EJERCICIOS PRINCIPIOS DE ANALISIS QUIMICO, Ejercicios de Análisis Químico e Instrumental

¡Descarga EJERCICIOS PRINCIPIOS DE ANALISIS QUIMICO y más Ejercicios en PDF de Análisis Químico e Instrumental solo en Docsity! QUÍMICA ANALÍTICA LICENCIATURA EN BIOQUÍMICA FACULTAD DE CIENCIAS UNIVERSIDAD DE LA REPÚBLICA EJERCICIOS DE QUÍMICA ANALÍTICA CON RESOLUCIÓN 2004 JULIO BERBEJILLO UNIDAD DE BIOQUÍMICA ANALÍTICA (CIN) Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo ÍNDICE REPEIN A A A A Resolución Repartido N* 1 Repartido N*2.. cerans Resolución Repartido N*2 Repartido N* 3 Resolución Repartido Nini reee raras crrarnrararinearons EEN EE aa Resolución Repartido N* 4 Repartido N* 5... Resolución Repartido No 5 Repartido N* 6 2 Resolución Repartido N* 6 Repartido N* 7... o Resolución Repurtido Ne7 Repartido N*8 .. . Resolución Repartido N* 8 Repartido N* 9... Resolución Repartido. Ne 9. Repartido N*T0 .. ss Sra Resolución Repartido Ne 10... ld La Unidad de Bioquímica Analítica del Centro de Investigaciones Nucleares está integrada desde su creación en 2001 por Justo Laiz, responsable de la misma, Mariana Pereyra y quien suscribe, integrándose en 2003 Tamara Laube en remplazo de Verónica Nin. Este trabajo constituye una recopilación de ejercicios de Química Analítica Cuantitativa, a los cuales se les ha adjuntado respuesta y resolución, de modo de facilitarle al estudiante el seguimiento práctico del curso. Es probable que contenga imperfecciones. Sí se las encontrara 0 surgiera alguna sugerencia sobre el mismo, les agradecería que me lo comunicaran para así mejorarlo. Finalmente, quiero agradecer especialmente a Verónica Nin y Mariana Pereyra. Este trabajo no hubiera sido posible sin el aporte significativo que ellas brindaron en el año 2001. Julio Berbejillo Agosto de 2004 Unidad de Bioquímica Analítica a CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N* 1: Expresiones de concentración, estequiometría, ecuaciones redox - RESOLUCION 1. b) molalidad = ca soluto masa disolvente (kg) masa _ masa soluto o mM m” masa masa disolución * moles a Concentraciones independientes de T + X... = —————————— P 2 — moles totales de disolución * partes" de soluto PPM ER 10” " partes" de disolución " partes" de soluto ppb = 3 2 sn . s 10” * partes" de disolución Molar Pobssob V disolución (L) Normalidad = suroS soluto V disolución (L) Concentraciones depéndentos de T. 4 Fomatidad = “"eles soluto _ V disolución (L) V soluto % V/= Ys V disolución disolución * 9 m/ - Masa soluto Y V disolución 4 moles de NaOH -—— 1 L de disolución 159,984 g (4 moles. 39,996 g.mol*) de NaOH —- 1 L de disolución 1 mL de disolución tiene una masa igual a 1,20 q => 1000 mL (1L) tendrán 1200 g de masa. .100=13,33 % % m/ ASA soto 100 = 159,984 g de NaOH M' maSaisoución 1200 g de disolución 0,600 moles de HBr ——- 1 L de disolución >> en 0,500 L habrá 0,300 moles de HBr masa de HBr= 0,300. 80,917 g.moF* = 24,2751 g de HBr en 0,500 L de disolución 48 g de HBr ——- 100 g de disolución 242751 9 —- x x= 50,573125 g de disolución de HBr concentrado. 1,509 -—1 mL de disolución 50,573125 g —x x= 33,/15417 mL de disolución de HBr concentrado. En el caso de la sal cloruro de sodio, cuando se produce una disolución diluyendo un mol de la misma en 1 L de agua, la concentración formal es 1 mol.L*. Sin embargo, la concentración real de cloruro de sodio es prácticamente nula, puesto que es un electrolito fuerte. La Formalidad se refiere por tanto a la cantidad de sustancia disuelta sin tener en cuenta la composición real de la disolución. Unidad de Bioquímica Analítica 5 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 5. b) MOÍES soluto. 32.0 g de NaCI Formalidad = - Vessotución (1) 58,442 g . mol*..0,500 L = 1,095 F 1 parte de soluto en 1 x 106 partes de disolución 1 g de soluto en 1 x 10% g de disolución 1 g de soluto en 1 x 10€ mL de disolución (p = 1,00 g.mL-) 1 g de soluto en 1.x 108 L de disolución => en 1 L de disolución habrá 1 x 10 g de soluto > |1 ppm: 1x 10* q. L! 19 — 1x 10 ug 1x 10% g ---- x x= 1000 ug => [1 ppm: 1000 ug. [+1 => |1 ppm: 1 ug. mi-1 => [1 ppm: 1 mg. L-1 1.6 g de fluoruro en 1 x 108 g de disolución es la recomendación para agua potable. En 1,00 x 10% g de agua habrá 1600 g de fluoruro. 1600 g moles. = 2 — F" 18,998 g. mol”* => masa de NaF = 84,219392 moles . 41,987 g.moF = 3536,12 g 18 moles de H2SOs en 1 L de disolución 1765,37 g (18 moles . 98,076 g.moF") en 1 L de disolución _M;.V, _1,00M.1000 mL v, = == = 55,56 mL M; 18.0 M 65,007 g --- 1 mal de NaN3 5g —x x= 0,0769147 moles de NaNs 1 mol de NaNs se produce a partir de 1 mol de N20 1 mol de NaNs se produce a partir de 2 moles de NaNHe => Se requieren 6,00 gy de NaNH2 (2 . 0,0769147 moles . (0,0769147moles . 44,011 g.moF) masa de NH3= 0,0769147 moles . 17,030 g.moF= 1,31 g = 84,219392 moles que corresponden a los mismos moles de NaF 39,011 g.mok!) y 3,39 g de N20 Unidad de Bioquímica Analítica 6 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 9 3,50 g de NaNH>__ 7 0997182 moles 39.011 g mol”? AIN a OA IROZ eS 84,992 g mol” 3 moles de NaNH; ---- 1 mol de NaN5 0,0897182 moles -—-x x= 0,029906 moles NaNz 1 mol de NaNOz ——- 1 mol de NaNz 0,0411803 moles —-- x x= 0,0411803 moles NaNa El reactivo limitante es aquel que limita la cantidad de producto formado, por lo tanto en este caso el compuesto amida de sodio es el RL. masa de NaNsa = 0,029906 moles . 65,007 g.moF = 1,9440993 y masa experimental 100 = 1209 - 100 = -100 = 61,73% masa calculada teóricamente 1,9440993 g b) %. rendimiento = 10. masa de KIOs= 0,10 M. 213,999 g. mor! . 5,00 L = 107 g 11. 1 mol de Na:CrO4 reacciona con 2 moles de AgNOs 0,02625 moles de Na2CrOs (0,750 M. 35,0 x 10% L) reaccionan con x moles de AgNOs >> x= 0,0525 moles de AgNOs 12 a) 2 moles de HC] reaccionan con 1 mol de Na2COz 0,00875 moles de HC! (0,250 M. 35,0 x 10% L) reaccionan con x mol de NasCOs >> x= 0,004375 moles de Na.COs > 0,4636887 g de Na,COs(0,004375 moles . 105,986 g.moF) yy my Sea 499 BT 00 37,10% MAasSá solución 1.259 13. MOrmaiarS equivalentes «orto Veisolución (1) MASA soluto . PE coluto Vesisolución (1) PM ono ¡ =M.i Vaisolución (L) Unidad de Bioquímica Analítica 7 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo Y 10. 11. 12. 13. Escriba cada resultado con la cantidad correcta de cifras significativas: a) 1/0+2,1 + 3,4 + 5,8 = 12,3000 b) 106,9 - 31,4 = 75,5000 c) 107,868 - (2,113 x 10?) + (5,623 x 10?) = 5519,568 d) (26,14 / 37,62) x 4,38 = 3,043413 e) (26,14 / 37,62 x 10%) x (4,38 x 10”) = 3,043413 x 107" f) (26,14 / 3,38) + 4,2 = 11,9337 Respuesta: 12,3; 75,5; 5520; 3,04 ; 3,04 x 100; 11,9. Determine la incertidumbre absoluta y la incertidumbre relativa porcentual para cada cálculo. Exprese los resultados con una cantidad razonable de cifras significativas. a) 9,23 (+ 0,03) + 4,21 (+ 0,02) - 3,26 (+ 0,06) = ? b) 91,3 (+ 0,1) x 40,3 (+ 0,2) / 21,1 (+ 0,2) = ? Cc) [4,97 (+ 0,05) - 1,86 (+ 0,01)] / 21,1 (+ 0,2) =? d) 2,0164 (+ 0,0008) + 1,233 (+ 0,002) + 4,61 (+ 0,01) = ? e) 2,0164 (+ 0,0008) x 10 + 1,233 (+ 0,002) x 10? + 4,61 (+ 0,01) x 10! =>? Respuesta: 10,18 (+ 0,07) . 10,18 (2 0,7 %) ; 174 (+ 2) , 174 (+ 1 %) : 0,147 (2 0,003) , 0,147 (+ 2 %) ; 7,86 (+ 0,01) . 7,86 (+ 0,1%): 2185.8 (+ 0,8), 2185,8 (+ 0,04 9%). a) Demuestre que la masa molar del cloruro de sodio es 58,4425 (+ 0,0009) g.mol*. b) Para preparar una disolución de cloruro de sodio, se tomó una masa de 2,634 (+ 0,002) g y se disolvió en un matraz aforado de 100,00 (+ 0,08) mL. Exprese la molaridad de la disolución resultante y su incertidumbre con la cantidad correcta de cifras significativas. PA (Na) = 22.989768 (+ 0,000006) g.mol”. PA (Cl) = 35.4527 (+ 0.0009) g.mol”. Respuesta: 0,4507 (+ 0,0005) M; 0.4507 (+ 0,1%) M. Mediante el test Q, decida si el valor 216 debe descartarse del conjunto de resultados 192, 216, 202, 195, 204. Respuesta: No debe descartarse. Empleando el método de mínimos cuadrados se calculó la ecuación de la mejor recta a partir de los puntos: (3,0 ; -3,87 x10%), (10,0 ; -12,99 x 10%, (20,0 ; -25,93 x 10%), (30,0 ; -38,89 x 10%, (40,0 ; -51,96 x 10%. Los resultados son: m = -1,29872 x10*, b = 256,695, 6, = 13,190, 04 = 323,57. Exprese la pendiente y la ordenada en el origen y sus incertidumbres con la cantidad correcta de cifras significativas. Respuesta: y = [- 12987 (+ 13) ]x + 257 (+ 324) Empleando el test Q, determine el número / más grande que podría conservarse en el conjunto 63, 65, 68, 72, n. Respuesta: 88. Aplique el método de mínimos cuadrados para calcular la ecuación de la mejor recta que pase por los puntos: (1; 3), (3; 2), (5; 0). Exprese su respuesta en la forma y = [m (+ 6.)]x + [b (+ 55)], con la cantidad correcta de cifras significativas. Respuesta: y=[-0,8 (+ 0,1)]x + 3,9 (+ 0.5) Unidad de Bioquímica Analítica 10 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N? 2: Cifras significativas, propagación de errores y tratamiento estadístico de resultados - RESOLUCIÓN a) 1,237 bj 1,238 e) 0,135 Y 21 e) 200 A 202 ay 201 aj 1021+2,69=3711 3,71 b) 123-1,63=10,67 =>10,7 e) 434x92=39,928 —> 40 d) 0,0602 / (2,113 x 10%) = 2,84903 x 10% > 2,85X 10* a) BaCk PM = 137,327 + 2(35,4527) = 208,2324 > 208,232 g.moF! b) Cs1H3204N> PM= 372,341 + 32,25408 + 127, 9952 + 28,01348 = 560,60376 => 560,604 g.moF! 4. ] o. ] y ir 21000 ¡a 12. medida _ 016789312856 _ ¿y ¡pa medida 100 100 > 3,124 (+ 0,005) b) 3,124 (+ 0,2%) 5. e) exacto y preciso = exacto y no preciso g) preciso y no exacto =. o h) nipreciso ni exacto preciso precisó no pexacto exacto ni preciso exacto no hiexacto preciso 6. a) 18 mamo =4(0,2)? +(01)2 =0,2236 ir. % mano = Joe =10,647619 % > 2,1 (20,2) >521(+11%) b) ind 205-100 05302226 9.43 Er. % secatodo = /(0,5302226)? +(6,25)? =6,2724506 % 0,001 . 