Analisis Químico Cuantitativo Harris PDF

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Tabla periódica 1 1 +1 Número atómico 20,268 14,025 H Punto de ebullición (K) 22 +4,3 Estados de oxidación (El estado indicado en 3562 Ti 0,0899夽 Hidrógeno 1,007 94 ± 7 2 Punto de fusión (K) 1943 negrita es el más estable) 4,5 3 +1 4 +2 Densidad a 300 K (g/cm3) Titanio La masa atómica es exacta a ±...

Description

Tabla periódica 1 1

+1

Número atómico

H

20,268 14,025 0,0899
Hidrógeno 1,007 94 ± 7

3

+1

Li

1615 454 0,53 Litio 6,941 ± 2†

11

+1

Na

1156 371 0,97 Sodio 22,989 770 ± 2 +1

19

K

1032 336 0,86 Potasio 39,098 3 +1

37

Rb

961 313 1,53 Rubidio 85,467 8 ± 3 +1

55

Cs

944 302 1,87 Cesio 132,905 45 ± 2

87

+1

Fr

950 300 – Francio (229)

†

22

Punto de ebullición (K)

2 4

Densidad a 300 K (g/cm3)

Be

2745 1560 1,85 Berilio 9,012 182 ± 3

12

(Las densidades marcadas con
son a 273 K y 1 atm, y sus unidades son g/L)

Mg Ca

1757 1112 1,55 Calcio 40,078 ± 4 +2

38

Sr

1650 1041 2,6 Estroncio 87,62 ± 1 +2

56

Ba

2171 1002 3,5 Bario 137,327 ± 7

88

Ti

La masa atómica es exacta a ± 1 en la última cifra decimal, a menos que se indique lo contrario Ejemplos: Ti = 47,867 ± 0,001 Fe = 55,845 ± 0,002

+2

1363 922 1,74 Magnesio 24,305 0 ± 6 +2

20

Estados de oxidación (El estado indicado en negrita es el más estable)

3562 1943 4,5 Titanio 47,867 ± 1

Punto de fusión (K) +2

+4,3

+2

Ra

1809 973 5 Radio (226)

[Masas atómicas de Pure Appl. Chem., 1996, 68, 2339]

3 21

4 +3

Sc

22

5

+4,3

Ti

3562 3104 1943 1812 4,5 3,0 Escandio Titanio 44,955 910 ± 8 47,867 ± 1 +3 +4

39

Y

40

Zr

3611 4682 1799 2125 4,5 6,49 Itrio Circonio 88,905 85 ± 2 91,224 ± 2 +3 +4

57

La

72

Hf

3730 4876 1193 2500 6,7 13,1 Lantano Hafnio 138,905 5 ± 2 178,49 ± 2

89

+3

Ac

3473 1323 10,07 Actinio (227)

En los compuestos comerciales de Litio se han eliminado artificialmente el 6Li. La masa atómica del Li comercial se encuentra en el intervalo 6,94-7,00. [H. P. QI, T. B. COPLEN, Q. Z. WANG y Y. H. WANG, Anal. Chem., 1997, 69, 4076.]

104

Rf

23

+5,4,3,2

V

+3,4

Ce

24

+6,3,2

Cr

3682 2945 2175 2130 5,8 7,19 Vanadio Cromo 50,941 5 ± 1 51,996 1 ± 6 +5,3 +6,5,4,3,2

41

Nb

42

Mo

73

Ta

74

W

5731 5828 3287 3680 16,6 19,3 Tántalo Wolframio 180,947 9 ± 1 183,84 ± 1

105

Db

59

+3,4

Pr

106

Sg

— — — Seaborgio (266)

60

+3

Nd

3699 3785 3341 1071 1204 1289 6,78 6,77 7,00 Cerio Praseodimio Neodimio 140,116 ± 1 140,907 65 ± 2 144,24 ± 3

90

+4

Th

5061 2028 11,7 Torio 232,038 ± 1

7 25

+7,6,4,2,3

Mn

8 26

+2,3

Fe

3135 2335 1809 1517 7,86 7,43 Manganeso Hierro 54,938 049 ± 9 55,845 ± 2 +7 +2,3,4,6,8

43

Tc

44

Ru

9 27

+2,3

Co

3201 1768 8,90 Cobalto 58,933 200 ± 9 +2,3,4

45

Rh

5017 4912 4538 4423 3970 2740 2890 2743 2523 2236 8,55 10,2 11,5 12,2 12,4 Niobio Molibdeno Tecnecio Rutenio Rodio 92,906 38 ± 2 95,94 ± 2 [98] 101,07 ± 2 102,905 50 ± 2 +5 +6,5,4,3,2 +7,6,4,2,–1 +2,3,4,6,8 +2,3,4,6

— — — — — — Rutherfordio Dubnio (261) (262)

58

6

91

+5,4

Pa

— — 15,4 Protactinio 231,035 88 ± 2

75

Re

5869 3453 21,0 Renio 186,207 ± 1

107 — — —

Bh

Bohrio (264)

