ESCUELA POLITCNICA SUPERIOR DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA

Titul

Espe

HIE

Curs

FUN

CUADERNO DE PRCTICAS YSEMINARIOS

acin:

INGENIERA TCNICA AGRCOLA. Plan: 2000

cialidades:

ORTOFRUTICULTURA Y JARDINERA NDUSTRIAS AGRARIAS Y ALIMENTARIAS XPLOTACIONES AGROPECUARIAS

o 1, Asignaturas:

Joaqun A. Urda Cardona Jos Antonio Snchez Prez

Asterio Snchez Mirn Luis Esteban Cerdn

QUMICA yDAMENTOS QUMICOS DE LA INGENIERA

ii

NDICE Pg.

Prlogo.

Seminario 1: Nomenclatura de Qumica Inorgnica 1

Seminario 2: Nomenclatura y formulacin de Qumica Orgnica 11

Seminario 3: Formulacin y Nomenclatura de Compuestos de Coordinacin 19

Objetivos de las prcticas 29

Normas generales de trabajo en el laboratorio. 29

Material de uso ms corriente en el laboratorio 30

1 Prctica: Separacin de los componentes de mezclas 35

2 Prctica: Determinacin del contenido de una sustancia por espectrofoto-metra

41

3 Prctica: Separacin de colorantes por cromatografa de adsorcin 47

4 Prctica: Entalpas de reaccin. Ley de Hess 53

5 Prctica: Determinacin del grado de disociacin de un electrolito mediante ebulloscopa

59

6 Prctica: Estudio de la velocidad de una reaccin 67

7 Prctica: Preparacin de disoluciones valoradas. Volumetra cido-base. Curvas de valoracin

73

8 Prctica: Calidad agronmica de las aguas de riego. Contenido en sales. Anlisis cuantitativo de aniones

85

9 Prctica: Anlisis cualitativo y cuantitativo de compuestos orgnicos. Analizador elemental (C, H, N, S)

95

iii

iv

PRLOGO

Este cuaderno se ha preparado para las prcticas de Fundamentos Qumicos y de Qumica de las especialidades de Hortofruticultura y Jardinera, Explotaciones Agropecuarias e Industrias Agrarias y Alimentarias, del primer curso de los estudios de Ingeniera Tcnica Agrcola, con un nmero de crditos de 7,5 a desarrollar en un cuatrimestre, de los cuales 3 sern crditos prcticos.

No tiene ni mucho menos pretensin de Manual de Prcticas. nicamente la de facilitar el trabajo a los alumnos, ya que somos conscientes de la heterogeneidad en la procedencia de los mismos en este primer curso y, por tanto, consideramos que con el cuaderno aprendern mejor y ms fcilmente cuando comprendan, desde su propia perspectiva, la naturaleza y la importancia del tema que se estudia.

En este cuaderno se plantean los objetivos y fundamentos, as como una serie de cuestiones previas a la realizacin de la prctica con el fin de que pueda ser utilizado por los alumnos como SIP (sistema de instruccin personalizada), de tal manera que logren automotivarse. Indicando a continuacin el procedimiento experimental, el material y productos necesarios y la forma de expresar los resultados obtenidos, para finalizar con el planteamiento de cuestiones posteriores que refuercen el aprendizaje efectuado.

Con tal fin se han preparado un total de tres seminarios de formulacin y nueve prcticas de laboratorio. Todos ellos se realizarn en sesiones de aproximadamente dos horas, con la finalidad los unos de recordar y aportar la nomenclatura necesaria para formular los compuestos qumicos ms comunes y, las otras, de complementar y reforzar el aprendizaje de los programas de teora. Los autores.

v

vi

SEMINARIOS SEMINARIO 1

NOMENCLATURA DE QUMICA INORGNICA

NMERO DE OXIDACIN

Las frmulas de los compuestos qumicos no son casuales. Existe un KCl, pero no un KCl2; existe un MgBr2, pero no un MgBr. Adems, algunas parejas de elementos pueden formar dos o ms compuestos diferentes. Por ejemplo, el hierro y el oxgeno pueden combinarse para dar FeO y Fe2O3; el nitrgeno y el oxgeno se combinan para dar lugar a N2O, NO, NO2, N2O3 y N2O5. En ltimo trmino el nmero de compuestos y la proporcin en que los elementos intervienen en cada uno de ellos depende de la configuracin electrnica de los tomos. La capacidad para combinarse con otros est dado por el nmero de oxidacin.

El nmero de oxidacin se define como: nmero de cargas que tendra un tomo en una molcula si los electrones fueran transferidos completamente en la direccin indicada por las diferencias de electronegatividades.

Si el compuesto formado es inico, el nmero de oxidacin de cada ion coincide

con su carga real. Cuando se forman compuestos covalentes, el nmero de oxidacin de cada tomo se identifica con el nmero de pares de electrones compartidos en el enlace o, dicho de otra forma, el nmero de oxidacin coincide con la carga formal de dicho tomo, la cual depende de la polaridad del enlace covalente.