100 TE A TT ia 11.2%. medida _ 62724506 015088 o m94538734 100 100 Unidad de Bioquímica Analítica yl: CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo => 0,151 (+ 0,009) > 0,151(26%) a) 1,0+2,1+34+5,8= 12,3000 > 12,3 b) 106,9-31,4=75,5000 = 75,5 e) 107,868 - (2,113 x 10%) + (5,623 x 10%) = 5519,568 — 107,868 + 211,3 + 5623 = 5520 d) (26,14/37,62) x4,38= 3,043413 = 3,04 e) (26,14/37,62 x 10%) x (4,38 x 10) = 3,043413 x 100 => 3,04 x 10-10 (26,14 /3,38) + 4,2 =11,9337 => 11,9 a) 9,23 (+ 0,03) + 4,21 (+ 0,02) - 3,26 (+ 0,06) = ? a 5 > 5 La.=4/(0,03)* +(0,02)* +(0.06)* =0,07 10,18 (+ 0.07) 0,07 .100 10,18 (£ 0,7 %) ir 2% - 016876227 % di 10,18 b) 91,3(20,1)x 40,3 (20,2)/21,1 (40,2) = ? 01-100 — 0100529 ir BA. = Lr. do, = ¡1.%,= 0 = 0,4962779 O TA +(1.1.% 3)? =1,0755188 F = 0,9478673 . 10755188 . 174,37867 =1,8754754 100 > 174 (22) > 174 (21%) e) [4,97 (+ 0,05) - 1,86 (+ 0,01)]/21,1(+ 0,2)= ? 18. mmeraios = (0,05)? +(0,01)? =0.0509901 15 0%, 05.100 311(2005) _ * 1:19 211(20,2) _0,2.100 = 1607717 LL restado = ir % 1) +(11.% 7)? =1,866335 = (,9478673 ir. % la= 1866335. 0,1473933 = 0,002750854 100 > 0,147 (+ 0,003) > 0,147 (+ 2%) 0) 2,0164 (+ 0,0008) + 1,233 (+ 0,002) + 4,61 (+ 0,01) = ? ¡.a.=-/(0,0008 )? +(0,002)? +(0,01)? =0,0102293 Unidad de Bioquímica Analítica 12 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo y PDADoyn REPARTIDO N? 3: Estudio Sistemático del Equilibrio Químico Identifique los ácidos de Brensted-Lowry entre los reactivos de las siguientes reacciones: NaHSOz + NaOH ==> Ma,SOz + H20 KCN + HI ==> HCN + KI PO + H,0 => HPO¿* + OH Si las siguientes sustancias se disuelven en agua, ¿resultará la disolución ácida, básica o neutra? Na*Br Na*CH3C0O” NH¿*Cr K=PO4 (CH3)aN*Cr Calcule la masa de ¡odato de bario que puede disolverse en 500 mL de agua a 25 “C. Kos (Ba(1O3)2) = 1.57 x 10? PM (Ba(103)2) = 487.13 g.mol* Respuesta: 0,178 g. Cuando el sulfato de amonio se disuelve, tanto el anión como el catión experimentan reacciones ácido base en el agua: (NH.4)2504 (5 == 2 NHy? + 504 _ Kos =:2.76X 10? NH? => NH; + H* K =57x10 HSOZ => H* + S0/? K =10x10? Plantee un balance de carga eléctrica para este sistema. Formule un balance de masa para este sistema. Halle la concentración de NH; (sc, si el valor de pH se fija en 9.25. Respuesta: 6,58 M. El fluoruro de calcio en disolución acuosa presenta una constante de solubilidad, K,«, de 3.9 x 10** El ión fluoruro disuelto se comporta como una base débil, cuya K;, = 1.5 x 10**. Calcule la molaridad del ión calcio si se trabajara a pH 3.00. Respuesta: 3,94 x 10M. El sulfato de plomo tiene una K;,. de 2.0 x 10" 8. Si una disolución de nitrato de plomo (II) es tratada con ácido sulfúrico 0.05 M, calcule la concentración de Pb** en la disolución. PbSO, == Pb**+ SO, HSOy == H* + SO Ko=1x10? Respuesta: 3,46 x 10M. Considere un sistema acuoso en el cual se presentan los siguientes equilibrios: HA => H+ HA Ko HA => H+A? o Ko 0.100 moles de una sal de A? se disuelven en 100.00 mL de disolución. El valor de pH de la misma se fija en 7.00 mediante el empleo de una disolución amortiguadora. Deduzca una ecuación que indique la concentración de A”. La ecuación debe incluir la [47], K, y K, como únicas variables. 1 10m q0% Ve — + ——_— Kay Esas Respuesta: [ A?” ]= Unidad de Bioquímica Analítica TS CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 8. 10. 11. 12. Cierta sal metálica del ácido acrílico tiene la fórmula M(H,C=CHCO)),. Halle la concentración de M?* en una disolución acuosa saturada de esta sal en la que la concentración de iones hidróxido se mantiene en el valor 1.8 x 10% M. Los equilibrios a considerar son: M(H2C=CHCO») (e) => M% +2 H,C=CHCOy Kos = 6.3 Xx 10 H>C=CHCOSH == H* + H>C=CHCOy Ka = 5.6 x 10” Respuesta: 3,97 x 10-5M. El sulfuro mercúrico o sulfuro de mercurio (II), mineral que constituye el pigmento del color bermellón, contaminó una muestra biológica acuosa, dando lugar a las siguientes reacciones en ella: H9S (5, == Hg” (ac) + S” (ac) Kos = 5.0x 107 S” ta + HO => HS (ag + OH (ac) Kp, =8.0x 10* HS (9 + H20 ==> HS (a) + OH (ac) Ki =1.1x 107 Plantee un balance de carga eléctrica para este sistema. Calcule la concentración de ión mercúrico si se fija el valor de pH en 8.00. Respuesta: 2,11 x 10% M. Calcule las relaciones de concentración de todas las especies de carbonatos en el equilibrio en una muestra de sangre humana que tiene un valor de pH de 7.3. H,007 == H*+ HCOY K=46x107 HCOG => H'+ CO? — Ky=44x10* Respuesta: [H>CO3]= 0,11 [HCOx] : [HCOy]= 1139,06 [CO3?]; [H»CO9] = 124,10 [CO3?]. Calcule la molaridad del ión bario en una disolución de oxalato de bario a la cual se le fija el valor de pH en 5.00. Los equilibrios a considerar serían los siguientes: BaCiOs5 => Barry + 004 9 Kw =1x 10% H2¿C204 (ac) => HC¿0y (ot+H io) Ka=5.6x 10? HC2O7 (a) == C204 09 + HF a) Ka =5.4x 10% Respuesta: 1,09 x 10M. Calcule la molaridad del ión plata en una disolución acuosa saturada de fosfato de plata a pH 6.00 si los equilibrios son: AgxPOsí) => 3 Ag' + PO¿? Ko =2.8x 10% HPO? == H* + PO? Ka =16x 10% HPOy => H' + HPOy? Ko = 6.3 x 10* H¿PO, => H* + H,PO¿ Ko =7.1x 107 Respuesta: 1.73 x 10M. Unidad de Bioquímica Analítica 16 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo a) b) c) d) e) b) REPARTIDO N? 3: Equilibrio Químico - RESOLUCIÓN NaHSO3+ NaOH «<> Na2503 + H20 ÁCIDO 1 BASE2 BASE1 ÁCIDO 2 KCN + Hl <> HCN + Kl BASE1 ÁCIDO2 ÁCIDO1 BASE2 POs+ + HO <= HPO«s + 0H BASE1 ÁCIDO 2 ÁCIDO 1 BASE2 Na*Br NEUTRA. Tanto el ión sodio como el ión bromuro no hidrolizan el agua. Na'CHiCOO* BÁSICA. CH3COO + H20 <> CH:¡COOH + OH NHsCF ÁCIDA. NHe + H20 <> NH + H30* K3POs BÁSICA. PO* + H:0 > HPO? + OH (CHsJaN*CF NEUTRA. Tanto el ión tetrametilamonio como el ión cloruro no hidrolizan el agua. Ba(10;)zs, > Ba" +2103 Kps =[Ba*].[103 1? (1) 2 [Ba”* Jay =[103 Jog (2) Sustituyo en (1) : K js = [Ba?* ] .(2.[Ba* )? K [Ba? Ta = Ia =7,321722x10* M 1 mol de Ba?" en el equilibrio proviene de la disociación de 1 mol de Ba(103)2 (estequiometria 1:1) => masa de Ba(l03)2= M. V. PM= 7,321722 x 104 M. 0,500 L. 487,13 g.mol = 0,17833 g [NH¿]+ [H*] = [ASO£] + 2 [ SO4?] + [OH] [NH£Jo = 2 [SO Jo [SO*Jo= [SO/?Joy+ [HSO roy [NHe*Jo = [NH4*] eq + [NH3] eg [NH4*] eq + [NH3] ea = 2 ([SO4?Jeg + [HSO eo) Unidad de Bioquímica Analítica 17 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 7. pH=7.00 => [H*]=107 M NazA >2Na* +47 HADH+HA7 K,, A (2) 2 HASH? + AS Ka EN (3) [HA” ] [AF], =1,00M 1.00M =[H,A] + [HA7] + [A] [HA”].[H7] a 100M= + [HA7]+ [47] (2) s001 LAIA, EL [H*] al a2 +[A7] (2)y (3) 200 PATA, MATA, [AF] Ko; Ko K 2 2 Ko Ko coma a [EE a] 14 ed 10m 1101 [ 10 +] Ko Ko; Kay [47 ]= 10% 107 ] ——— + +1 Ko Ko Ko [0H7]=1,8x 10" M => [H*]= Ky [OH7 = 5,5555 x 10 M J M(Ac)¡s > M? + 2 Ac” K,¿ =[M* ]. [Ac]? oa [H*].[Ac7] HAc > Ac +H fo RIP] OR e = [HAC] Unidad de Bioquímica Analítica 20 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo [Ac”],=2 [M7], [Ac” ] + [HAc] =2 [M**] =2[M*] - [H*].[Ac7] [A0" + == a pac 11 e ] Ka [Ac"]? [Ac7]|1+ [H*71_) E E Ka [Ac”] K 14 [Ac”]= ps 2 | 263x000 a ogazat1 to" M 3 [H*] al, 5.5555 x10* 1, Pd A Ka 56x 107 K -14 ¡mej En. 63M = 3,96851 x 107 M TAC IZ (3,9843411 x 107]? 9. HgS <> Ha? (29 + S? jao Kps= 5,0 x 10% S* (a) + H20 <> HS fac) + OH fac) Kor= 8,0 x 10? HS ¡a+ H20 <> H9S far + OH jac) Ks= 1,1 x 107 a) 2[Hg?]+ [H']= 2 [5*]+ [HS] + [OH] b) pH=8,00 > [H*]=10% M=> [OH7]=10* M H9S 5, > Hg? +85 Kps =[Hg%].[8%] (1) E _ _ [HS7].[OH7 ] ST +H0> HS" +0H" Kp, A (2) H,S]. [OH7 HS” +H,0 5 H,S +0H7 Ko A (3) [Hg* 1, =[S7J, [Hg” ]=[H,5] + [HS7] + [5%] Unidad de Bioquímica Analítica 21 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo HS7].K pa 1 AS 18% (2) [HS7].Kp [SF ].Ky, = H d+ = 2 2 2 3 [Hg] OH TT +[S7] (2) y (3) jaj E BUT a [OH7]? [0H] 21 por y | Kóy Ko) Ko, ] Dgo [Hg?] AS apo CEE o o y [OH”]? * [OH”] a [Hg*] 2 Kb Kb Ko, Mm =E8 ES. Ea > e pl +3") [oH=]? [OH7] 1 =F -1 [Hg?" ]= ¡paar Po ano? AE +1) 21090 10. H,CO3<> H*+ HCOs Ka=4.6x 107 HCOr > H*+ CO? K2=44x 101 [H*]= 1004 = 5,01187 x 10% M _IHCOS 11H] meagy AR .