORITOS (Lavandina) Se componen en general de una mezcla de Hipoclorito de Calcio Ca(ClO)2, y cloruro básico CaCl2, Ca(OH)2.H2O. comúnmente también contiene algo de Ca(OH)2 libre. El constituyente activo es el hipoclorito ClO-, que es el que produce la acción de blanqueo. Cloro Activo Es el cloro que se libera por acción de ácidos diluidos y se expresa, en porcentaje, respecto al clorogeno. Los blanqueadores comerciales tienen entre 36- 38% de Cl2. CUIDADOS EN LA TOMA DE MUESTRA - Tomar la muestra sin demoras, expuesta al aire durante un tiempo considerable pierde espontáneamente el cloro disponible. - Evitar que el polvo de blanquear se humedezca podría descomponerse el hipoclorito en clorato y clorito. - Muestrear con recipientes secos, opacos, no deben ser almacenados en contacto con luz solar (para evitar la pérdida del principio activo). - Para preparar soluciones del hipoclorito debe ser preparadas en el momento debido a que pierde la concentración. METODO DE ENSAYO (yodometria) La solución del blanqueador se trata con un exceso de solución de KI y se acidifica fuertemente con ácido acético glacial. (No debe acidificarse con HCl debido a que hay presente en la solución cloratos e hipocloritos, que reaccionan lentamente con el KI y libera iodo). El iodo liberado se titula con solución valorada de Na2S2O3. Valoración por retroceso. INDICADOR: almidón (que se adiciona en las cercanías del PF), de lo contrario formaría un complejo irreversible con el Iodo debido a la adsorción, y no es posible titular todo el iodo. (La solución de almidón debe realizarse en el día se disuelve almidón granulado con agua caliente) Las valoraciones nunca deben realizarse en caliente ya que erro incrementaría la volatilización del iodo. ACIDO SULFURICO La determinación consiste en la NEUTRALIZACION del acido mediante la titulación con una solución valorada de álcali, determinando la cantidad de base que es químicamente equivalente al acido presente. En el punto de equivalencia se obtiene una solución acuosa de los productos de la reacción acido-base que será neutra si ambos son electrolitos fuertes pH=7. Pero si la base es un electrolito débil la sal estará parcialmente hidrolizada y la solución será ligeramente alcalina o ligeramente acida. El acido sulfúrico se suele utilizar como acido de baterías para autos. AMONIACO UTILIZADO EN tintes, productos de limpieza, etc. Determinación cuantitativa de NH3 en el NH4OH se puede deducir de la densidad promedio de tablas o por valoración mediante un ácido estándar empleando como indicador el Anaranjado de metilo(viraje 3,1-4,4) o rojo de metilo (viraje 4,2-6,3). Peróxido de hidrogeno Utilizada como antiséptico(10vol), el cremoso se utiliza para la decoloración del cabello (20,30,40 vol) - Agente oxidante - Soluciones no estables (a T y P atmosférica) - H2O2 ½ O2 + H2O - Las concentraciones se expresan en Volúmenes (vol.) se definen como los ml de O2 desprendidos a PTN por 1 ml de esa solución cuando se descompone de acuerdo a la reacción anterior. UNIDAD 4. ALEACIONES Mezcla de un metal con otro u otro metal con elementos no metálicos, por fusión conjunta o por aglutinación. Importante!! - Recalcar que las aleaciones tendrán características metálicas (brillo, buena conducción térmica, buena conducción eléctrica, mayor o menor maleabilidad, ductilidad dependiendo de los constituyentes de esta aleación). - Tiene importancia en la industria siderúrgica - Bronce y Latón importantes - Podemos tener aleaciones binarias, ternarias, cuaternarias dependiendo de la cantidad de elementos que lo constituyen - También hay aleaciones pesadas y ligeras dependiendo de