Los nmeros de oxidacin ms frecuentes de los elementos ms importantes

aparecen en la tabla 1. Como complemento a la informacin contenida en la misma se dan las siguientes observaciones:

a) El oxgeno presenta el nmero de oxidacin - 2, excepto en los perxidos. b) La suma de los nmeros de oxidacin de los elementos que forman un ion es igual a la

carga del ion. c) La suma de los nmeros de oxidacin de los elementos que forman el compuesto es

igual a cero. d) Los nmeros de oxidacin que aparecen en la tabla en un recuadro se utilizan en la

formacin de cationes. Los dems, en formacin de aniones. e) Existen iones poliatmicos de inters, cuyos nmeros de oxidacin son:

+ 1 NH4+ (amonio)

-1 CN- (cianuro)

OH- (oxidrilo)

-2 O2-2 (perxido)

1

12

34

56

78

910

1112

1314

1516

1718

+1 H +1+2

+3 //

+3

+4-3

// +

3,5

-2-1

Li

Be

BC

NO

F+1

+2+3

// +

3+4

-3 //

+3,

5-2

//+2,

4,6

-1//+

1,3,

5,7

Na

Mg

Al

SiP

SC

l+1

+2+2

,3 //

6+2

,4 //

7+2

, +3

+2, +

3+2

, +3

+1, +

2+2

-3 //

+3,

5-2

//+2,

4,6

-1//+

1,3,

5,7

KC

aC

rM

nFe

Co

Ni

Cu

ZnA

sSe

Br

+1+2

+1+2

+2, +

4-3

// +

3,5

-2//+

2,4,

6-1

//+1,

3,5,

7

Rb

SrA

gC

dSn

SbT

eI

+1+2

+2, +

4+1

, +3

+1, +

2+1

, +3

+2, +

4-3

// +

3,5

Cs

Ba

PtA

uH

gT

lPb

Bi

+1+2

FrR

a

Tab

la 1

. Nm

eros

de

oxid

aci

n m

s fr

ecue

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de

los e

lem

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s ms

impo

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tes

2

Ejercicio. Calcule el nmero de oxidacin de cada tomo en los siguientes compuestos: N2O4, H2SO4 y KNO3 Recordemos:

a) que el n de oxidacin se indica para cada tomo del compuesto b) el nmero de oxidacin del oxgeno es 2 c) la suma de los nmeros de oxidacin para todos los tomos debe ser igual a

cero. NOMBRES Y FRMULAS DE CATIONES Y ANIONES

Se denomina catin a un tomo o grupo de tomos con carga positiva. Anin es un tomo o grupo de tomos con carga negativa. 1. CATIONES

- Si tienen un nico nmero de oxidacin se nombran con la terminacin - ICO o se menciona el nombre del elemento sin ms. Ejemplos:

K+ Ion potsico o ion potasio Be+2 Ion berlico o ion berilio NH4+ Ion amnico o ion amonio Al+3 Ion alumnico o ion aluminio

- Si tienen dos nmeros de oxidacin se utilizan para nombrarlos las terminaciones -OSO, para el nmero de oxidacin menor, el -ICO, para el mayor. Tambin se utiliza la notacin de Stock, que consiste en indicar el nmero de oxidacin con nmeros romanos entre parntesis a continuacin del nombre del elemento. Ejemplos:

Ni+2 Ion niqueloso o ion niquel (II)

Ni+3 Ion niqulico o ion niquel (III)

Pt+2 Ion platinoso o ion platino (II)

Pt+4 Ion platnico o ion platino (IV) 2. ANIONES

- Si el anin est formado por un solo tomo utiliza el nmero de oxidacin negativo y se nombra con la terminacin - URO. Ejemplos:

3

H- Ion hidruro

Br - Ion bromuro

Se-2 Ion selenuro

N-3 Ion nitruro

- El anin puede estar formado por un elemento central con nmero de oxidacin positivo y uno o ms tomos de oxgeno. Para determinar el nmero de tomos de oxgeno se utilizan las siguientes reglas:

a) Si el nmero de oxidacin del elemento central es par, la carga del ion es 2 b) Si el n de oxidacin del elemento central es impar, la carga del ion es -1

As, por ejemplo, cualquier anin del azufre (con nmeros de oxidacin +2, +4, +6)

tendr carga -2 y ser de la forma: SOn-2. El nmero de tomos de oxgeno (n) depende del nmero de oxidacin del azufre. Por otra parte, cualquier anin del bromo (con nmeros de oxidacin (+1,+3,+5,+7)) tendr una carga -1 y ser de la forma: BrO-n. El nmero de tomos de oxgeno (n) depende del nmero de oxidacin del bromo.

Los prefijos y las terminaciones empleados para nombrar a los aniones en la nomenclatura funcional se sealan en la tabla 2.

Tabla 2 Ordenacin de los nmeros de oxidacin del elemento central Nombre

1 ...ato 1 2

...ito ...ato

1 2 3

Hipo.......ito .......ito ......ato

1 2 3 4

Hipo.......ito .......ito ......ato

Per.....ato Ejemplos:

Ion perclorato ClO4-

Ion bromito BrO2-

Ion yodato IO3-

ion hiposulfito SO2-2

ion sulfito SO3-2

ion sulfato SO4-2

EXCEPCIONES: