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1. DATOS INFORMATIVOS:
MATERIA O MÓDULO: QUIMICA ANALÍTICA I (T-L) CÓDIGO:
C CARRERA. CIENCIAS QUIMICAS, MENCIÓN QUÍMICA ANALÍTICA NIVEL: TERCERO No. CRÉDITOS: 7 CRÉDITOS TEORÍA: 3 SEMESTRE/AÑO ACADÉMICO: PRIMERO/ 2010-2011 CRÉDITOS PRÁCTICA: 4 PROFESOR: Yolanda Jibaja A.
Máster en Tecnologías para el aprovechamiento de Recursos Naturales no Tradicionales.
Actividad académica: Química Analítica
Horario de atención a estudiantes: Miércoles y Jueves de 14:00-16:00
Correo electrónico: [email protected]
Teléfono: 2 991 700, extensión 1278
2. DESCRIPCIÓN DE LA MATERIA
En el curso de química analítica I se estudian los fundamentos teóricos y prácticos para la identificación de sustancias inorgánicas. Este curso responde a un fin importante, relacionar la química inorgánica con el análisis cuantitativo que recibirá el alumno en cursos posteriores.
3. OBJETIVO GENERAL:
Aplicar los métodos y técnicas propias del análisis químico para la determinación cualitativa de los componentes básicos de una muestra.
4. OBJETIVOS ESPECIFICOS:
a) Explicar y aplicar los conceptos básicos del equilibrio químico, así como, reconocer los factores que lo afectan.
b) Definir, explicar y demostrar las diferentes teorías de los ácidos y las bases químicas, la relación entre el pH y las soluciones amortiguadoras.
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c) Establecer el comportamiento de las diversas especies iónicas frente a determinados reactivos y bajo condiciones establecidas.
d) Desarrollar hábitos para el trabajo en laboratorio: cuidado, orden, limpieza y rapidez,
esenciales para el éxito en cursos siguientes de carácter cuantitativo.
e) Poseer una visión de conjunto de la Química analítica con el manejo de la escala semimicro, de forma que el alumno entienda las diversas opciones que se tienen para resolver un determinado problema analítico.
f) Realizar marchas analíticas (vía húmeda) que permitan separar en grupos todos los
iones presentes y comprobar, en cada uno de esos grupos, la presencia o no de las especies químicas (cationes y aniones).
5. CONTENIDOS
I. Fundamentos generales
Capítulo I.- Introducción y conceptos generales
Química analítica y análisis químico. Importancia de la química analítica. Métodos de análisis y clasificación. Reacciones analíticas y expresión de las reacciones analíticas. Reactivos empleados en análisis cualitativo. Marchas analíticas y ensayos directos.
Capítulo II.- Equilibrio químico en solución acuosa
Concepto de equilibrio químico. Constante de equilibrio. Equilibrio homogéneo, heterogéneo y múltiple. El cociente de reacción. Aplicaciones de la constante de equilibrio. Variables que afectan el equilibrio químico: cambio en las concentraciones de reactivos o productos, efecto de la presión y el volumen, efecto de la temperatura, efecto de los catalizadores. Relación entre Kc y Kp.
Capítulo III.- Equilibrio en reacciones ácido-base
Ácidos y bases. Teoría de los ácidos de ácidos y bases según Arrhenius, Bonsted-Lowry y Lewis. Estructura molecular y fuerza de los ácidos binarios y ternarios. Disociación del agua y pH. Calculo del pH para ácidos y bases fuertes. Ácidos polipróticos y cálculo del pH. Ácidos y bases débiles. Calculo de pH para especies débiles. Porcentaje y grado de ionización. Indicadores. Hidrólisis. Calculo de pH de sales hidrolizadas. Soluciones tampón. Tipos de soluciones tampón. Calculo de pH de soluciones tampón. Capacidad tamponante.
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Capítulo IV.- Equilibrio en reacciones de precipitación
Proceso de disolución. Solubilidad y producto de solubilidad. Calculo de concentraciones de las distintas especies en el equilibrio. Factores que afectan la constante de producto de solubilidad. Predicción de las reacciones de precipitación. Aplicaciones de la constante producto de solubilidad. Precipitación fraccionada. Disolución de precipitados: conversión de un ion a electrolito débil, conversión de un Ion a otra especie por reacción redox, formación de iones complejos. Reacciones de precipitación de los cationes de los grupos del I al V.
Capítulo V.- Equilibrio en reacciones de complejación
Naturaleza de los complejos metálicos. Ligandos complejantes. Nomenclatura de los compuestos de coordinación. Reacciones de intercambio de ligando. Equilibrios que involucran iones complejos.
II. QUIMICA ANALITICA DE LOS IONES
Capítulo VI.- Propiedades analíticas periódicas
Aniones, cationes y sistema periódico. La estabilidad de los iones en medio acuoso como función periódica. Color de las especies químicas inorgánicas: iones sencillos, iones complejos, halógenos, precipitados inorgánicos. Capítulo VII.- Operaciones y técnicas en análisis cualitativo
Disolución de muestras sólidas. Ensayos de solubilidad en agua, ácido clorhídrico, ácido nítrico y agua regia. Disgregación de residuos insolubles en ácidos. Principales agentes disgregantes. Digestión de muestras biológicas. Capítulo VIII.- Química analítica de los cationes y aniones Reactivos generales, especiales y reactivos de identificación para cationes. Clasificación analítica de los cationes en la marcha del H2S. Grupo de la plata. Grupo del cobre-arsénico. Grupo del aluminio- níquel. Grupo del bario. Grupo del magnesio. Reactivos generales de los aniones. Clasificación analítica de los aniones. Grupo primero. Grupo segundo. Grupo tercero.
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CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
Semana Fecha Capítulo Contenido (Teoría)/actividades
Laboratorio
1
Del 16-20 de agosto de
2010
Capítulo I Introducción y
conceptos generales
Química analítica y análisis químico. Importancia de la
química analítica. Métodos de análisis y clasificación. Reacciones analíticas y
expresión de las reacciones analíticas. Reactivos
empleados en análisis cualitativo. Marchas analíticas y
ensayos directos.
Formación de grupos y entrega de material
2
Del 23-27 de agosto de 2010
Capítulo II Equilibrio químico
en solución acuosa
Concepto de equilibrio químico. Constante de
equilibrio. Equilibrio homogéneo, heterogéneo y
múltiple. El cociente de reacción. Aplicaciones de la
constante de equilibrio.
Principio de Le´Chatelier
3
Del 30 de agosto-3 de
septiembre de 2010
Variables que afectan el equilibrio químico: cambio en las concentraciones de reactivos o productos, efecto de la presión y el volumen, efecto de la temperatura, efecto de los catalizadores. Relación entre Kc y Kp.
Determinación del pKa de un indicador ácido-base
4
Del 6-10 de septiembre de
2010
Capítulo III Equilibrio en
reacciones ácido-base
Ácidos y bases. Teoría de los ácidos de ácidos y bases según Arrhenius, Bonsted-Lowry y Lewis. Estructura molecular y fuerza de los ácidos binarios y ternarios.
Determinación de la constante de ionización de
un ácido monoprótico
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5
Del 13-17 de septiembre de
2010
Disociación del agua y pH. Calculo del pH para ácidos y bases fuertes. Ácidos polipróticos y cálculo del pH
Preparación y propiedades de las soluciones buffer
6
Del 20-24 de septiembre de
2010
Ácidos y bases débiles. Calculo de pH para especies débiles. Porcentaje y grado de ionización.
Determinación de la constante producto de solubilidad del Ca(IO3)2
7
Del 27 de septiembre-1 de octubre de
2010
Indicadores. Hidrólisis. Calculo de pH de sales hidrolizadas.
Experimentos preliminares en Análisis
cualitativo
8
Del 4-8 de octubre de
2010
Soluciones tampón. Tipos de soluciones tampón. Calculo de
pH de soluciones tampón. Capacidad tamponante
Análisis por vía seca
9
Del11-15 de octubre de
2010
Capítulo IV. Equilibrio en
reacciones de precipitación
Proceso de disolución. Solubilidad y producto de
solubilidad. Calculo de concentraciones de las distintas
especies en el equilibrio.
Disolución y disgregación de muestras
10
Del 118-22 de octubre de
2010
Factores que afectan la constante de producto de
solubilidad. Predicción de las reacciones de precipitación. Aplicaciones de la constante
producto de solubilidad. Precipitación fraccionada.
Disolución de precipitados: conversión de un ion a
electrolito débil, conversión de un Ion a otra especie por
reacción redox, formación de iones complejos.
Análisis de cationes: Primer grupo de cationes
11
Del 25-29 de octubre de
2010
Capítulo V. Equilibrio en
reacciones de complejación
Naturaleza de los complejos metálicos. Ligandos
complejantes. Nomenclatura de los compuestos de
coordinación. Reacciones de intercambio de ligando.