61

+3

Pm

3785 1204 6,48 Prometio [145]

76

Os

5285 3300 22,4 Osmio 190,23 ± 3

108

Hs

— — —

Hassio (277)

62

+3,2

Sm

2064 1345 7,54 Samario 150,36 ± 3

77

Ir

4701 2716 22,5 Iridio 192,217 ± 3

109

Mt

— — — Meitnerio (268)

63

+3,2

Eu

1870 1090 5,26 Europio 151,964 ± 1

92 +6,5,4,3 90 +6,5,4,3 94 +6,5,4,3 94 +6,5,4,3

U

Np

4407 — 1405 910 18,90 20,4 Uranio Neptunio [237] 238,028 91 ± 3

Pu Am

3503 913 19,8 Plutonio [244]

2880 1268 13,6 Americio [243]

de los elementos 18 2

13 14 5

+3

B

4275 2300 2,34 Boro 10,811 ± 7

13

10 28

+2,3

Ni

3187 1726 8,90 Níquel 58,693 4 ± 2

46

+2,4

Pd

3237 1825 12,0 Paladio 106,42 ± 1

78

+2,4

Pt

4100 2045 21,4 Platino 195,078 ± 2

64

+3

Gd

3539 1585 7,89 Gadolinio 157,25 ± 3

96

+3

11 12 29

+2,1

Cu

2836 1358 8,96 Cobre 63,546 ± 3

47

+1

Ag

+2

Zn

1180 693 7,14 Cinc 65,409 ± 4

48

+2

Cd

2436 1040 1234 594 10,5 8,65 Plata Cadmio 107,868 2 ± 2 112,411 ± 8

79 3130 1338 19,3

+3,1

Au

80

+2,1

Hg

630 234 13,5 Oro Mercurio 196,966 55 ± 2 200,59 ± 2

65

+3

Tb

3496 1630 8,27 Terbio 158,925 34 ± 2

97

+4,3

Cm Bk

— 1340 13,51 Curio [247]

30

— — — Berkelio [247]

66

+3

Dy

+3

Al

2793 933,25 2,7 Aluminio 26,981 538 ± 2

31

+3

Ga

2478 303 5,91 Galio 69,723 ± 1

49

+3

ln

2346 430 7,31 Indio 114,818 ± 3

81

+3,1

Tl

7

N

4470 77,35 4100 63,14 2,62 1,251 Carbono Nitrógeno 12,010 7 ± 8 14,006 7 ± 8

16 8

–2

O

16

± 2,4,6

34

–2,4,6

15

± 3,5,4

3540 1685 2,33 Silicio 28,085 5 ± 3

717,8 550 388,4 317,3 2,07 1,82 Fósforo Azufre 30,973 761 ± 2 32,065 ± 5

32

33

± 3,5

14

+4

Si +4

Ge

3107 1210 5,32 Germanio 72,64 ± 1

50

+4,2

Sn

2876 505 7,30 Estaño 118,710 ± 7

82

+4,2

Pb

876

P

As

S

Se

958 494 5,72 4,80 Arsénico Selenio 74,921 60 ± 2 78,96 ± 3

51

± 3,5

Sb

1860 904 6,68 Antimonio 121,760 ± 1

83

+3,5

Bi

52

Ho

99

68

+3

Er

3136 1795 9,05 Erbio 167,259 ± 3

100

+3,2

Tm

–2,4,6

— — —

101

Fermio [257]

— — — Mendelevio [258]

–1

F

Te

10

17 ± 1,3,5,7 18

Cl

87,3 83,81 1,784
Argón 39,948 ± 1

± 1,5

36

239,1 172,2 3,17
Cloro 35,453 ± 2

35

Br

332,25 265,90 3,12 Bromo 79,904 ± 1

53

± 1,5,7

I

54

70

+3,2

Yb

102

No

— — — Nobelio [259]

At

610 575 — Astato [210]

71

+3

Lu

3668 1936 9,84 Lutecio 174,967 ± 1

103

Lr

— — — Lawrencio [262]

Kr

Xe

165 161 5,89
Xenón 131,293 ± 6

85 ± 1,3,5,7 86

Po

Ar

119,80 115,78 3,74
Kriptón 83,798 ± 2

84

+4,2

Ne

27,10 24,55 0,901
Neón 20,179 7 ± 2

458 387 4,92 Yodo 126,904 47 ± 3

1467 2220 1097 1818 6,98 9,33 Tulio Iterbio 168,934 21 ± 2 173,04 ± 3

Es Fm Md

— — — Einstenio [252]

9

1261 723 6,24 Telurio 127,60 ± 3

69

+3

17

90,18 84,95 5035 53,48
1,429 1,696
Oxígeno Flúor 15,999 4 ± 3 18,998 403 2 ± 5

67

98

Cf

C

± 3,5,4,2

1837 1235 545 527 9,8 9,4 Bismuto Polonio [209] 208,980 38 ± 2

2968 1743 8,80 Holmio 164,630 32 ± 2

+3

6

15

1746 2023 577 601 11,85 11,4 Talio Plomo 204,383 3 ± 2 207,2 ± 1

2835 1682 8,54 Disprosio 162,500 ± 1 — 900 — Californio [251]

± 4,2

He

4,215 0,95 0,179
Helio 4,002 602 ± 2

Rn

211 202 9,91
Radón [222]

[«El experimento», por Sempe. © C. Charillon, París.]

