Carrera: Ingeniería Química. Asignatura: Química Analítica. Área del Conocimiento: Ciencias Básicas

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1 Carrera: Ingeniería Química Asignatura: Química Analítica Área del Conocimiento: Ciencias Básicas Generales de la Asignatura: Nombre de la Asignatura: Clave Asignatura: Nivel: Carrera: Frecuencia (h/semana): Teoría: Laboratorio: Total horas en el período escolar: Créditos: Fecha de Elaboración: Química Analítica CB14 Licenciatura Ingeniería Química Octubre 2003 Objetivo general: El alumno adquirirá conocimientos de los equilibrios químicos aplicados a química analítica. Seleccionará los medios analíticos y aplicara estos para la resolución de problemas específicos, funcionales y transferibles a nuevos contextos y situaciones Descripción sintética: Fundamentos químicos relevantes, en química analítica referentes a equilibrios químicos en los sistemas homogéneos y heterogéneos que permiten mostrar prácticamente el comportamiento de las especies químicas y su variación en función de las condiciones. Se incluyen en cada unidad un conjunto de ejercicios y problemas donde se aplican los contenidos temáticos. Problemas específicos para después encontrar la solución a otros similares permitiendo evaluar los objetivos propuestos en cada unidad. Prácticas de laboratorio En análisis químicos que propone obtener la composición cualitativa y cuantitativa de reacciones químicas; donde se desarrollan los criterios de juzgar la exactitud de los datos experimentales. Explicar, fundamentar y justificar mediante cálculos matemáticos y en particular con la ayuda de hojas de cálculo como herramientas y construcción de graficas y en ocasiones mediante la aplicación de métodos estadísticos. Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado: El manejo de los contenidos temáticos y los procesos de enseñanza-aprendizaje asumen el desarrollo de un pensamiento científico en los alumnos. Diseñar escenarios para estimular el aprendizaje de la ciencia como un proceso constructivista. Procesos de aplicación de las ciencias básicas para diseñar procedimientos que satisfagan necesidades y metas preestablecidas. Como: toma de decisiones, análisis de alternativas, impacto social a partir de la formulación de los problemas. Pág. 1 de 7

2 Contenido (temario): Teoría: Unidad I. Equilibrio químico. Unidad II. Equilibrios ácido-base en solución acuosa. Unidad III. Equilibrios de oxido-reducción en solución acuosa. Unidad IV. Equilibrios de complejos Unidad V. Equilibrios heterogéneos, equilibrios de disolución y formación de precipitados Laboratorio: Práctica 1. Velocidad de reacción. Práctica 2. Equilibrio químico I y II. Práctica 3. Análisis preliminares. Práctica 4. Ácidos y bases. Ensayos cualitativos, escala de PH. Práctica 5. Soluciones amortiguadoras. Práctica 6. Titulaciones volumétricas (valoración de disoluciones patrón de HCl y NaOH). Ácido fuerte Base fuerte. Ácido débil Base fuerte. Práctica 7. Valoración del ácido presente en un vinagre. Práctica 8. Valoración del ácido fosforito. Práctica 9. Oxidantes y reductores. Práctica 10. Titulación Redox. Práctica 11. Preparación y valoración de una disolución de tiosulfato de sodio. Práctica 12. Determinación del hipoclorito presente en una disolución de blanqueador comercial. Práctica 13. Oxireduccion y acidez (análisis de hierro en un mineral). Práctica 14. Complejos, Oxido-Reducción y complejos. Práctica 15. Determinación de la dureza del agua en EDTA. Práctica 16. Reacciones de precipitación. Descripción detallada del contenido de las Unidades: UNIDAD I EQUILIBRIO QUÍMICO 1.1 Introducción. 1.2 Ley de acción de masas. 1.3 Constante de equilibrio. 1.4 Principio de le Chatelier. 1.5 Variables que afectan las constantes de equilibrio Temperatura Presión Cambio de concentración. 1.6 limitaciones de la ley de equilibrio químico fuerza iónica Actividad Coeficiente de actividad. 1.7 Equilibrio químico desde el punto de vista termodinámico. Pág. 2 de 7

3 UNIDAD II EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE EN SOLUCIÓN ACUOSA 2.1 Conceptos de ácidos y bases según: Arrenius, Lewis y Bronsted-Lowry. 2.2 Reacciones Ácido-Base. 2.3 Comportamiento Ácido-Base del agua. 2.4 Disociación del agua (Producto iónico del agua) 2.5 Concepto del PH (potencial de acidez) 2.6 Fuerza de los ácidos y de las bases. 2.7 Clasificación de ácidos y bases por orden de fuerza 2.8 Ácidos polipróticos 2.9 Predicción de Reacciones ácido Ácido-Base a partir de los pka Estableciendo una escala de ph=pka donde se acomodan los pares Ácido-Base Determinando el valor de la constante de equilibrio nfluencia de la disolución sobre el coeficiente de disociación de Ácidos Cálculo de ph de disoluciones Ácidas (Ácido fuerte, de fuerza media y débil) Influencia de la disolución sobre el grado de hidrólisis de las bases Cálculo de ph de disoluciones básicas (base fuerte, de fuerza media y débil) 2.16 Definir una disolución reguladora Efecto Ión común y efecto salino. UNIDAD III EQUILIBRIO REDOX EN SOLUCIÓN ACUOSA (OXIDO-REDUCCIÓN) 3.0 Generalidades. 3.1 Grado de oxidación 3.2 Definición de oxidantes y reductores 3.3 Reacciones de oxidación y reducción 3.4 Definir el potencial redox Determinar el valor del potencial de equilibrio usando la ecuación de Nerst 3.5 Determinación de la fuerza de los pares oxidante-reductor. 3.6 Determinación de la fuerza relativa de oxidantes y reductores usando tablas de potenciales y escalas de potenciales. 3.7 Predicción de reacciones de oxido reducción determinar si el equilibrio en una reacción redox desplazado o no hacia los productos Comportamiento oxido-reductor del agua 3.8 Determinación de la constante de equilibrio de reaccione redox en disoluciones acuosas Calculo de potencial de disoluciones Disolución de oxidante y reductor del mismo par Disoluciones tampón 3.9 Punto de equivalencia en una reacción redox Calculo de potencial al punto de equivalencia Polioxidantes, anfolitos, dismutación y anfolización UNIDAD IV EQUILIBRIO DE COMPLEJIDAD 4.0 Donador y receptor de partícula. 4.1 Par donador-receptor, par conjugado Pág. 3 de 7

4 4.2 Equilibrio relacionado con iones complejos, propiedades químicas de los complejos. 4.3 Relaciones cuantitativas, caracterización de las disoluciones Calculo de las concentraciones de las especies presentes en una disolución de complejos Influencias de un exceso de reactivo. Enmascaramiento de iones Complejos sucesivos 4.4 Reacciones de intercambio de la partícula Predicción de reacciones Enmascaramiento 4.5 zonas de predominio de las especies en función de la concentración de la partícula Estabilidad de los complejos en función del PH UNIDAD V EQUILIBRIOS DE DISOLUCIÓN Y FORMACIÓN DE PRECIPITADOS. EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS 5.0 Soluciones saturadas, no saturadas y sobresaturadas 5.1 Calculo de la solubilidad a partir de Kps 5.2 Características de los equilibrios de precipitación y sus iones, durante el proceso de disolución y de precipitación. 5.3 Cuantificar el efecto de un Ion común sobre la solubilidad. 5.4 Efecto de la fuerza iónica sobre la solubilidad 5.5 Efecto del PH sobre la solubilidad 5.6 Agentes precipitantes inorgánicos y orgánicos. 5.7 Métodos gravimétricos Clasificación de los métodos gravimétricos Propiedades necesarias para que un precipitado sea aplicable para un método de clasificación cuantitativa 5.8 Valoraciones por precipitación Técnicas de indicador por precipitación diferencial Método nohor para los halógenos Método de volhard Técnicas de indicadores por absorción Objetivos por Unidad: UNIDAD I EQUILIBRIO QUÍMICO Ofrecer un tratamiento riguroso de la teoría del equilibrio químico, en especial cuando se introduzcan las aproximaciones de manera explicita como pasos necesarios para la resolución de problemas. Saber si la reacción se llevará acabo, hasta que grado tendría lugar según las diferentes concentraciones de las sustancias reaccionantes, la medida que la reacción va a ser efectuada por variaciones en la temperatura, presión, etc. UNIDAD II EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE EN SOLUCIÓN ACUOSA El alumno identificara y organizara la gran diversidad de compuestos químicos; se familiarizara con algunos de ellos, por grupos, ácidos y bases, clasificara estos compuestos, basándose en sus propiedades, y reacciones de acuerdo a su fuerza ácida básica. Partiendo de constantes de acidez y basicidad. Pág. 4 de 7

