Código-Materia: 26008 - Análisis Químico y Laboratorio Requisito

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES
Código-Materia:
Requisito:
Programa – Semestre:
Período académico:
Intensidad semanal:
Créditos:
26008 - Análisis Químico y Laboratorio
Química general (26000) o Quimica General 2 (26102)
Biología, Química y Química Farmacéutica – 3er semestre
2016-2
4 horas + 4 de laboratorio
4
Descripción
Este curso brinda los principios teóricos y prácticos de la química analítica clásica e introduce al
estudiante en el manejo de datos originados en mediciones experimentales. Se hace una
presentación rigurosa del equilibrio químico y de los factores que lo alteran. Se hace una breve
introducción a las determinaciones gravimétricas. Se discutirán en detalle las distintas
titulaciones clásicas y la información que puede obtenerse de una curva de titulación.
Objetivos
General:
Adquirir los conocimientos generales de los métodos analíticos químicos tradicionales y la aplicación de
los mismos, de tal manera que permitan desarrollar habilidades para la investigación, resolución de
problemas y toma de decisiones. Identificar las diferentes técnicas de análisis químicos así como los
equipos que se utilizan en los laboratorios de análisis químico, Identificar la metodología para la toma de
muestras en el análisis químico. Reconocer la exactitud y precisión de los datos experimentales mediante
la aplicación de métodos estadísticos. Resolver problemas analíticos de forma cuantitativa. Aplicar los
sistemas de equilibrio en el análisis cuantitativo. Reconocer el efecto de los electrolitos en el equilibrio.
Realizar cálculos mediante el manejo sistemático del equilibrio para la resolución de problemas. Realizar
cálculos aplicando el análisis gravimétrico. Describir la teoría y la práctica del análisis volumétrico,
incluidas la volumetría acido-base y la volumetría redox, describir la interacción de la radiación con la
materia y aplicarlo al análisis químico. Identificar las técnicas espectroscópicas básicas incluidas la
espectroscopia UV-VIS e IR describir e identificar las principales técnicas de separación principalmente
la cromatografía liquida, gaseosa y la electroforesis capilar.
Igualmente, la parte práctica de este curso le permitirá al estudiante el realizar análisis químico de
deferentes tipos muestras reales, Preparara muestras, realizar muestreos, Disolver y descomponer
muestras para el análisis químico.
Terminales:
Al finalizar el semestre el estudiante estará en capacidad de:
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Explicar cuál es la importancia del estudio de la química analítica para cualquier profesional del
área de la química.
Aplicar los métodos estadísticos para juzgar la calidad de los resultados analíticos.
Explicar el comportamiento fundamental de especies químicas en disolución acuosa homogénea.
Con base en la ley de acción de masas, la ley de Nernst y mediante el uso de tablas de
constantes del equilibrio, identificar el sentido de desplazamiento de cuatro tipos de equilibrio en
disolución (ácido-base, complejación, precipitación y oxido-reducción).
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Evaluar mediante cálculos algebraicos, las concentraciones de las especies químicas presentes
en disoluciones de electrolitos fuertes y débiles
Efectuar los cálculos correspondientes y aplicaciones de las titulaciones ácido-base en los
métodos analíticos.
Evaluar mediante gráficos, las concentraciones de las especies químicas presentes en los
equilibrios ácido-base.
realizar los cálculos implicados en las titulaciones de formación de complejos y precipitados.
Aplicar el equilibrio de oxidación-reducción en los métodos volumétricos de análisis químico.
Realizar los cálculos implicados en las determinaciones analíticas efectuadas por métodos
gravimétricos
Explicar los fundamentos de las técnicas cromatográficas, de electroforesis y espectroscópicas
Disolver y descomponer diferentes tipos de muestras
Aplicar las técnicas de muestreo para la toma de muestras ambientales.
Específicos
De formación académica:
Unidad 1: Introducción
 Explicar el papel de la química analítica y su relación con las diferentes ciencias
 Identificar los criterios para la elección de un método analítico.
 Describir la diferencia entre muestra y analíto,
 Describir varios métodos para la calcular los resultados en un análisis cuantitativo.
Unidad 2: Error experimental
 Identificar las cifras significativas, diferenciar sistemático de error aleatorio y precisión de
exactitud,
 Describir límite de confianza
 Realizar el tratamiento de datos dudosos
Unidad 3: Equilibrio químico
 Calcular las concentraciones de las especies en la condición de equilibrio en una serie de
reacciones químicas
 Escribir las expresiones de las constantes de equilibrio de las reacciones en estudio (acido-base,
de precipitación, de complejación y de óxido-reducción)
 Describir y aplicar el concepto de actividad
 Identificar y describir el efecto del ion común
 Identificar la fuerza iónica en los equilibrios iónicos
 Indicar las características de los electrolitos débiles y los electrolitos fuertes.
 Evaluar el porcentaje de conversión de una reacción.
 Realizar cálculos que involucren equilibrios simultáneos.
 realizar balances de masa y balances de carga para el manejo sistemático del equilibrio.
Unidad 4: Análisis gravimétrico
 Describir el proceso de precipitación
 Explicar las propiedades de los precipitados y de los reactivos precipitantes
 Describir los términos: absorción, adsorción, agente desecante, coloides, calcinación, digestión
de precipitados, cenizas.
 Describir cada uno de los pasos de las determinaciones analíticas gravimétricas.
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Describir los métodos de filtración, calcinación y pesada
Identificar las aplicaciones de los métodos gravimétricos.
Unidad 5: Introducción al análisis volumétrico
 Describir los Fundamentos y la clasificación de los métodos volumétricos.
 Identificar, los patrones, Punto de equivalencia y final en los métodos volumétricos,
 Describir los métodos de detección del punto final de una valoración
 Realizar cálculos basados en el análisis volumétrico.
Unidad 6: Volumetrías de neutralización
 Definir ácidos fuertes y débiles
 Realizar cálculos de pH a partir de los datos de las titulaciones ácido-base (de ácidos fuertes con
bases débiles y viceversa, de ácidos y bases fuertes, de ácidos y bases polifuncionales)
 Construir curvas de titulación ácido-base.
 Utilizar la ecuación de Henderson-Hasselbalch para el cálculo de pH de las soluciones.
 Explicar el uso adecuado de los indicadores en las titulaciones ácido-base.
 Describir las propiedades de las soluciones amortiguadoras.
 Describir los métodos utilizados para establecer los puntos de equivalencia en las titulaciones
ácido-base.
 Identificar las características que deben reunir los Indicadores ácido-base.
 Seleccionar aplicaciones de métodos volumétricos para reacciones de neutralización
(determinaciones de ácidos, bases, carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos, entre otros.)
Unidad 7: Volumetrías de precipitación
 Identificar los diferentes analítos que se pueden determinar por volumetría de precipitación
 Realizar curvas de valoración por precipitación,
 Identificar y describir los métodos argentométricos,
 Distinguir las diferencias entre los métodos de Mohr, Fajans y Volhard.
 Realizar cálculos de: solubilidades de compuestos iónicos poco solubles, a partir de su Kps, Kps
a partir de datos de solubilidad, predicción de formación o no formación de precipitados a partir
de los datos de Kps y de producto iónico
 Describir la precipitación fraccionada.
Unidad 8: Volumetrías de formación de complejos
 Definir los términos: complejo, ligando, quelato, constantes de formación condicional,
 Calcular concentración de metales en agua.
 Graficar curvas de titulación con EDTA.
 Describir e identificar los acomplejantes auxiliares, agentes enmascarantes y sus aplicaciones.
 Resumir las características que deben reunir los Indicadores químicos para las titulaciones
complejometricas
Unidad 9: Volumetría de Oxido reducción:
 Definir los conceptos de oxidación- reducción y establecer las semirreacciones de oxidaciónreducción de sistemas en equilibrio.
 Identificar los conceptos básicos de electroquímica,
 Identificar y describir las celdas galvánicas, los potenciales estándares,
 Realizar cálculos mediante la ecuación de Nernst,
 Calcular la constante de equilibrio en una reacción redox empleando la relación entre potencial
estándar y la constante de equilibrio.
 Graficar curvas de valoración de óxido-reducción
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Describir los diferentes métodos para la detección del punto final en una valoración redox.
Identificar los indicadores redox, los Reactivos auxiliares oxidantes y reductores
Describir las aplicaciones de la volumetría redox. Realizar los cálculos involucrados en las
reacciones de oxidación reducción de agentes reductores como el Hierro II y el Tiosulfato de
Sodio.
Resolver problemas que impliquen cálculos químicos en los métodos volumétricos de oxidación
reducción de los siguientes compuestos: Permanganato de Potasio, Cerio IV, Dicromato de
Potasio, Bromato de Potasio y reactivo de Karl Fischer
Unidad: 10 Introducción a las técnicas instrumentales de análisis
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Identificar los métodos ópticos de análisis, los instrumentos y sus componentes
Identificar las aplicaciones de los métodos de espectroscopia atómica y molecular
explicar los fundamentos de las técnicas de separación cromatográficas
Identificar los componentes de un cromatógrafo de gases y uno líquido.
Explicar los fundamentos instrumentación de la electroforesis capilar, la instrumentación y
sus aplicaciones.
De formación en valores y capacidades:
Al terminar el curso cada estudiante habrá tenido la oportunidad de reflexionar sobre los siguientes
valores, así como de desarrollar estas capacidades:
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La perseverancia y la autonomía, resolviendo los ejercicios propuestos en cada tema de estudio.
La capacidad crítica para poner a prueba las teorías científicas a nivel teórico o experimental.
La curiosidad intelectual y la capacidad de análisis, tratando de explicar los resultados teóricos y
experimentales y la relación entre estos, así como la aplicación o extensión de los conceptos en
otros campos científicos o tecnológicos.
La responsabilidad, mediante el cumplimiento en las fechas de entrega de los trabajos e informes
de laboratorio, cumplimiento de las normas de higiene y seguridad en el laboratorio.
La honestidad, al reportar los resultados de la práctica sin ninguna alteración independiente de si
el experimento funcionó o no.
El respeto por la naturaleza, evitando la contaminación ambiental al no verter en los desagües los
residuos de los experimentos.
La capacidad de trabajo bajo presión, ya que la práctica de laboratorio debe terminarse en un
tiempo determinado para poder reportar la totalidad de sus resultados.
Metodología
Los temas se desarrollaran durante el semestre siguiendo la metodología del aprendizaje activo. Tal
como está planificado en el programa del curso, al final de la clase el profesor asigna las lecturas y tareas
que el estudiante debe preparar para la clase siguiente.
Al comienzo de la clase el estudiante presentará una comprobación de lectura corta o entregará la tarea
que le haya sido asignada. Los días que se hayan programado quices no habrán comprobaciones de
lectura.
En todas las clases, parte del tema a cubrir será expuesto por uno de los estudiantes durante 5 a 10
minutos, el profesor presentará la asignación del tema al comienzo del semestre.
En la hora semanal de tutoría un monitor le ayudará a los estudiantes a aclarar las dudas que tengan.
Igualmente, los estudiantes tendrán la oportunidad de traer sus dudas a los profesores durante las dos
horas semanales de atención a los estudiantes. La hora de tutoría y las dos horas de atención a los
estudiantes serán acordadas entre el profesor, el monitor y los estudiantes en la primera clase.
Análisis químico y laboratorio
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Actividades del estudiante
Antes de la clase:
El estudiante deberá preparar los temas asignados por el profesor, lo que incluye:
 Estudiar el material asignado en la programación del curso, tanto para la clase teórica como para
el laboratorio.
 Buscar información sobre los cuidados que se deban tener con los reactivos, equipos,
instrumentos y procedimientos involucrados en las prácticas de laboratorio.
 Resolver las tareas, preguntas y ejercicios contenidos en el material del curso (teoría y
laboratorio) y lo asignado adicionalmente por el profesor durante el semestre.
 Asistir a las secciones de monitoria o tutoría, si requiere algún apoyo adicional.
De ninguna manera se considera que se ha preparado la clase solamente leyendo el material a la
carrera, poco antes de entrar al salón o al laboratorio.
Durante la clase:
El estudiante deberá:
 Plantear las dudas que le quedaron durante su proceso de estudio del tema a tratar.
 Participar activamente en las actividades de la clase de acuerdo con los temas desarrollados
durante la misma.
 Trabajar en la solución de los problemas y ejercicios propuestos.
 Presentar en su turno la exposición corta sobre el tema asignado por el profesor.
 Cumplir a cabalidad con las normas de seguridad en el laboratorio.