[H,C0y] _46x107. [HC0,] “1 [H,C03] [H*] 5,01187x10* =9,1782.[H,C0,] [HCO3 ] =9.1782.[H,C03] <>[H,C03]=0,1089537. [HCO3 ] [005 J1H*] [co?]= Ka, :[HCO3]_44x107*. [HCO5] =877916x10*.[HCO; ] 2 [HCO3] [4*] 501187 x10* . ¿> [HCO; ]=1139,06.[C0?” ] [H,CO, ]=0,1089537. 1139,06.[C07] «> [H,CO,] =124,1048.[C0? ] Unidad de Bioquímica Analítica 22 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N? 4: Titulaciones ácido - base 2 1. Halle el valor de pH y la concentración de ácido sulfuroso (K, = 1.23 x 10 “, Ka = 6.60 x 10 +), hidrógeno sulfito y sulfito en cada una de las siguientes disoluciones: a. Ácido sulfuroso 0.050 M b. Hidrógeno sulfito de sodio 0.050 M c. Sulfito de sodio 0.050 M Respuesta: a. [H»SOs]= 3,06 x 10M; [HSO+]= 1,94 x 10? M; [SOs?]= 6,60 x 10% M; pH 1,71. b. [H»SOs]= 1,03 x 10M; [HSOs]= 4,98 x 107 M; [SO?]= 1,29 x 104 M; pH 4,59. c. [H»SOs]= 8,13 x 103 M; [HSOs]= 8,70 x 105 M; [SO?]= 4,99 x 10? M: pH 9,94. a. Dibuje en un mismo par de ejes las curvas de valoración de 5 ácidos monopróticos, cuyos valores de pK;, son 2, 4, 6, 8 y 10 respectivamente. b. Dibuje en un mismo par de ejes las curvas de valoración de 5 ácidos monopróticos, cuyos valores de concentración son 20 mM, 2 mM, 0.2 mM, 0.02 mM y 0.002 mM respectivamente. 3. Dibuje y describa la curva de valoración de un ácido triprótico. 4. Calcule el valor de pH en el punto de equivalencia para las siguientes titulaciones ácido base y elija de la tabla anexa un indicador adecuado para cada una. Ácido benzoico (pK, = 4.20) 0.01 M con hidróxido de sodio 0.2 M a. b. Aziridina (pK, = 8.04) 0.01 M con ácido clorhídrico 0.2 M c, Acido nítrico 0.01 M con hidróxido de potasio 0.2 M d. Etilamina (pK,= 10.60) 0.01 M con ácido perclórico 0.2 M Indicador Intervalo de viraje Rojo de cresol 0.2 - 1.8 Anaranjado de metilo 3.1 -4.4 Anaranjado de etilo 3.4 - 4.8 Rojo de metilo 4.8 -6.0 p-Nitrofenol 5.6 - 7.6 Púrpura de cresol 7.6 - 9.2 Azul de timol 8.0 - 9.6 Nitramina 11.1 - 12.7 Respuesta: a. pH8,10; púrpura de cresol o azul de timol b. pH 5,02; rojo de metilo c. pH7,00; púrpura de cresol d. 6,30; p-nitrofenol 5. Para titular 10 mL de ácido succínico (H,Su) 0.0617M (Ka, = 6.46 x 10%, Ky = 3.31 x 10%) se tiene en el laboratorio una disolución de hidróxido de sodio 0.0954 M y los indicadores del ejercicio anterior. ¿Qué indicador emplearía para la titulación? Justifique. 6. Se requieren 27.63 mL de una disolución de hidróxido de sodio 0.09381 M para alcanzar el punto equivalente de la titulación de 100.00 mL de una disolución de un ácido monoprótico muy débil. El pH alcanzado en este punto fue 10.99. Calcule el pK, de dicho ácido. Respuesta: pKz 9,69. Unidad de Bioquímica Analítica 25 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 7. a. Calcule el valor de pH de 50.00 mL de una disolución de cianuro de sodio 0.100 M (Ka en = 4.0 x 10%, b. La disolución anterior se titula con ácido perclórico 0.438 M. Calcule el valor de pH del punto equivalente. Respuesta: a pH11,20. b. pH5,24, 8. Calcule el valor de pH de 50.00 mL de una disolución de ácido nitroso 0.100 M después de agregar 0.00, 25.00, 50.00 y 55.00 mL de hidróxido de sodio 0.100 M. ¿Por qué en este caso el valor de pH de la disolución en el punto equivalente no es neutro? Para el ácido nitroso, K, = 7.1 x 107. Respuesta: 2,09; 3,15; 7,92; 11,68. 9. Se tiene un ácido diprótico HA con pKa = 4.6 y pKa> = 9.2. Para titular 10 mL de una disolución 0.1 M de dicho ácido se emplea hidróxido de potasio 0.50 M. a. ¿Qué volumen de KOH se necesita para titular hasta el primer punto de equivalencia? b. ¿Qué volumen de KOH se necesita para titular hasta el segundo punto de equivalencia? Cc. Calcule el valor de pH en los siguientes volúmenes de KOH agregados Vkow (mL) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 pH d. Si tanto el ácido H,»A como el titulante KOH se diluyen 10 veces, los volúmenes empleados en la titulación son iguales pero algunos pH cambian. Calcule los valores de pH para los siguientes volúmenes de KOH (0.05 M) en la titulación de 10 mL de HA 0.01 M. Vkou (mL) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 pH Respuesta: a ¿mL b 4mL ce 2,80;46;69:9,2; 11,03; 12,52. d 3,30:46:6,9:92:10,53: 11,52. Unidad de Bioquímica Analítica 26 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N? 4: Titulaciones ácido — base - RESOLUCIÓN a) H2SOs => H* + HSOs Ka=1,23x 10? HSOr <> H* + S0s* — Ks=6,60 x 10% Para la mayoría de los ácidos dipróticos, Ka+ >> Ka», por lo que se pueden estudiar como ácidos monopróticos con Ka = Kat. H:.503 => H:+ HSOy Co 0.050 ¿ - Co 0,050—x Xx X _[H*].[HSO3]_ x? we 1“ [H,S0,] Cp-X 0050—x > x + Ka.x—0.050.K, =0 Ko ta (Ko, )? -4.1.(- 0,050.K a1 + (Kor) 1) 1940039x10M 2.1 == x= [HSOs]= [H*]= 1,940039 x 102 M > [H2S03] = [H+SOs]o - [HSOs] = 0,050—x= 0,03059961 M _[H*].[S05] " > [SO*]= 6,60 x 10% M [HSO; ] pH= 1,7122 b) NaHSOz > Nat + HSOy El hidrógeno sulfito es una sustancia anfótera, por lo que: _[H7S03].[OH7] Ky _ 1txt0* [HSO3 ] Ko, 1,23x107? HSOs + H20 > H2S0s + OH Ko, =8,13x10% HSOr <> H* + SO: Ka2= 6,60 x 108 Ka, Ko, [HSOz ]+K, . K [H*]= Has Ka MOST 50602 x 105 M > pH= 4,5930 K, +[HSO; ] En estos casos, existe una forma más sencilla para calcular el valor aproximado de pH: Ha PKa, +PKo, — 1,910095 +7,180456 = = 4,5453 2 2 Balance de masa: [HSOry]o = [HSOz] + [SO3*] + [H2503] Unidad de Bioquímica Analítica 27 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución O Y K = = 97 Ex 001-x > x+K,x-001.K, =0 —Ky Ha l(K,)? -4.1.(— 0,01.K y = Hp En Ko) T Es >) 125884610" M x= [0H]= 1,258846 x 10 M 1d [m*]=Lu 0 93783x 07M => pH=810 [OH7] 1,258846x10” Indicador: púrpura de cresol o azul de timo! b) Aziridina (pK== 8.04) 0.01 M con HC10.2 M Az + H> AH Co 0,01 - e 0,01 Cr 4 0,01 En el punto equivalente, el valor de pH lo fija el ácido débil conjugado de la aziridina: HO + AH o Az + Hi0* Ka=9,120108 x 10% Cr 0,01 - - Ceg 0,01 -x Xx Xx PRL e [AzH*] — 001-x > + K,x-001.K, =0 —K,+al(K,? -4.1.(- 0,01.K f= A 5463671107 M x=[H*]= 9,545367 x 10% M => pH= 5,02 Indicador: rojo de metilo c) Ácido nítrico 0.01 M con KOH 0.2 M HNO3 + KOH > KNO3 + H20 En el punto equivalente, el valor de pH lo fija la autoprotólisis del H20: HO <> H+0H => pH=7 Indicador: púrpura de cresol Julio Berbejillo Unidad de Bioquímica Analítica 30 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo d) Etilamina (pKa= 10.60) 0.01 M con HCIO: 0.2 M EINH> + H => ElNH3* Co 0,01 - e 0,01 C; * 0.01 En el punto equivalente, el valor de pH lo fija el ácido débil conjugado de la etilamina: H20 + ElNH3*> ElNH2 + Hi0* Ka=2,511886 x 101 C; 0,01 - Ca 0,01 -x x y K _[EINH,].[H7] * TEINHÍ] 001-x eS xo +K,x—001.K,=0 K tx (K.J?-4.1.(-0,01.K x= ACA r1ra6107 M x=[H]=5,011746x 107M => pH=6,30 Indicador: p-nitrofenol 5. En general, a la hora de valorar ácidos dipróticos orgánicos, es preferible títularlos hasta el segundo punto equivalente, ya que, en este punto, el salto en el valor de pH es mayor que en el primer punto equivalente. Esto se debe a que el valor de pH, luego del segundo punto equivalente, está fijado por el exceso de base fuerte agregado. El valor de pH en el segundo punto equivalente lo fija el succinato (Su*), base débil conjugada del ácido succínico (H2Su). Se debe tener en cuenta que todo el HoSu inicial pasa a Su?, de acuerdo a la siguiente reacción de neutralización: H2¿Su + 20H => Su? + 2 H0 moles de H=Su= 0,0617 M. 10 x 10 L = 6,17 x 10* moles 1 mol de H:Su -—- 1 mol de Su?- 6,17 x 10% moles ---- x => x= 6,17 x 10* moles de Suf- Para calcular la molaridad de Su?- en este punto, se debe tener en cuenta el volumen agregado de agente titulante: 1 mol de H:Su ---- 2 moles de OH: 6,17 x 10 moles ---- x => x= 1,234 x 10 moles de OH" 1,234x107* moles > V o Md S 2 agregadode OH" = 0.0954M =1,293501x 10 L Unidad de Bioquímica Analítica EL. CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6,17x10* moles SM == O 2 6902107? M 710x107 L +12,93501x 107 L Ky 110% , Su+ + HO <> HSu + 0H K yy == =3,021148x107 Ka) 331x107 Co 0,026902 : . Ce 0,026902 - x Xx Xx _[OH7].[HSu”] x? 97 [su] Cox 2 Ko, A 0,026902—x > x + Kp, Xx 0,026902.Kp, =0 —Kp, +4 [(K», )? -4.1.(—0,026902.K», ) fe A NA >" —9.013750x10"* M 21 x= [OH]= 9,013750 x 10% M K daga h (87 Ja =1409416x10"M => pH=8,95 [OH7] 9,013750x10* Indicador: azul de timol 6. Eneste caso, el valor de pH en el punto equivalente lo fija la base débil conjugada, A-, de acuerdo a la siguiente reacción de neutralización: HA + 0H > 4 + HO moles de OH- consumidos = 0,09381 M. 27,63 x 10% L = 2,591970 x 103 moles 1 mol de OH consumido ---- 1 mol de A- generado 2,591970 x 10% moles —- x => x= 2,591970 x 10% moles de A: generados _ 2,591970x10* moles A AA (27,63 + 100,00).10—* L =2.030847 x107? moles A+ HO < HA + 0H Co 0,02030847 > = Ceg 0,02030847 - x Xx X _[OH"]. [HA] __* Ko A [A7] Cp-x Unidad de Bioquímica Analítica 32 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo El valor de pH en este caso coincide con el valor de pKa dado que los moles de ácido y de base conjugada se igualan, obteniéndose de este modo una disolución buffer: moles NO > pH=pKa+log| ——2|=315 molesuyo 2 0 50.00 mL agregados de disolución de NaOH 0,100 M: Este volumen de agente titulante representa el volumen equivalente: HNO» + OH > NO7 + H:0 no 0,100M.0,050L O 0,100 M. 0,050 L n* - - 0,0050 moles 0,0050 moles > —=0,050 M noz — (0,050 + 0,050) L NOz + H:0 <> HNO» + OF Co 0,050 . , Ce 0,050-x x x = 2 14 Kn 20% JANO? ] 22 Ka TO ogastx10"" [NO5 ] Cy-x Ky 74x10* 2 Ky == 0.050—x > +K,.x-0,050.K, =0 —Kpy En l(K,)?