las propiedades del elemento de base. (Ej: aleaciones ligeras de aluminio, aleaciones pesadas de hierro) TIPOS DE ALEACIONES 1. Aleación del acero: hierro y carbono en diferentes proporciones, que pueden llegar hasta el 2% de carbono (Mantiene al hierro más resistente a la corrosión, aunque también hace que el acero sea más quebradizo por eso solo se agrega un pequeño porcentaje ). Para mejorar sus condiciones podemos agregar otros elementos (Si, S) Característica: admitir el temple (elasticidad que se le da a un metal que se consigue enfriándolo bruscamente), con lo que aumenta su dureza y flexibilidad Importancia en la industria - Es utilizado en herramientas, utensilios, equipos mecánicos, maquinaria industrial pesada, muelles de válvulas, amortiguadores, tornillos y tuercas, etc. - Aleación fundamental para la industria debido a que es maleable y resistente 2. Aleación del bronce: serie de aleaciones de cobre, en las que intervienen con frecuencia el estaño, el fosforo, el zinc y otros elementos. - Color amarillo rojizo - Tenaz y sonoro - Podemos decir que es una aleación de cobre que solo contiene estaño - El Bronce de aluminio es un cuerpo metálico que resulta de la aleación del cobre con el aluminio y su color es muy parecido al del oro. Importancia en la industria En partes mecánicas resistentes al roce y a la corrosión en bombas, tuercas para bombas de agua, instrumentos musicales de buena calidad campanas, guitarra, etc. 3. Aleación del latón: aleación de cobre y zinc de composición variable. - Latón rojo: con porcentaje de zinc por debajo de un 20%. Son resistentes a la corrosión y a las fisuras - Latón amarillo: contenido de zinc del 34 al 37%, mejores condiciones de fabricación que el rojo pero es menos resistente a la corrosión. Importancia en la industria Material de múltiples usos. Posee buenas propiedades fisicomecanicas y un característico color que hace que se utilice en distintas aplicaciones como por ejemplo para la fabricación de bisutería,artículos de decoración, productos industriales, etc. Para la fabrica de recipientes de alimentos no perecederos (latas), tuberías. Aleación dúctil y maleable que brilla con facilidad cuando es pulido. Análisis químicos: -Analisis de aceros: los elementos del acero se van a dividir desde el punto de vista analítico en 3 grupos: 1. Elementos que están siempre presentes: Fe, C, Si, P, S, Mn, B y Pb 2. Elementos de aleación: Cu, Ni, Cr, V, Mo, W, Nb, Ti, A l 3. Elementos poco frecuentes: As, Zn, Sn - Analisis de Aleaciones de Cobre: Latones( Cu-Zn) y Bronces(Cu-Sn) -Los latones pueden contener elementos no deseables Sn, Pb y Fe y los bronces Fe y Pb Cu (60-90%), Zn (15-40%), Sn(0-6%), Fe (0-3%), Pb (0-2%) Otros elementos que también pueden estar presentes: - Bronce al manganeso (Mn) - Bronce fosforoso (P) - Latón al aluminio (Al) - Bronce al silicio (Si) - Plata alemana (Ni 10-20%, Cu y Zn) Toma de muestra - En el caso de aleaciones puede que la distribución no sea uniforme, debido a que los metales al solidificarse se depositan según su punto de fusión. - PARA QUE LA MUESTRA SEA REPRESENTATIVA se sacan virutas o limaduras de varios puntos de la muestra a analizar. (del centro y de los extremos). - Si trabajamos con piezas grandes hacemos un corte de la pieza (con cortadora con disco de corte adecuado). También la superficie de la pieza debe quedar libre de daños térmicos y que no presenten una deformación mecánica muy grande, debe ser la mas pequeña posible para que eso no influya y evitar los errores. Determinación de Cobre en Bronce y Latón Principio: el análisis se fundamenta en la TITULACION con solución valorada de Tiosulfato de sodio del yodo liberado por la reacción con el Cu contenido en la aleación. (Valoracion oxidimetrica- iodometrica) 1. La muestra se pesa y se trata con HNO3 para precipitar el Sn como oxido hidratado de composición incierta 2. Eliminamos el exceso de nitrato evaporando con H2SO4 hasta que se forme SO3. Este tratamiento también ayuda a redisolver el compuesto de Sn y posiblemente lleve a formar PbSO4 3. Se ajusta el pH con NH3. Luego se acidifica con una cantidad conocida de H3PO4. Se añade un exceso de KI. El yodo liberado se titula con solución patrón de tiosulfato. Determinación de zinc en latón Principio: existe dos métodos para la determinación de este metal 1. El Zn se precipita, cumpliendo rigurosamente las condiciones experimentales como fosfato doble de amonio y zinc hexahidratado ZnNH4PO4.6H2O y se le pesa ya sea como ZnNH4PO4 (secado a 150°C) o como Zn2P2O7 (calcinado a 900-1000°C). El Zn2P2O7 es algo volátil a las T° requeridas, por ende es mejor pesar el Zn como ZnNH4PO4. EL METODO es de aplicación limitada debido a que numerosos cationes forman fosfatos escasamente solubles. 2. Se puede determinar el Zn por complexometria, utilizando como titulante al EDTA con NET como indicador. Método: complexometria o por gravimetria Determinación de Estaño en Bronce Principio: el análisis se fundamenta en la insolubilización del SnO2.nH2O en HNO3, que se determina por análisis gravimétrico. 1. Se trata la muestra con HNO3 concentrado (queda precipitado oxido estannico hidratado, posiblemente acido metaestannico H2SnO3), y en solución queda el plomo, cobre, hierro y zinc. 2. Se filtra el H2SnO3, escasamente soluble, se calcina y se pesa como SnO2. Método: Gravimétrico Determinación de Plomo en Latón Principio: la solución luego de la eliminación del Sn se evapora en presencia de acido sulfúrico para la eliminación de nitratos, provocando la aparición de un precipitado de sulfato de plomo. 1. Se disuelve en agua los sulfatos solubles y se deja en reposo por aprox. 1 hora 2. Se filtra el precipitado denso y cristalino y se lava con H2SO4 al 0,5% 3. Se realiza Calcinación a 500-600°C METODO: Gravimetrico Determinación de Manganeso en acero 1. Se determina fácilmente mediante espectrometría, previa oxidación a permanganato. El mejor método para llevar a cabo la oxidación consiste en la utilización de periodato en solución sulfúrica, fosfórica o perclorica. 2. Se prepara una curva de calibrado a partir de una solución patron de permanganato, midiendo 3 a 4 porciones adecuadas en matraces de 100 ml 3. Leer en el espectrofotómetro a 525 nm. Construir la curva de calibración absorbancia vs concentración Determinación de hierro en Acero En medio acido el ion ferroso es oxidado a ion férrico por los iones permanganato 5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe 3+ + Mn2+ + 4H2O Previamente a la valoración con permanganato se efectúa la reducción del hierro, usando como reductor SnCl2, en medio clorhídrico caliente. 2Fe3+ + Sn2+ 2Fe2+ + Sn3+ - El exceso de reductor se elimina por precipitación con cloruro de mercurio (HgCl2) - Para evitar que el Permanganato oxide al ion cloruro, se añade antes de la valoración ACIDO FOSFORICO Y SULFATO DE MANGANESO (Reactivo de Zimmermann- Reinhardt). - El acido fosforico hace mas reductor el sistema ferrico/ferroso y por consiguiente mas oxidable por el permanganato - El sulfato de manganeso rebaja el potencial redox del permanganato acercándolo al del sistema cloro/cloruro. Entonces, el reactivo de Zimmermann- Reinhardt está compuesto por: - MnSO4.H2O - H2SO4 conc. - H3PO4 conc.
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