Análisis de cationes: Segundo grupo de
cationes, primera parte.
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Equilibrios que involucran iones complejos.
12
Del 1-5 de noviembre de
2010
Capítulo VI.-Propiedades
analíticas periódicas
Aniones, cationes y sistema periódico. La estabilidad de los iones en medio acuoso como función periódica. Color de las especies químicas inorgánicas:
iones sencillos, iones complejos, halógenos,
precipitados inorgánicos
Análisis de cationes: Segundo grupo de
cationes, segunda parte
13
Del 8-12 de noviembre de
2010
Capítulo VII. Operaciones y
técnicas en análisis cualitativo
Disolución de muestras sólidas. Ensayos de solubilidad en agua, ácido clorhídrico, ácido nítrico y
agua regia. Disgregación de residuos insolubles en ácidos.
Principales agentes disgregantes. Digestión de
muestras biológicas.
Análisis de cationes: tercer grupo de cationes, primera
parte.
14
Del 15-19 de noviembre de
2010
Capítulo VIII. Química analítica de los cationes y
aniones
Reactivos generales, especiales y reactivos de identificación para cationes. Clasificación
analítica de los cationes en la marcha del H2S..
Análisis de cationes: tercer grupo de cationes,
segunda parte.
15
Del 22-26 de noviembre de
2010
Grupo de la plata. Grupo del cobre-arsénico.
Análisis de cationes: cuarto y quinto grupo de
cationes
16
Del 29 de noviembre-3 de diciembre
de 2010
Grupo del aluminio- níquel. Grupo del bario. Grupo del
magnesio.
Reacciones de identificación de los principales aniones
17
Del 6-10 de diciembre de
2010
Reactivos generales de los aniones. Clasificación analítica de los aniones. Grupo primero. Grupo segundo. Grupo tercero
Examen final. Escrito
18
Del 13-17 de diciembre de
2010 Examen final según horario de la
Facultad
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6. METODOLOGÍA, RECURSOS
En el curso de Química Analítica I se complementan las clases teóricas con las prácticas de laboratorio. La parte teórica se desarrollará mediante clases expositivas, seminarios y talleres para resolución de ejercicios. Se utilizarán como recursos de aprendizaje bancos de ejercicios para ser resueltos en los talleres. Las prácticas de laboratorio, tienen una carga semanal de 4 horas, se desarrollaran en los laboratorios de la Escuela de Química, los alumnos trabajarán individualmente, utilizando como guía de trabajo el Manual de Prácticas para Química Analítica I, para la Escuela de Ciencias Químicas. Para las prácticas de análisis cualitativo inorgánico los estudiantes recibirán una solución conocida que contiene todos los cationes de un determinado grupo los cuales deben separarse mediante un plan metódico, para proceder a la identificación de cada catión por medio de reacciones características. Terminado cada grupo de análisis, los estudiantes recibirán una muestra desconocida que deberán analizar. Al análisis de soluciones conocidas y desconocidas de los grupos puede seguir el análisis de una solución desconocida que contenga combinaciones de cationes de todos los grupos. Se procederá en forma similar en el análisis de aniones.
7. EVALUACIÓN 7.1. Cronograma de evaluaciones:
Las evaluaciones se receptarán en las siguientes fechas:
Evaluación parcial No. 1: Semana del 13-17 de Septiembre de 2010.
Evaluación parcial No. 2: Semana del 25-29 de Octubre de 2010
Evaluación parcial No. 3: Semana del 6-10 de Diciembre de 2010
7.2. Sistema de calificaciones: Las evaluaciones para teoría y laboratorio son independientes. Las evaluaciones de teoría suman 30 puntos, y las de laboratorio 20 puntos, que sumados darán la nota total (50). Se realizaran tres evaluaciones parciales tanto en teoría como en laboratorio.
Evaluaciones de teoría: o Para cada una de las evaluaciones parciales de teoría se asigna un valor de
6 puntos distribuidos de las siguiente manera: pruebas escritas, 4 puntos; exposiciones y participación en clase, 1 puntos; deberes 1 punto.
o La nota del examen final: 12 puntos. o Nota mínima para aprobar teoría: 18/30.
Evaluaciones de laboratorio:
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o Para cada evaluación parcial de laboratorio se asigna un valor de 4 puntos, distribuidos de la siguiente manera: pruebas de laboratorio escritas y/o prácticas, 2 puntos; informes de laboratorio, 1.5 puntos; y trabajo en laboratorio, 0.5 puntos.
o Nota del examen final: 8 puntos o Nota mínima para aprobar laboratorio es 12/20.
7.3. Fecha de entrega de calificaciones en secretaría: Nota parcial No. 1: 21 de septiembre de 2010. Nota parcial No. 2: 1 de Noviembre de 2010. Nota parcial No. 3: 14 de diciembre de 2010.
8. BIBLIOGRAFÍA
8.1 TEXTOS DE REFERENCIA:
1. Sorum C.H, “Introducción al análisis cualitativo semimicro”. Editorial Prentice Hill Internacional. USA. 1967
2. Brumblay Ray, “Análisis cualitativo”, CECSA, México, 1973 3. Araneo Antonio, “Química Analítica Cualitativa”, McGraw-Hill, México, 1989. 4. Aguilar Sanjuán, “Introducción a los equilibrios iónicos”. Editorial Reverté, S.A.
Barcelona. 1999. 8.2 TEXTOS RECOMENDADOS:
1. Copia Georgina A. “Equilibrio Iónico”. Ediciones Universidad Católica de Chile. Chile. 2002.
2. Burriel F. y otros, “ Química Analítica Cualitativa" 13ª ed., Ed. Paraninfo, Madrid, 1989.
Aprobado:
Por el Consejo de Escuela __________________________ f) Director de Escuela fecha: ______________________
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Asignatura: Química Analítica I
ORGANIZACIÓN DOCENTE SEMANAL
SEMANA
ACTIVIDADES DE INTERACCIÓN DOCENTE -
ESTUDIANTES TRABAJO AUTÓNOMO DEL ESTUDIANTE
EVALUACIONES
TEMAS A TRATAR
(N° del tema, unidad, o
capítulo descritos en
Contenidos)
(HORAS PRESENCIALES) (HORAS NO PRESENCIALES)
(1 - 16)
N° de
horas de
clases
teóricas
N° de horas de
clases prácticas,
laboratorios,
talleres
N° de horas de
tutorías
especializadas
ACTIVIDADES (Descripción) N° de
horas
1° semana
3
4
4
Redacción de informe de laboratorio
3
Informe de laboratorio
Capítulo I
2° semana
3
4
4
Redacción de informe de laboratorio.
Resolución de ejercicios
3
Deberes. Informe de
laboratorio
Capítulo II. Práctica 1
3° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios Redacción de
informe de laboratorio
3
Deberes. Informe de
laboratorio
CapítuloIII. Práctica 2
4° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios. Redacción de
informe de laboratorio
3
Informe de laboratorio.
Capítulo III. Práctica 3
5° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios. Redacción de
informe de laboratorio
3
Informe de laboratorio.
Evaluación parcial 1
Capítulo IV. Práctica 4
6° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios. Redacción de
informe de laboratorio
3
Deberes. Informe de
laboratorio
Capítulo III. Practica.5
7° semana 3 4 4 Resolución de ejercicios. Redacción de 3 Deberes. Informe de
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informe de laboratorio
laboratorio
Capítulo III. Práctica 6
8° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios. Redacción de
informe de laboratorio
3
Deberes. Informe de
laboratorio Capítulo III. Práctica 7
9° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios. Redacción de
informe de laboratorio
3
Informe de laboratorio.
Parcial N° 2
Capítulo IV. Práctica 8
10° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios. Redacción del
informe da laboratorio
3
Deberes. Informe de
laboratorio
Capítulo IV. Práctica 9
11° semana
3
4
4
Resolución de ejercicios. Redacción de
informe de laboratorio 3
3
Informe de laboratorio.
Evaluación parcial 2
Capítulo V. Práctica 10
12° semana
3
4
4
Redacción del informe
3
Informe de laboratorio
Capítulo VI. Práctica 11
13° semana
3
4
4
Consulta. Redacción del informe
4
Exposición. Informe de
laboratorio
Capítulo VII. Práctica 12
14° semana
3
4
4
Redacción de informe de laboratorio
4
Informe de laboratorio
Capítulo VIII. Práctica 12
15° semana
3
4
4
Reacciones del grupo I y II. Redacción
del informe
4
Informe de laboratorio
Capítulo VIII. Práctica 13
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16° semana
3
4
4
Reacciones del grupo III. Redacción de
informe de laboratorio
4
Evaluación parcial
3
Capítulo VIII
17° semana 3 4 4 Reacciones de aniones y cationes 4 Examen final práctico Capítulo VIII
18°semana
EXÁMENES FINALES
13-05-2010
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