-4.1.(-0,050.K, ) A ——————————Q——_—_K_K_KÁKÁÉÁ =8,391743x 107 M 21 x= [OH] = 8,391743 x 107 M —14 1 ]= Lu PO > —g1648x1t0"*M = pH=7.92 [OH] 8,391743x107 55,00 mL agregados de disolución de NaQH 0,100 M: En este punto, el valor de pH lo fija el exceso de base fuerte agregado (5 mL): pisto bli =4761905x10M => [H*]= Ku =2,:1x10"? = pH =11.88 AI ooo + 55,00) ml [0H7] Unidad de Bioquímica Analítica 35 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 9. a) b) En el primer punto equivalente, uno de los dos jones hidrógeno es neutralizado por el agente titulante, de acuerdo a la siguiente reacción: HA + OH => HA: + H:0 moles iniciales de H2A = moles consumidos de OH= 0,1 M. 10 x 10% L = 0,001 moles 0,001 moles > V = E -3 agregado de OH on L (2 mL) En el segundo punto equivalente, los dos jones hidrógeno son neutralizados por el agente titulante, de acuerdo a la siguiente reacción: HA + 20H => A? + 2H0 moles consumidos de OH= 2.(moles iniciales de HA) = 2.(0,1M.10 x 10% L) = 0,002 moles 0,002 moles > V = somo” 4x10*L (4ml) 0,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M: Para la mayoría de los ácidos dipróficos, Kas >> Kaz, por lo que se pueden estudiar como ácidos monopróticos con Ka= Kar. HA > HA + Ho Ka=2 511886 x 10% Co 0,1 - - Cog 0,1-x Xx X HTA] | [HA] Cox 0f-x + Ko x—01.K,, =0 Ko Ea (K.. )*-4.1.(-04.K X= A erzacao M x= [H]= 1,572384x 10% M => pH=2,80 1.0 mL agregado de disolución de KOH 0,50 M: En este punto, se agregó la mitad del primer volumen equivalente, se obtiene de este modo una disolución buffer (H2A/HA:): HA + OH => HA + HO mn 1x10% - - e 5x 10% Meg 9x 10* a 5x 104 Unidad de Bioquímica Analítica 36 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo mobs... - 5110 H=pk + =46 +1 =46 PH = PK, + log molES yA lao 2.0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M: Primer punto equivalente, el valor de pH lo fija la especie presente en disolución, el anfolito (HA). PKa +PKo, 46492 <= E pH 69 3,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M: 2 de los 3 mL se emplearon para neutralizar el primer ión hidrógeno de la especie diprótica, el mL restante reacciona con el anfolito, generándose una disolución buffer (HA/A?): HA + OH > A% + HO no 171x103 e 5x 10% Ma 5x 10% - 5x 104 moles >. 5x10* H= pK, A47.|=92 =9,2 PH= pKa, a eo 4,0 mL agregados de disolución de KOH 0,50 M: Segundo punto equivalente, el valor de pH lo fija la especie presente en disolución, A?. > Q001MOBS —og57x10 > M A (1044).10?L A + HO <> HA + 0H Co 0,07142857 - - Cog 0,07142857 - x X x [OH7J [HAT] xx? K, tx10* [A7] Co=X Ka, 6,309573x10 Ko, =1,584893x10* y? Ko, —__——_—__ 0,07142857 —x 2 > x? + Kpy :x- 007142857. K;, =0 —Kp, Ea [(K,, )? =4.1.(- 0,07142857.K Fm En 0) ( e oss091x10-"M 21 Xx o Ka ta0* E x=[0H]= 1,056091x10%M > [H*]= =———————=9,4468880x10"M => pH=1102 [OH7] 1056091x10* Unidad de Bioquímica Analítica 37 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N?* 5: Disoluciones Amortiguadoras 1. a. ¿Qué masa de bicarbonato de sodio debe agregarse a 4 g de carbonato de potasio para obtener 500 mL de disolución acuosa pH 10.8? pK, (CO? / HCOy) = 10.33 PM (K2COz) = 138.2 g.mol* b. ¿Cuál será el valor de pH de la disolución anterior si se agregan 100 mL de ácido clorhídrico 0.100 M? Cc. ¿Qué volumen de ácido nítrico 0.320 M debe añadirse a 4.00 g de carbonato de potasio para obtener 250 mL de disolución acuosa pH 10? Respuesta: a 0829 b 10,31 co 61,62 mL 2. ¿Qué masa de dihidrógeno fosfato de sodio (PM = 120 g.mol*) se debe agregar a 5 g de hidrógeno fosfato de potasio (PM = 174 g.mol*) para obtener 500 mL de disolución acuosa pH 7.0? (pK¿ = 6.9) ¿Cuál será el valor de pH de la disolución anterior si se agregan 100 mL de ácido clorhídrico 0.100 M? Respuesta: 2,74 q; 6,66. 3. Calcule el volumen de disolución de hidróxido de potasio 0.423 M que debería agregarse a 5.00 g de un ácido diprótico de masa molar 150.08 g.mol* para dar una disolución buffer pH 3. pKa: = 3.036 , pKa2= 4.366 Respuesta: 37,57 mL. 4. El aminoácido Serina tiene dos equilibrios ácido base como se muestra en el esquema, los valores de pk; y pk son 2,19 y 9,21 respectivamente. a Du A Abs pal Jl Ls l == ) e .-. o [ "NH pe r DH OH DH Ser? Ser Ser La masa molar del reactivo comercial más común (Ser) es 105 g.mol* y de ese reactivo se disuelven 5,376 g en 250,0 mL (disolución A). a. ¿Cuál es la concentración total de Serina en la disolución A? b. ¿Cuál es el valor de pH de la disolución A? De la disolución A se toma 1.00 mL, se le agregan 0.50 mL de hidróxido de sodio 0.15 M y el volumen se lleva a 10.0 mL con agua (disolución B). Cc. ¿Cuáles son las concentraciones de Ser y Ser” en la disolución B? d. ¿Cuál es el valor de pH de la disolución B? De la disolución A se toman 3.54 ml, se le agregan 0.15 mL de HNO, 0.01 M y el volumen se lleva a 10.0 mL con agua (disolución C) e. — ¿Cuáles son las concentraciones de Ser” y Ser en la disolución C? f. ¿Cuál es el valor de pH de la disolución C? g. De las tres disoluciones del problema, A, B y €, ¿Cuál espera usted que tenga mayor capacidad amortiguadora? ¿Por qué? Respuesta: 0,2048 M. 57. [Ser]=1,3x 102 M, [Ser]=7,5x 10% M 8,97. [Ser] =1,5x 104M, [Ser]=7,2 x 102 M. 4,87. B a>?PaDS wm Unidad de Bioquímica Analítica 40 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 5. Las disoluciones amortiguadoras funcionan en intervalos de pH limitados por su composición. Á menudo, se intenta incrementar el intervalo de pH útil mezclando dos amortiguadores diferentes en la misma disolución. Tal es el caso del acetato de amonio. pK (CH3COOH/CH3C0O”) = 4.76 pK (NHs*/NHa) = 9.2 a. Calcule la constante del equilibrio que se genera en la disolución: CH¿COOH + NH3 = CH2¿C00" + NHa?. b. ¿En qué intervalo o intervalos de pH es útil una disolución de acetato de amonio como amortiguador? c. Se prepara una disolución con 12 mL de ácido acético 0.3 M, 5 mL de amoníaco 0.1 M y agua suficiente para que el volumen final sea 50 mL ¿Qué pH espera que tenga la disolución? d. ¿Cual será el valor de pH si a la disolución del inciso (c) se le agregan 10 mL de hidróxido de sodio 0.3 M? Respuesta: a 2BxiM b pKrlypk't1l c 381 d. 5,53. Se preparó una disolución amortiguadora de sulfato de amonio ( (NHa)»SO4 ) 0.05 M. a. Calcule la constante del equilibrio que se genera en la disolución: NHy* + SO? <S NH + HSOz. b. Calcule el valor de pH y las concentraciones de las cuatro especies en el equilibrio. pKs( NHa*/NH2) = 9.24 pK, ( HSO¿/SO4”) = 1.99 Respuesta: a 562x10% b. pH546; [NH] = [HSO¿] = 1,68 x 10% M ; [NHé] = 0,09998324 M; [SO?.] = 0,04998324 M. Se tienen dos frascos cada uno de los cuales contiene una de las especies del par ácido base HA/A” cuyo pK, es 7.85. Para averiguar las concentraciones de las sustancias, se hacen dos titulaciones. Para titular 5.0 mL de HA se utilizaron 15.3 mL de hidróxido de sodio 0.0948 M al punto final, mientras que para titular 10.0 mL de A' se emplearon 13.7 mL de ácido clorhídrico 0.184 M al punto final. a. — Calcule las concentraciones de HA y AC. b. En la siguiente tabla, se presentan tres amortiguadores preparados a partir de los frascos de HA, A” y agua destilada. Calcule en cada caso el valor de pH y la concentración del amortiguador. Cc. ¿Cuál de los tres amortiguadores tendrá mayor capacidad tamponadora? Amortiguador 1 1 | In Volumen HA (mb) [3.2 | 4.8 | 25 Volumen A” (mL) | 36 | 1.9 | 29 Volumen final (mL) | 100 | 15.0 | 100 Respuesta: a. — [HA]=0,2901 M, [A-]= 0,2521 M b. — [Amortiguador []= 0,100 M, pH 8,84 ; [Amortiguador II]= 0,1248 M, pH 7,39; [Amortiguador lIJ= 0,1456 M, pH 7,85. €. Amortiguador lll. El par conjugado ácido acético/acetato (CHCOOH/CH¿COO”) tiene una K, = 1.82 x 10% a 25 %C, Usted dispone en su laboratorio de acetato de sodio (CH:COONa) y de una disolución de ácido acético glacial (96% "Jm , densidad 1.048 g.mL*). Describa detalladamente (con cálculo de masa y/o de volumen) cómo prepararía 1 L de disolución amortiguadora CH¿COOH/CH¿COO" 0.1 M pH 4.74. PM (CH¿COOH) = 60 g.mal PM (CH,CODNa) = 83 g.mol* A 5 *C, el pK, del par ácido acético - acetato vale 4.770. a. Calcule el volumen de ácido clorhídrico 0.100 M y la masa de acetato de sodio dihidratado (PM 118.06 g.mol”*) que se deben mezclar a 5 *C para preparar 250 mL de disolución buffer 0.1 M pH 5.00. b. Si usted mezclara lo calculado en la parte a), el valor de pH de la disolución resultante no sería exactamente 5.00. Describa cómo prepararia correctamente esta disolución amortiguadora en el laboratorio. Respuesta: a 92 65mL;295159 Unidad de Bioquímica Analítica 41 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N? 5: Disoluciones Amortiguadoras - RESOLUCIÓN 1. a) [co] H=pK,, + K,, =10,33 p p a + 0 (p a ) de pe 10.8 10,33 =1 1607] =047 > 100% - LLO) _ 2951209 [HCO; ] HCO; moléS;,co, = 9 —= 2894356107? moles 3 138,2 g.mol”* 2,894358x10"? moles de COÍ” > [1005] = ——PE00L de disolución orrárim 2,951209 = MASAaiicoy = 001961471 M . 