5 UNIDAD III EQUILIBRIO REDOX EN SOLUCIÓN ACUOSA (OXIDO-REDUCCIÓN) El alumno identificara un oxidante y un reductor en un proceso de intercambio de electrones. Establecer la diferencia entre una reacción química y una electroquímica. Determinar la fuerza relativa de oxidantes y reductores usando tablas de potenciales y escalas de potenciales. Predecir si se efectúan las reacciones redox. Determinar el valor del potencial de equilibrio usando la ecuación de Nerst Determinación de la constante de equilibrio de una reacción redox UNIDAD IV EQUILIBRIO DE COMPLEJIDAD El alumno identificara los diferentes tipos de complejos y sus propiedades. Establecer los equilibrios en que participan Predecir el sentido en que se producen una reacción de intercambio de partículas a partir de los valores de pkc, valor de p keq. Determinar el efecto de un agente enmascararte sobre las propiedades químicas de los complejos. UNIDAD V EQUILIBRIOS DE DISOLUCIÓN Y FORMACIÓN DE PRECIPITADOS. EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS El alumno seleccionara las reacciones de precipitación usadas en química analítica para titulaciones, determinaciones gravimétricas y para separar una muestra en sus diferentes componentes. Calculara la solubilidad de un compuesto a partir del valor de Kps Seleccionará técnicas de separación. Evaluación del Curso: Tipo de evaluación Porcentaje Desarrollo del Conocimiento Exámenes parciales Examen Final Tareas Proyectos Participación en el aula Desarrollo de Habilidades Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Planteamiento y solución de problemas Desarrollo de Actitudes Responsabilidad Colaboración Compromiso TOTAL 100 Pág. 5 de 7

6 Material o Equipo Requerido: Frecuencia de uso Pizarrón/gis Pizarrón blanco/marcadores Proyector de acetatos Cañón Problemarios Modelos Prototipos Software Laboratorio Bibliografía: Skoog West Holler Crocuch Química Analítica Séptima Ed Mc Graw Hill. Whitten, Davis, Peck, Química General Quinta Ed Mc Graw Hill. López Cancio José Problemas De Química Prentice Hall. S. W. Benson Cálculos Químicos Ed Limusa Daub And Seese Séptima Ed. Prentice Hall Garcia Yolanda Equilibrio Químico Aplicado A La Química Analítica Ed. Diana Tecno Daub Y Seese 7 Edición Prentice Hall. Luna Rancel. Fundamentos De Química Analítica Vol. 1 Ed. Limusa Primera Reimpresión Ayres. Análisis Químico Cuantitativo Ed. Harla 1970 Pág. 6 de 7

7 Universidad Autónoma de Coahuila Asignatura: Química Analítica RESPONSABLES Director de la Coordinador de la Reforma Curricular Ing. Homero Soto Zúñiga Ing. Ernesto Oyervides Valdez Secretario Académico de la Facultad Diseñador de la Asignatura QFB. Víctor Madrueño Gutiérrez M.C. María Alba López Maynes Pág. 7 de 7