 Realizar la práctica de laboratorio correspondiente siguiendo las instrucciones de la Guía de
Laboratorio de Química que se encuentra colgada en moodle.
 Elaborar un pre-informe al final de la práctica de laboratorio, según lo requiera el profesor.
Después de la clase:
El estudiante deberá:
 Establecer las relaciones entre los temas tratados en la clase y el conocimiento previamente
adquirido.
 Analizar los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio e integrarlos con los conceptos
adquiridos en la clase teórica.
 Realizar las tareas definidas en la clase, incluyendo el desarrollo de ejercicios, consultas y otras
actividades asignadas.
 Realizar el informe de laboratorio, después de la práctica realizada, según los lineamientos y
requerimientos dados por el profesor.
 Asistir a las secciones de monitoria o tutoría, si requiere algún apoyo adicional.
Evaluación
La evaluación tiene dos componentes, uno relacionado con la parte teórica y otro con la práctica.
Nota teórica (NT)
Valor porcentual
Unidades que
incluye
Primer examen
25%
1,2,3 y 4
Segundo examen
25%
5, 6 y 7
Evaluación
Análisis químico y laboratorio
Fecha en la que
se realizará
martes, 06 de
septiembre
de
2016
martes, 04 de
octubre de 2016
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Tercer examen
25%
8, 9 y 10
Nov 21 a Dic 3
martes, 09 de
agosto de 2016
martes, 23 de
agosto de 2016
5 pruebas cortas (quices)
10%
Definidos por el
profesor.
jueves, 22
septiembre
2016
de
de
jueves, 13 de
octubre de 2016
jueves, 03
noviembre
2016
Exposición de una sección del
tema
5%
Definidos por el
profesor.
Actividades de comprobación
de preparación previa
10%
Al empezar la
clase
Nota final parte teórica
100%
de
de
Definidos por el
profesor.
Todas las clases
en las que no
haya quiz.
Nota laboratorio (NL)
Evaluación
Valor
porcentual
Prácticas que incluye
Sesión en la
que se
realizará
1. Determinación
gravimétrica de
sulfatos en cemento y
de hierro en una
muestra problema
Informes de laboratorio
completo (total informes 3)
30%
2. Análisis de cloruros,
Curvas de titulación
ácido-base y
Soluciones
amortiguadoras
3.
Análisis químico y laboratorio
Definidos por el
profesor.
Determinación del
contenido de
Hipoclorito sódico en
un producto comercial
y el contenido de yodo
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en un antiséptico
bucal y Demanda
química de oxígeno
Trabajo en el laboratorio
Cuaderno de laboratorio
Actividades de
comprobación de
preparación previa
Nota final laboratorio
20%
20%
Todas
Todas
Todas
Todas
30%
Al empezar la clase
Todas
100%
Nota final (NF)
La nota final (NF) se calcula de la siguiente manera:
NF = 0.7*NT + 0.3*NL
Bibliografía
D. A Skoog, D.M. West, F. J. Holler, S.R. Crouch, Fundamentos de Química Analítica,
Octava edición, Thomson. 2004


R.A. Day, A.L. Underwood, Química analítica cuantitativa, 5ta edición, Prentice
Hall.
Daniel Harris. Quantitative Chemical Analysis. Octava edición.

Rubinson, Rubinson. Química Analítica Contemporánea. Pearson Educación, 1ra.
edición, 2000.

Harvey David. Química analítica moderna.
Análisis químico y laboratorio
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APENDICE:
PRÁCTICAS DE LABORATORIO
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Introducción al laboratorio de análisis químico
Determinación gravimétrica de sulfatos en cemento y de hierro en una muestra problema
Determinación de ácido acetil salicílico en aspirina y determinación de la acidez en un vino
Análisis de cloruros
Curvas de titulación ácido-base
Soluciones amortiguadoras
Determinación de carbonatos y bicarbonatos
Determinación del contenido de Ca y Mg en una muestra problema
Determinación de nitrógeno total en muestra de harina de leguminosas y/o cereales por el
método de Kjeldahl
10. Determinación del contenido de Hipoclorito sódico en un producto comercial y el contenido de
yodo en un antiséptico bucal
11. Demanda química de oxígeno
Análisis químico y laboratorio
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