0,500 L.. 84 g.mol”* =0,823818 y 9,807355 x. 1079 moles b) CO?) | | +. Ho > HCOs 0,02894356 — 0,01 9,807355. 10% + 0,01 K., . [HCO3 1 (472 [HCOy ] _ 4677351 x 107". 0.019807355 — 4890630 x:10" M [co;”] 0.01894356 > pH=10,31 e CO? +. H > HCOz 0,02894356 — x X *x? representa los moles de ácido nítrico consumidos y los moles de hidrógeno carbonato generados [CO5”] [HCO3 ] pH =pK., «w9| ] (pK,, =10,33) 2- LE 10 10,33 = 109 | 1037 |. jog (PEREZ) =-0,33 [HCO; ] x => x= 1.971988 x 107? moles 1.971988 x 107? moles = 6,1625 x 10? L 0,320 M e Vano, = Unidad de Bioquímica Analítica 42 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo f El valor de pH en la disolución C está determinado por el par conjugado Ser* / Ser: [Ser] 0,07235M H=pK,, +1 =249 + log | 907285M_|_ ¿7 id co +0 oooor5 mM g) Ladisolución B presenta mayor capacidad amortiguadora (B) porque el valor de pH cae dentro del rango de pKa2 +1. a) pKa(CHiCOOH/CH:COO) = 4,76 > Ka= 1,737801 x 10% pK' (NHe/NH3) = 9,20 => Ka'= 6,309573 x 10-10 NHz + H* <> NH¿ de Ka CH¿COOH <> CH¿C0O0” + H* Ka CH¿COO0H + NH, <> CH¿C00" + NH¿ K=K, 2750! a a b) Intervalos: pKs+1 y pKs=+1 c) Dado el elevado valor de K, la reacción se desplaza totalmente a la formación de productos: CHiCOO0H + NH3 —> CH3C0O + NH£ inicial 0,072 M 0.07 M a — 12 mL.0,3M 5mt-01M 50 mL 50 mt. final 0,062 M 0,01 M 0,01 M [CH¿COO”] 001 H=pK, + l0g| LE 41 476 + 109 | L% | - 397 a Aa +9 (0.062 d) CH3¡COOH + OH => CH3C0O: + H20 inicíal 0,06 M 005M 833x107M o ce rd: e 50 ml. 0,072 M 10 m..0.3M 50 mL .0.07M 60 mL B0 mL 60 mi final 001M 5,833.10 M [CH,COO”] 5.833 x 10? M =p tel OO Ll 47830 PAVO PRE Ao + om Unidad de Bioquímica Analítica 45 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. a) (NHJ2SO: > 2NHe + SOé 0,05 M 0,100M 0,05 M pKa (HSOs/SO4?) = 1,99 > Ka= 1,023293 x 102 pKa' (NHe/NH3) = 9,24 => Ka'= 5,754399 x 10-10 2 de = 1 SO +H* <> HSO, a Ka NH¡ > NH; + H* Ka - K SO + NHj <> HSO¿ + NH;z Ea K, == =5623413x10* K, Ka SO2 + NH <> HSO£ + NH inicial 0,05M 0,100M - final 0,05-x 0,100—x Xx Xx (Se establece un equilibrio dado el valor de K) e Xx ? K= == (0.05—x).(0100—x) x?—0:15.x+0,005 > K.x?-015.K.x+0,005.K=x? > (1-K).x? +015.K.x-0.005.K=0 1 -0,15.K+,[(0.15.K)? -4.1.(- 0,005. K) á x= = 1676393105 M 2.1 SOs? + NHs* o HSOs + NH final 0,05 -1.676393x 105 0,100— 1,676393 x 105 1.676393 x 10 1,676393 x 105 El valor de pH está dado por cualquiera de los dos equilibrios: q pH = pK,, + log [SOS] = 1,99 + log esca dE = 5,46 s [HSO; ] 1676393x10"" M [NH ] 1,676393x10* M H=pK, +10 =9 2 + t09 | LAR TE e PO d : ] : «10| 0,09998324 M Unidad de Bioquímica Analítica 46 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo HA + 0H" > A + H,0 En el punto equivalente : moles, = moles... =3 Elli Muaon - Viiaon — 0.0948 M.15,3x 10" L =0,2901M Va 5x0 L A + H>H En el punto equivalente : moles ,- = moles, . + 3 E Mia Via _ 0184 M 13,7 x 10 L02521M e V, 10.0x 10? L b) Amortiguador |: Mais Vaca: pe Deo e HA inicial Ha inicial 0,2901 M. 3.2 x 10 L 0,0092832 M —— Maa 100x107 L Mo uo ME es -3 Mos = AZ inicial * "AC inicial EA L 0.090756 M Vaj 100x107? L pH=pK, + d00) 21 =7,85 + lo IMA = 8,84 [HA] 0,0092832 M [Amortiguador []= 0,090756 M + 0,0092832 M= 0,100 M Amortiguador Il : Misión Vis -3 Mama = HA inicial o L 0092832 M Visa final 150x 10% L A 3 Mosa = AT inicial YA pa, AI L — 0.031933 M Vd 15.010 L [A7] 0,031933 M H=pK, + 109 =7,85 + log, |= ió TIT 109 0,092832 M [Amortiguador 1I]= 0,031933 M + 0,092832 M= 0,124765 M Unidad de Bioquímica Analítica 47 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO NY? 6: Gravimetría y precipitación 1. Una muestra de 0.396 g que contiene cloruro de bario dihidratado fue totalmente disuelta en un wolumen total de 50.00 mL. Posteriormente todo el cloruro fue precipitado con una disolución de nitrato de plata y se produjo 0.328 g de doruro de plata. a. ¿Qué porcentaje de la muestra representa el cloruro de bario dihidratado? b. ¿Qué molaridad corresponde al ión bario en la disolución de partida? Cc. ¿Qué masa corresponde al agua en la molécula de la muestra original? PM (AgCl) = 143.32 g.mol* PM (BaCl.2H20) = 244.23 g.mol! PM (H,0) = 18.01 g.mob Respuesta: El 70,57 %. b. 2.291 10M. ec 412x10%g 2. Una muestra de 0.886 g que contiene oxalato de calcio (CaC,0.) fue calcinada a alta temperatura hasta una masa constante que resultó ser de 0.614 g. Calcule qué porcentaje de CaC¿0O, está presente en la muestra. Reacción gravimétrica: CaC¿04 —3 6 (s) + 002 qa) + CO (9) PM (CO) = 28.01 q.mol* PM (CO») = 44.01 g.mol* PM (CaC¿0.) = 128.10 g.mol* Respuesta: 54,60 % 3. Al mentol le corresponde la fórmula molecular C0H200. Una muestra de 0.1105 g que contiene mentol se analiza por combustión obteniéndose 0.2829 g de dióxido de carbono y 0.1159 g de agua. a. — Determine la pureza del mentol en la muestra. b. Determine el porcentaje de oxigeno presente en la muestra. Reacción gravimétrica: CioHa90 + Os == CO» ias + H20 jo PM (C0,) = 44.01 g.mot* PM (H,0) = 18.01 g.mob* PM (CioH200) = 156.27 g.mol* Respuesta: a 90,91 9 b. 9,30% 4. Lasosa para lavar tiene la fórmula molecular Na,COz. « H¿0. Una muestra de 2.558 q de sosa pura, de hidratación desconocida, se calienta a 125 *C hasta obtener una masa constante de 0.948 g que corresponde al carbonato de sodio anhidro. Determine el valor de x. PM (Na,CO3) = 105.99 g.mol* Respuesta: Na:COs-10H0. 5. — Una muestra de 27,73 mg contiene solamente cloruro de hierro (11) y cloruro de potasio. Disuelta en agua, requirió 18,49 mL de disolución de nitrato de plata 0,02237 M para la titulación completa de sus cloruros. Calcule la masa de cloruro de hierro (11) y el porcentaje en masa de hierro en la muestra. PM (Fe) = 55,85 g.mol* PM (FeCla) = 126,75 g.mol* PM (KCI) = 74,55 g.mol* Respuesta: 17,61 mg de FeCh y 27,98 % de Fe. 6. Se disuelve una muestra de 0.410 g de bromuro de potasio impuro en 25.00 mL de agua y se agregan a la disolución 50.00 mL de nitrato de plata 0.0492 N en exceso para precipitar todo el ión bromuro presente en la muestra. De acuerdo al método de Volhard, se requieren 7.50 mL de tiocianato de potasio (KSCN) D.0600 N para valorar el exceso de plata. Calcule el porcentaje de pureza de la muestra original. PM (KBr) = 119.01 g.mol* Respuesta: 58,34 % 7. — Una toma de 0.1719 g de una materia prima determinada que contiene clorato de magnesio se disuelve y todo el clorato se reduce a cloruro con un reductor adecuado; el cloruro resultante se titula con una solución de nitrato de plata 0.1020 M, gastándose 15.02 mL de dicha disolución. Calcule el porcentaje de magnesio en la materia prima analizada. PA (Mg?) = 24.31 g.mol* Respuesta: 10,83 % de Mg. 8. — Para determinar el contenido de cloruro de calcio y de cloruro de hierro (111) en una muestra se procede de la siguiente manera: 0.4000 g de muestra se disuelve en amoníaco diluido y se calienta a ebullición. El precipitado obtenido se caicina, obteniéndose una masa de óxido de hierro (111) de 0.1090 g. 0.6500 g de la misma muestra se disuelve en 100.00 mL, se toma una alícuota de 10.00 mL y se valora con 9.05 mL de nitrato de plata 0.1000 N, formándose clorura de plata, precipitado de color blanco. Calcule el porcentaje de cloruro de calcio y de cloruro de hierro (111) en la muestra. Datos: PM (Fe203) = 159.70 g.mol* PM (CaCl2) = 110.99 g.mol* PM (FeCla) = 162.22 g.mol* Respuesta: 55,36 9% de FeCls y 20,15 9% de CaCla Unidad de Bioquímica Analítica 50 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 1. a) b) REPARTIDO N? 6: Gravimetría y precipitación - RESOLUCIÓN 143,32 g de AgCÍ -— 1 mol 0,3289 — x => X= 2,288585 x 10* moles de AgC! 1 mol de AgCÍ --- 1 molde CF => 2,288585 x 103 moles de CF 1 mol de BaCl.2H30 -— 2 moles de CF x' — 2,288585 x 10* moles de Ct => x= 1,144292 x 10* moles de BaCl.2H20 244,23 g de BaCh.2H20 -—- 1 mol x"— 1,144292 x 10% moles de BaCla.2H>0 > x= 0,279471 g de BaCh.2H:0 0,396 g-— 100 % de muestra 0,279471 g -——x" => x= 70,57 % de BaCh.2H20 en la muestra 1 mol de BaCl.2H20 ---- 1 mol de Ba?* _ 1,144292x10* moles 2 , = 2,288584x10?M B 50x10L => M 1 mol de BaCh.2H20 --- 2 moles de H20 1,144292 x 10% moles --— x > x= 2,288584 x 10* moles de H20 1 mol de H:0 —-—- 18,01 g 2,288584 x 10 moles —- x' > x= 4,121740 x 10? g de H:0 Dos de los tres productos son gaseosos, por lo tanto: 0,886 - 0,614 = 0,272 g de mezcla gaseosa 1 mol de mezcla gaseosa = 1 molde CO2 + 1 molde CO 1 mol de mezcla gaseosa 1 mol de mezcla gaseosa --- 72,02 g x-— 0,2729 > x= 3,776729x 10% moles de mezcla gaseosa 44,01 g.mok de CO, + 28,01g.moF de CO = 72,02 g 1 mol de mezcla gaseosa contiene 1 mol de CO» y 1 mol de CO, par lo que la reacción gravimétrica produjo: Unidad de Bioquímica Analítica 51 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo => 3,776729 x 10 moles de CO» > 3,776729 x 10% moles de CO Tomo uno de los dos productos, por ejemplo el CO»: 1 mol de CO; se produjo a partir de 1 mol de CaC20s > la muestra contiene 3,776729 x 10 moles de CaC:20s 1 mol de CaC20s —-- 128,10 g.moF' 3,776729 x 10 moles de CaC20s — Xx => x= 0,483799 g de Ca»C20s 0,886 g —- 100 % de muestra 0,483799 g — x' => x= 54,60 % de Ca»C:04 en la muestra 3. Lacombustión completa del mentol produce CO» y H20. a) Todoel carbono del CO: proviene del mentol: 44,01 g — 1 molde CO» 0,2829 — x > x= 6,428085 x 10 moles de CO» CroHo00 + 2 0. —5 10C0» (+ 10 H20 (o 1 mol de C10H200 ---- 10 moles de CO» Xx -— 6,428085 x 10% moles de CO» > x'= 6,428085 x 10 moles de C10H200 1 mol de CioHa00 —— 156,27 g 6,428085 x 10 moles ---- x* => x= 0,100452 g de CroH200 0,1105 g -— 100 % de muestra 0,100452 g — x" > x= 90,91 % de CroH200 en la muestra b) El mentol contiene sólo C, H y O. Se sabe que se produjo 6,428085 x 10 moles de CO», por lo tanto el mentol contiene 6,428085 x 10 moles de C. El H del mentol sólo lo contiene el H20 producida, por lo tanto: Unidad de Bioquímica Analítica 52 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 27,73x 103 g — 100 % de muestra 7,759784 x 10% g de Fe -— x” > x= 27,98 % de Fe en la muestra 6. KBr + AgNOz —> AgBr + KNOz3 AgNOs + KSCN => AgSCN + KNOs Uctales aquos = 0.0492 50,00x10*L =2,46x10 7 equivalentes exceso ago, = £Iksow = 0,0600N . 7,50x10"*L =4,5x10* equivalentes e resccionantes Ago, = totales aguos — exceso A9Noz = 2,46x10* -4,5x10"* = 2,01x10* equivalentes 8 resccionantes y anoz = € xa, = 2,01 10 equivalentes de KBr en la muestra Las estequiometrias de las dos reacciones precedentes son 1:1, por lo tanto: eg de KBr= moles de KBr= 2,01 x 10% moles de KBr 1 mol de KBr -—- 119,01 g 2,01 x 10% moles ---- x > x= 2,392101 x 101 g de KBr en la muestra 0,410 g -—— 100 % de muestra 0,2392101 g —-- x"" > x'= 58,343927 % de KBr en la muestra 7. Mg(CiOs)2 se reduce a MgCla MgCh + 2 AgNO3 > 2 AgC! + Mg(NOs)a moles de AgNOs reaccionantes = 0,1020 M. 15,02 x 10% L = 1,532040 x 10% moles 2 moles de AgNOs -—- 1 mol de MgCl> 1,532040 x 10 moles --—-- X > x= 7,6602 x 10 moles de MgClz 1 mol de MgCl» —-— 1 mol de Mg[CIOs)2 —- 1 mol de Mg? —> 7,6602 x 10 moles de Mg?* Unidad de Bioquímica Analítica 55 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 1 mol de Mg?* ——- 24,319 7.6602 x 104 moles ———- x' => x= 1,862146 x 10? g de Mg* en la muestra 0,1719 g — 100 % de muestra 1,862146x 10?g — x" => x= 10,832728 % de Mg** en la muestra 8. A partir de 0,400 g de muestra que contiene CaCt y FeCls, se obtiene 0,1090 q de Fez0s luego de una calcinación: 1 mol de Fe0 —- 159,70 g x —— 0,1090 g => x= 6,825297 x 10* moles de Fez03 Todo el hierro presente en el óxido férrico provino del cloruro correspondiente, por lo tanto: 1 mol de Fe»03 ---- 2 moles de FeCh 6,825297 x 10% moles --- x' => x= 1,365059 x 10* moles de FeCls 1 mol de FeCl; —- 162,22 g 1,365059 x 103 moles -—- x” => x= 0,2214399 g de FeCls 0,400 g — 100 % de la muestra 0,2214399 g ---- x” => x= 55,36 % de FeCls en la muestra A partir de 0,6500 g de la misma muestra disuelta en 100,00 mL, se determinan los cloruros totales mediante una titulación argentométrica en una alícuota de 10,00 mL: Ai ran eq =9.05x10*L.0,1000N = 9,05x10* equivalentes CI” en10 ml de toma Por lo tanto : eg - = 905x107 equivalentes CF tofales en 100 ml de tome eq. =moles = moles + moles _ CI” tofalesen100 mL de toma CI” fotales en100 mL de loma Cl recia Cr caco moles + moles __ =9,05x10* moles _ CP Feciz CT caco CI” totales en 100 mL de toma Unidad de Bioquímica Analítica 56 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo Para determinar los cloruros que aporta el cloruro férrico, se emplean los datos de la muestra de 0,400 g: 0,400 g -—— 1,365059 x 10% moles de FeCls 0,6500 g — x > x= 2,218221 x 10* moles de FeCla en 0,6500 g de muestra 1 mol de FeCl; —- 3 moles de CF 2,218221 x 10 moles --- x' > x= 6,654663 x 10% moles de C! que aporta el FeCls en 0,6500 g de muestra moles. + moles =9,05x107* moles. Cl FeCiz al Cacio E” totales en 100 mi de foma 6,654663x 107? moles + moles =9,05x107* moles _._ Cal CaCio CH lofales en 100 mL de loma => moles _ = 2,395337 x10* moles Ci CaCla 2 moles de CF ——- 1 mol de CaClo 2,395337 x 10 moles --- x”” => x= 1,197668 x 10% moles de CaClz en 0,6500 g de muestra 1 mol de CaCh> --- 110,99 g 1,197668 x 10% moles -— x'” => x= 0,1329292 g de CaCl» en 0,6500 g de muestra 0,6500 g -— 100 % de la muestra 0,13292929 ——x"" => x= 20,45 % de CaCls en la muestra Unidad de Bioquímica Analítica 57 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo Mhosos.7H90 - ÉmgS0g.7H90 _ 0,01256M . 7,98 mL = 9.992901x 10M lora 10,03 mL 4. Meora = mMOleS EorA toyyos = 000x107 L . 9,992901x 107? M = 9,992901x 10? moles MOÍOSEDTA exceso = MOÍBS,,, 2. = 2,06x10* L.0,01256M = 2,58736x10* moles mole: E E Ss 5 -5 > a MOleS Eora rotates — MOÍES EnrA exceso = 999290110 2,58736x10 moles = moles , 2 =7,405541 x10* moles complejo JEDTA—Mi2+ ] en 5 mL de toma +en 5 mL de toma = moles =1,481108x10* moles i2+ en 100 mi. de toma 3 moles de Ni?* -.-- 1 mol de Nis(PO4)2 1481108 x 107 moles —- x > x= 4,937027 x 10% moles de Nis(PO<)2 1 mol de Nis(PO<)> —- 366,068 g 4,937027 x 10 moles -—- x' > x= 0,1807288 g de Nis(PO«)o 0,3265 g — 100% de la sal 0,1807288 g ---- x” > x= 55,35 % de Nis(PO4)2 en la sal. 5. moles = moles. = 0,05881M . 29,64x10"*L = 1743128 x10* moles EDITA liberado (HY9=) 4 moles de HY> —-- 1 mol de B(CsHaje --— 1 molde K* 1,743128 x 10% moles —- x —> x= 4,357820 x 10 moles de K* 250 mL ---- 4,357820 x 10* moles 108 mL —— x' => x= 1,743128 moles de K* en 108 mL de disolución 1 mol de K* --— 39,102 g 1743128 moles —- x” => x= 68,159791 g de K* en 10% mL de disolución (= 108 g de disolución) => 68.16 ppm Unidad de Bioquímica Analítica 60 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. MOÍBS cora jogo, = 50,00x107* L .0,05182M =2,591x 107 moles MOÍES £o7A eycgso = MOlOS,, 7, =5.H1: 107 L . 0,06241M = 3,189151x10* moles + moles + moles [maes (A) complejo [EDTA-Cr*] complejo FEDTA—Mi2+ y] 0 E complejo [EDTA-Fe**] (A) = [moles par + moles ¿at moles y | en so mi; =2,272085x10* moles (1) El cromo se enmascara en una segunda alícuota, por lo tanto: [motes pts E MOÍeS 2. | en so m.=36,28x107*L. 0,05182M =1,880030x10"* moles (2) El hierro y el cromo se enmascaran en una tercera alícuota, por lo tanto: moles». = 25,91x107* L.0,05182M = 1342656107 moles (3) NIF" an50 mi => moles 3, =(1)—(2)=3920550x10* moles Mm ans => moles _ ,. = (2) - (3) =5,373740x10* moles Fe“ ens0 mL 2,272085 x 103 moles ——- 100 % 1,342656 x 10 moles —- x => x= 59,09 % de níquel presente en la aleación 2,272085 x 10 moles -—- 100 % 3,920550 x 10% moles -—- x' > x= 17,26 % de cromo presente en la aleación 2,272085 x 10% moles -—-- 100 % 5,373740 x 10* moles -— x”” > x= 23,65 % de hierro presente en la aleación 7. A partir de la segunda alícuota de 10 mL, se puede determinar los moles de Ca?* ya que el mismo fue precipitado totalmente como oxalato de calcio y finalmente redisuelto para su determinación con EDTA: moles >, = MOS EpTA = 1163x10 7 L.3,474x10* M =4,040262 x10* moles 10x 10% L --- 4,040262 x 105 moles de Ca?* 2L —x => x= 8,080524 x 10 moles de Ca**en 2 L de orina 1 mol de Ca —- 40,08 g 8,080524 x 10 moles -—- x' Unidad de Bioquímica Analítica 61 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo > x= 0,3238674 g de Ca? (323,87 mg) moles, 2 = MOÍESEDTA totajos — MoleS entom complejo [EDTA=Ca?* ] moles a = 26,81x10*L.3,474x107* M-— 4,040262x10* moles Mg?*ento moles 7, = 5,273532 x10* moles Mgó*ent0mL 10x 109 L ---- 5,273532 x 10 moles de Mg? 2L —-x > x= 1,054706 x 10 moles de Mg?*en 2 L de orina 1 mol de Mg -— 24,305 g 1,054706 x 103 moles -— x' > x= 0,2563463 g de Mg?" (256,35 mg) => La muestra de orina corresponde a un paciente normal 8. MOlCSEDTA opayos = 25,00x 10 L .0,0452M = 1,1310" moles —3 dl MOÍES EDT exceso = MOTOS 2, =12:4x10”?L.0,0123M=1,5252x10" moles [maes . o . complejo [EDTA—Zn**] complejo [EDTA—Ni + moles 2 Jensom (A) (A) = [moles gts + moles yl Jr som. =9,7748x10* moles Los moles de Zn** se pueden determinar a partir de los moles de EDTA desplazados: — ma _ -3 E -d MOleS pra deplezaso = MOÍES,, 2, = MOLES, 2, =29,2x10"*L .0,0123M=3,5916x 10" motes. (B) => moles yo, =(A)—(8)=6:1832x10"* moles _ 6,1832x10* moles er ÓN 1,23664x 10M Xx _ 3,5916 x10* moles =7.1832x10 M.. M 2nt+ 50x10L 0 Unidad de Bioquímica Analítica 62 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo (MnO; +8H*+5e" > Mn?" +4H70).2 +1 2+ (H,0, >0,+2H*+207).5 7 7 2 Mn0; +6H* +5H30, > 2Mn** +50, +8 H30 Nhgoo 0,111488 - =0,055744 M ¡ > Mza, = (MO; +8H*+5e7 > Mn? +4H,0).3 +7 ¿+ (Mo** +2.H,0 > M007* +4H" +38" ).5 +3 +6 3 MnOz +5 Mo** +4H* >3 Mn” +5M00%* +2 H,0 3 moles de MnOs --— 5 moles de Mo3* 0,01033 M. 16,43 x 10% L de MnOs -— x > x= 2,828698 x10* moles de Mo* -4 Mnotbdato y ALBO OS e e 25,00 x 10*L € 6 =- D H,¿05 +30H7 > C¿H,/07 +2H,0+2e7 a +2 25 -. —— 4 -3 CoHs206 +30H" + 1 —> C5H1107 +2H,0+3 FF 25,07 +3/07 +20 mn +0 207 +13 >317 E 23,05 E ABONA Se sabe que en el punto equivalente: 2 moles de 5:03* -—- 1 mol de ly 0,528 M. 18,27 x 10% L de S:03? ---- x => x= moles en exceso de ls = 4,82328 x 10 moles moles en exceso de ly = moles totales de ls - moles de ls que reaccionaron con la glucosa Unidad de Bioquímica Analítica 65 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo «> moles de ly que reaccionaron con la glucosa = moles totales de ly - moles en exceso de ly moles de lyque reaccionaron con la glucosa = 0,328 M. 75,00 x 109 L - 4,82328 x 10* moles moles de l+que reaccionaron con la glucosa = 1,1977672 x 10 moles Se sabe que en el punto equivalente: 1 mol de CsH1206 --— 1 mol de ls => 1,1977672 x 10*moles de glucosa están presentes en los 50 mL de disolución => Molaridad de glucosa = 0,3955344 M +6 ba C¿Hg05 +3H30 > 3HC00H +8H*+887 = +2 (Ce +87 >Ce**).8 C¿H¿0, +8Ce** +3H,0 > 3 HCOOH +8Ce* +8H* Cel +e7 > Ce** Fe? > Fe +87 moles totales de Ce** = 0,0837 M. 50,00 x 10% L = 4,185 x 10% moles En el punto equivalente: 1 mol de Ce** --- 1 mol de Fe?* => moles en exceso de Ce** = moles Fe?* = 0,0448 M. 12,11 x 10 L = 5,42528 x 10* moles => moles de Ce**que reaccionaron con el glicerol=4,185 x 10 - 5,42528 x 10*= 3,642472 x 10 moles En el punto equivalente: 8 moles de Ce** -—- 1 molde CaHs0a 3,642472 x 10 moles --- x => x = 4,55309 x 10* moles de CaH80s => masa de C3Hs03 = 4,55309 x 10* moles . 92,093 g.moF* = 4,193077 x 10? g 0,100 g --— 100 % de la muestra 4,193077 x 10*g — x —> x= 41,93% Unidad de Bioquímica Analítica 66 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. MnO; +8H*+5e" > Mn” +4H,0 + “E (Fe? >EFe* +07).5 MnO; +8H* +5Fe?* > Mn? +4H,0+5Fe* equivalentes consumidos de KMnOs= 0,1200 N. 15,00x 103 L =1,8x 10% eq ce sE -3 mor =0,24 = 18x10 "eq E mE 3 e ¿2 = moles + =18x10"" moles La disolución de 1 mol de Fex04 en ácido genera sólo 1 mol de Fe** => 1,8 x 10% moles de Fez0. hay en el meteorito. masa de FezD4 = 1,8 x 10% moles . 231,537 g.moH = 0,4167666 g 0.5009 -— 100% 041676669 — x => x= 63,3533 % Crr0F +14H* +68" > 20r% +7 H,0 +m +6 (Fe? > Fe** +87 ).6 CrO7 +14 H* +6 Fe?* > 2Cr9 +7H,0+6Fe?* 0,1462 g de Fe > 2,617867 x 10 moles de Fe En el punto equivalente: 6 moles de Fe?*---- 1 mol de CraO7? 2,617867 x 10% moles de Fe* — x > x= 4363112 x 10* moles de Cra07? 4,363112 x 10* moles =1,424922x 10"? M 3062 x10*L Micro = Unidad de Bioquímica Analítica 67 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 6. El ión cobre (1) forma un complejo coloreado con la neocupreina el cual presenta un máximo de absorbancia a 454 nm. Dicho complejo puede extraerse con alcohol isoamilico, el cual no es soluble en agua. Suponga que aplica el siguiente procedimiento: 1) una roca que contiene cobre se pulveriza y los metales se extraen con un ácido fuerte. La disolución ácida se neutraliza con una base, y la disolución resultante se lleva a 250 mL. 2) una alícuota de 10 mL de la misma se trata con 10 mL de agente reductor para pasar todo el cobre a ión cuproso, agregándose 10 mL de buffer para mantener el pH en un valor adecuado para la formación del complejo. 3) Se toman 15 mL de esta disolución, se agregan 10 mL de neocupreína y 20 mL de alcohol isoamílico. Luego de agitar fuertemente, las dos fases se separan y el complejo de cobre está en su totalidad en la fase orgánica. Se mide la absorbancia de la fase orgánica a 454 nm en una celda de 1.00 cm. El blanco preparado presenta una absorbancia de 0.056. a. Sila muestra de roca tiene un miligramo de cobre, ¿cuál es la concentración del mismo presente en la fase orgánica? b. Si £ =7.90x 10 M*.cm* para el complejo, ¿cuál será el valor de absorbancia medido? Cc. Sise analiza una roca diferente y se obtiene una absorbancia no corregida de 0.874 ¿Cuántos miligramos de cobre hay en la roca? PA (Cu) = 63.546 g.mol* Respuesta: á. 1.57 x 10M. b. 0,180. c 658m9. El ión nitrito se emplea como conservador para el tocino y otros alimentos, generándose una controversia con relación a su potencial efecto carcinogénico. En una determinación espectrofotométrica de nitrito, se llevan a cabo una serie de reacciones que concluyen con la formación de un producto coloreado con absorbancia máxima a 520 nm. El procedimiento seguido para desarrollar color puede abreviarse de la siguiente manera: 1) a 50.00 mL de la disolución problema que contiene nitrito, se le agrega 1.00 mL de disolución de ácido sulfamilico (reacción 1:1). 2) luego de 10 minutos, se agregan 2.00 mL de disolución de 1- aminonaftaleno (reacción 1:1) y 1.00 mL de disolución buffer. 3) 15 minutos más tarde, se lee la absorbancia a 520 nm en una celda de b = 5.00 cm. Con esta técnica se analizan 3 soluciones: Disolución Volumen y caracteristicas Á 520 A 50 mL de extracto de alimento con cantidad despreciable de nitritos 0.153 B 50 mL de extracto de alimento del que se sospecha tiene nitrito 0.622 E Idem que 8, con el agregado de 10 ul de disolución de NaNO, 7.50 x 107 M_ 0.967 Calcule la absortividad molar del producto coloreado. ¿Cuántos microgramos de nitrito están presentes en los 50.0 mL del extracto de alimento B? PM (NOz) = 46.004 g.mol* qq Respuesta: a 49701.71 Mtcnr. b 469u9 El análisis espectrofotométrico de fosfatos puede realizarse mediante el siguiente procedimiento: a) se coloca la toma de muestra en un matraz aforado de 5 mL y se agregan 0.500 mL de disolución de molibdato de sodio y ácido sulfúrico y 0.200 mL de disolución de sulfato de hidrazina, y se diluye casi hasta el enrase con agua destilada. b) la disolución diluida se calienta 10 minutos a 100 “C, formándose un compuesto azul (ácido 1,2 molibdofosfórico). c) se enfría el matraz, se enrasa con agua destilada y se mide la absorbancia de la disolución resultante a 830 nm empleando una celda de 1.00 cm. a. Al analizar 0.140 mL de disolución patrón de fosfato - KH¿PO, (PM 136.09 g.mol'*) - preparada por disolución de 81.37 mg del mismo en 500.00 mL de agua, se obtiene una absorbancia de 0.829. Un blanco preparado en forma idéntica tiene absorbancia 0.017. Halle la absortividad molar del producto coloreado. b. 0.300 mL de disolución de ferritina (proteína almacenadora de hierro que contiene fosfato) obtenidos por digestión de 1.35 mg de proteina en 1.00 mL de solvente se analiza con este procedimiento, obteniéndose una absorbanda de 0.836. El blanco da una absorbancia de 0.038. Halle el porcentaje en masa de fosfato en la ferritina. PM (PO¿*) = 94.972 g.mol* Respuesta: a 24251 Mem. b. 1,16% Unidad de Bioquímica Analítica 70 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N? 9: Espectrofotometría I - RESOLUCIÓN a) A=-logT=-log (0.45) =0,346787 b) A=zb.c A=Ebc Ad A “s y HE 0,346787. 0,0200M = 0693575 c E Cc 0,0100M T= 104 = 10-1.898575 = 2025 > T=20,25% 15x10% g > == 1,799704 x 10 M 384,63 g.mol”. 5x10* L a M b) moles iniciales = moles finales M.Vi=Mr. Vs A 0,634 == 1625 64M cm” b.c 05000cm.7,80x10* M ce) Azebe <> 2= A 0,427 -5 LA A E 6,965742x10" M E. 1.000cm.6130 M* cm a) c b) moles iniciales = moles finales M.. Vi= Me. Ve 5 Mis M; .V; - 6,97x10" M.10mL =6.97x10—*M v; 1,00 mL c) m=M.V.PM m= 6,97 x 10% M. 5x 10%L. 292,16 g.mol! = 1,018178x 10% g (1,018178 mg) 4. A=-logT As=-log (0,822) = 8,512818 x 107 Az=- log (0,507) = 0,294992 Az cz 0,294992 = 22 222 3465269 A, Cc; 008512818 Unidad de Bioquímica Analítica 71 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo D: a) Mer = b) 100x107? y 53500.mol*.1L = 1.869159x107* M (disolución patrón) 50g.mol”. A partir de la misma, se lleva a cabo una dilución al Ys para la reacción de color: 1,869159x10"* M.10mL = 3,738318x10* M 50 mL > M; = A 0,308 — 0,140 A comegida =Á referencia - Á blanco = EDO <> € a rama ii 99997 Mem” 100cm.3,738318x10 M s — Abroblema corregidta.—— 0,582—0,140 Pa e.b 1.00cm. 4494 M7 cm” - = 9,835336 10 M 9,835336x10* M .50mL = 4,917668x10* M 10mL CoroblemaentOmL = mMOÍeS yyy, = 4,917668x10* M. 0,1001 = 4,917668x 10? moles 1 mol de NH; contiene un mol de N, por lo tanto: mu = 4,917668 x 105 moles . 14,006 g.moF! = 6,887686 x 10 y 4,37 x 10% g de proteina -—- 100% 6,887686 x 10* g e Xx —> x= 15,76% Procedimiento: 1 mg de Cu en 250 mL de disolución (1) De (1), se toman 10 mL y se llevan a 30 mL — disolución (2) — De (2), se toman 15 mL y el complejo se extrae totalmente en los 20 mL de fase orgánica. 250 mL --- 1mg 10mL — x > x= 0,04 mg 30 mL -—— 0,04 mg 15m — x => x= 0,02 mg Estos 0,02 mg de Cu se encuentran disueltos en los 20 mL de fase orgánica, por lo tanto: 2x10* g A A 1,573663x 10" M 63.546 g.mol”". 20x10"L Mo, Unidad de Bioquímica Analítica 72 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N* 10: Espectrofotometría 11 1. Una toma de 25.00 mL de muestra problema que contiene hierro es analizada tratándola con ácido nítrico y haciéndola reaccionar con un exceso de cianuro de potasio para formar un compleja rojo. La disolución se diluye a 100.00 mL y una alícuota de la misma es colocada en una celda de camino óptico variable. Una muestra de referencia de 10.00 mL cuya [Fe**] = 6.80 x 10% M se trata de la misma forma diluyéndose a 50.00 mL y colocándose una alícuota de la misma en una celda de 1.00 cm. La disolución problema da la misma absorbancia que la disolución de referencia cuando se coloca en una celda de 2.48 cm. ¿Cuál es la concentración de hierro en la muestra problema? Respuesta: 2,19 x 104 M. 2. La absorbancia de nitrato de cobalto (Co(NOx)») y nitrato de cromo (Cr(NOs)) son aditivas sobre el espectro visible. Se decide analizar una disolución que contiene ambos compuestos. Para ello se escoge dos longitudes de onda: 400 y 505 nm y se emplea una celda de 1 cm para el ensayo. Los resultados son los siguientes: A 400 = 1.167 A sos = 0.674 Co? CA ¿0 0.530 15.2 Lp 5.07 5.60 Calcule las concentraciones de cromo y cobalto en la mezcla problema. Respuesta: [Cr] = 7,50x 10M; [Co*]= 5,01 x 10M 3. Se desea analizar una muestra que contiene los analitos A y B. En el laboratorio se dispone de disoluciones patrón de ambos analitos de concentraciones exactamente conocidas. Luego de un proceso de preparación para el análisis en que la muestra es diluida al décimo, 1 mL de la misma se mide a 425 nm y a 580 nm en una cubeta de 1.00 cm de camino óptico, obteniéndose los datos de la tabla 1. Los estándares de laboratorio se someten al mismo procedimiento. Los resultados obtenidos aparecen en la tabla II. Determine la concentración de A y B en la muestra. TABLA 1 (MUESTRA: Longitud de onda | Absorbancia 425 nm 0.095 580 nm 0.301 TABLA 11 (DISOLUCIONES PATRÓN) Analito | Molaridad (M) | Longitud de onda | Absorbancia A 0.0992 425 nm 0.545 580 nm 0.125 B 0.1023 425 nm 0.227 580 nm 0.823 Respuesta: [A]= 2,33 X-102 M:[8]= 3,71 X-10 M. 4. La transferrina (PM 81000 g.mof*) y la desferrioxamina B (PM 650 g.mol*) son compuestos incoloros capaces de unirse al Fe** formando complejos coloreados en relación 1:2 y 1:1 con longitudes de onda máximas de absorción a 470 nm y 428 nm respectivamente. La absortividad molar de estos dos compuestos formando complejos con hierro viene dada a dos longitudes de onda diferentes: £ [M* cm] (nm) | transferrina-2 Fe(UT) | desferrioxamina-Fe( 111) 428 3540 2730 470 4170 2290 a. Una disolución de transferrina presenta absorbancia de 0.463 a 470 nm en una celda de 1.00 cm. Calcule la concentración de transferrina en mg.mL* y la de hierro en gm”. b. Poco tiempo después de agregar desferrioxamina (la cual diluye la muestra) la absorbancia a 470 nm es de D.424 y a 428 nm es de 0.401. Calcule el porcentaje de hierro que se halla complejado con transferrina y desferrioxiamina. PA (Fe) = 55.847 g.mol” Respuesta: a 8,99 mgmL*;1240gmi1 b. 73,65 % complejado con transferrina ; 26,35 % complejado con desferrioxamina. Unidad de Bioquímica Analítica 75 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo 5. Los espectros mostrados en la figura corresponden a disoluciones de MnO.' 1.00 x 10% M, Cr,0,* 1.00 x 10% M y una mezda de ambos de composición desconocida. a T T T T T T T 0.3 b 0 al A er” ¿2 Mistura 8 dl y ( Sos A 3 Al A Ñ 03 xo E A Cr 07 A 2 1 ,, A a A ee” La M pe jo 250 300 350 400 450 500 550 — 600 650 Wavelengtn (nm) En la tabla se muestran las absorbancias obtenidas a diferentes longitudes de onda, halle la concentración de cada especie en la mezcla. 2 (nm) MnOz patrón Cr07 patrón Mezcla 266 0.042 0.410 0.766 288 0.082 0.283 0.571 320 0.168 0.158 0.422 350 0.125 0.318 0.672 360 0.056 0.181 0.366 Respuesta: [C1:0/2]= 1,78 x 104 M; [MnO,]= 8,14 x 10M. 6. Los espectros infrarrojos (IR) suelen registrarse en términos de porcentaje de transmitancia de forma que tanto las bandas débiles como las fuertes caigan dentro de escala. En la siguiente figura se muestra el espectro IR de los compuestos A y B en una región próxima a los 2000 crr*. 100 — A ] T E O 3 sal- | / | E | Be 5 40 Y lla E lr 2022 YU > 20l cm? 130993 em”* ELLE 2100 2 000 1900 Wawenumber (cm?) Wavenumber Pure A Pure B 2.022 cm? 31.0% T 97.4% T 1999 cm” 79.7% T 20.0% Y Note que la absorción corresponde a un pico hacia abajo en este caso. Los espectros fueron tomados usando celdas de 0.00500 cm de espesor y una disolución 0.0100 M de cada compuesto. Una mezda de A y B de composición desconocida produce una transmitancia de 34 % a 2022 cm* y de 38.3 % a 1993 cm”? empleando la misma celda. Encuentre las concentraciones de A y B. A (cr) 2022 1993 31.0% T 79.7% T 97.4 Y% T_20.0% T A pura B pura Respuesta: [AJ= 9,11 x 10% M; [B]= 4,67 x 102 M. Unidad de Bioquímica Analítica 76 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo REPARTIDO N? 10: Espectrofotometría 11 - RESOLUCIÓN 1. Ladisolución de hierro (III) de referencia se diluye al “5: —d m, MY - 880x107 M 10 _ y 26 9-4 pp v, 50mL Amustioprilómscñiótni: = Amestaderitoranciacaidía. $ E-ZABOML po proiiemamnióini=8-1000m:136x10*M 1,00cm .1,3610—*M = 5,483871x 10 M 2,48cm Ce problemaent00 mL = 5,483871x10* M.100 mL =2,193548x10*M 25mL Cra problema enla muestra original (25m1) = A =A +A mezcla 400 nm Co2+ 400 nm Crd 400 nm A =A +A | mezcla 505 nm Co** 505 nm cr +05 nm A =E Te +e Te mezcla 400 nin Co2+ 400 nm Ca?+ Cr?+ 400 nm erá+ LE +e d+ A =£ En | mezcla 505 nm = € cr 505 am Cr Co? 505 nm Cp++ 1,167 -0,530.0, 1167 =0,5301.0 y, +12 TC 2 DO . —_—__ d Cr Cr 15.2 [0.674=507.1.0, 7, +560.1.0,,5, 1,167 —0,530.0 5 0874=507.0, 7, +5,60, —— 15,2 > 0,674 = STC 2 + 0,4299474 — 0,1952632.0 2, > 0,674 = 4 BTATST Cos +0,4299474 C.2+= 5,01x10M C.3+ =7,50x10*M 3. En primer lugar, a partir de los datos de la Tabla Il, se deben calcular los valores de las absortividades molares de A y de B a 425 y 580 nm: Ago5nma 0,227 . Haz OO 8964 M7 tem” 4250mg =p Cg 100cm.0,1023M Unidad de Bioquímica Analítica TT CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución Julio Berbejillo A _ 4 . M0 patrón AnmOzpatrón = Eo; -b.100x10 O DE mo 100x107 A rr O PO 1 0 parón = E cor 9% Ecaor = 100x107* Sustituyo en (1): Amero = Prensas * 100x107 "00% "q 00x10 tos Divido entre A MO¡ patrón A E dE A p- Cc E mezcla - Cr,07 Cr¿07” patrón MnO y (y=mx+ b) pá 1,0010 Arno man T00x107* y Xx Se debe medir a diferentes longitudes de onda los valores de absorbancia de la ecuación anterior. A partir de la pendiente (m), se obtiene la concentración de dicromato en la mezcla desconocida. A partir de la ordenada en el origen (b), se obtiene la concentración de permanganato. 2 (nm) Ano; patrón Acro? =palión Ameca 266 0.042 0.410 0.766 288 0.082 0.283 0.571 320 0.168 0.158 0.422 350 0.125 0.318 0.672 360 0.056 0.181 0.366 A Y, = pum Kiss EA Xx Xx Yi MAQg patrár MNOZ patrón 18,2381 9,7619 95,2947 | 178,0385 6,9634 3,4512 119108 | 24,0321 2,5119 0,9405 0.8845 | 2.3624 5,3760 2,5440 6,4719 | 13,6765 6,5357 3,2321 10,4465 | 21,1240 z 39,6251 19,9297 125,0084 | 239,2335 A partir del método de los mínimos cuadrados, se obtiene: D=YE(x?).n-[E(x,JP' (Ex )a-(2xz1) D m= =1,783861 c ergod> + = 1783861 == 1 —_ 100x10* 20 , =1783861x10"*M Unidad de Bioquímica Analítica 30 CIN - Facultad de Ciencias Ejercicios de Química Analítica con Resolución EJe)-2)6) D h= = 0,814655 Cc El MO e =8,14655x 10M > 0,814655 = 100x107 M4 Julio Berbejillo 6. Eneste último caso, los espectros de estas dos sustancias están bien resueltos por lo que el análisis de sus concentraciones en la mezcla es el habitual: Número de onda (crr!) | A=-logT 2022 1993 | Ada | Aros Apura | 310% T | 79.7% T |0,509| 0.099 B pura | 97.4% T | 20.0%T [0,011|0,699 Mezcla| 340 %T | 38.3%T [0,469| 0,417 1 Eo y =D 00008 =10180 Mem” a022emia — b.ch 0,00500cm.0.0100M Aeon"! Es y EE 008 =1980 Mem” tesgcaa — b.cp 0/00500cm.0.0100M Angol E y RA gan =220M "cm" 202emle — b.cg 0.00500cm.0,0100M A 1 E y =P E nn = 13980 Mm” sessca — b.cg 0,00500cm.0.0100M mezcla 20020"! 2092cm! +A 1 A 20220 BB Amezcta19930n"! O g93 em! y E 1 ooo A 4=£ 1 .0,00500.C a TE mezcla 1903 cn 1003cm A 1 mezcla2022cm” cm 0,417 =1980. 0,00500.. Cc, +13980. 0.00500.. Ca 0,469 —50.9.Ca ] >0417 =99.04 +699| 11 <>0,417 =9,9.c 4 + 29,802818 — 3234,463636.C y Ca =9,113115x10M Cg = 4,674969x10*M Fin 0,469 = 10180 . 0,00500 .c, +220.0,00500.Cg <> Cp = 4 0,00500.c4 +E.... 4 .0,00500.Cg A 2022cm "BB 1, :0.00500.cg 0,469 — 50.9.0, 11 Unidad de Bioquímica Analítica 81 CIN - Facultad de Ciencias