Análisis químico cuantitativo TERCERA EDICIÓN (SEXTA EDICIÓN ORIGINAL)

Daniel C. Harris Michelson Laboratory China Lake, California

Barcelona · Bogotá · Buenos Aires · Caracas · México

Título de la obra original: Quantitative Chemical Analysis. Sixth Edition Edición original en lengua inglesa publicada por: W. H. Freeman and Company, New York and Basingstoke 41 Madison Avenue, New York (NY) – U.S.A.

Copyright © 2003 by W. H. Freeman and Company All Rights Reserved

Edición en español: © Editorial Reverté, S. A., 2007, 2016 Edición en papel: ISBN: 978-84-291-7225-6 Edición e-book (PDF): ISBN: 978-84-291-9415-9

Versión española traducida por: Dr. Vicente Berenguer Navarro Catedrático de Química Analítica de la Universidad de Alicante y Dr. Ángel Berenguer Murcia Doctor en Ciencias Químicas por la Universidad de Alicante Maquetación: Reverté—Aguilar, S. L.

Propiedad de: EDITORIAL REVERTÉ, S. A. Loreto, 13-15, Local B 08029 Barcelona – España Tel: (34) 93 419 33 36 Fax: (34) 93 419 51 89 [email protected] www.reverte.com Reservados todos los derechos. La reproducción total o parcial de esta obra, por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares de ella mediante alquiler o préstamo públicos, queda rigurosamente prohibida sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas por las leyes. # 1274

Prefacio

E

n este libro me propuse exponer los fundamentos físicos de los principios de la Química analítica, y mostrar cómo estos principios se aplican en Química y en disciplinas relacionadas, especialmente en Ciencias de la vida y del medio ambiente. He intentado presentar la materia de una forma rigurosa, fácil de leer e interesante, de manera que pueda ser atractiva a los estudiantes, sea o no la Química su principal interés. He intentado que el material sea suficientemente claro para quienes no hacen la carrera de Química, pero que tenga la altura exigida a los estudiantes de cursos superiores. Este libro fue el resultado de un curso introductorio de Química analítica, que di a estudiantes fundamentalmente no químicos en la Universidad de California, en Davis, y de otro que impartí a estudiantes de tercer curso de Química en el Colegio Universitario de Franklin y Marshall en Lancaster, Pensylvannia.

Novedades de la sexta edición Los cambios más importantes de la sexta edición son un nuevo capítulo 22 sobre Espectrometría de masas, que en la anterior formaba parte del de práctica de Cromatografía, y otro nuevo, el capítulo 29, sobre Garantía de calidad. Para darles cabida, los dos primeros capítulos de la edición anterior sobre métodos electroquímicos se han fundido en el capítulo 17 de la presente. Además, se ha eliminado el capítulo de Prácticas de laboratorio, que se puede consultar y copiar de la página www.whfreeman.com/qca. Al final de muchos capítulos se proporciona una lista de experimentos descritos en la revista Journal of Chemical Education que dan ideas a profesores y para proyectos de alumnos. Hojas de cálculo Actualmente son imprescindibles en la mayor parte E F G de los campos de la Ciencia y de la Ingeniería. Se puede seguir todo elD Test t: Dos muestras que se supone tienen igual varianza libro sin usarlas, pero nadie lamentará nunca el tiempo empleado en aprenVariable 1 Variable 2 der a usarlas. El texto explica cómo hacerlo y en algunos problemas se pide Media 2,310109 2,299473 que se utilicen. En esta edición se introducen por primera vez algunas herraVarianza 2,03E-08 1,9E-06 mientas muy útiles de Microsoft Excel®, como el trazado de gráficos en Observaciones 7 8 el capítulo 2, las funciones estadísticas en los capítulos 24 y 29, la regreVarianza conjunta 1,03E-06 sión en el capítulo 5, la resolución de ecuaciones y la búsqueda de objetivos (BUSCAR OBJETIVO) en los capítulos 8 y 10, un programa para resolver Difer. media por hipótesis 0 ecuaciones (SOLVER) en el capítulo 19, y operaciones con matrices en el Grados de libertad (df ) 13 capítulo 19. estadístico t 20,21372 Actualizaciones Se ha actualizado y (espero) mejorado todo el libro. P(T
t ) una cola 1,66E-11 Entre los nuevos temas que se han introducido figuran la exactitud de las Valor crítico de t (una cola) 1,770932 micropipetas, el test F de comparación de varianzas, el comentario sobre el P(T
t ) dos colas 3,32E-11 efecto del pH sobre la solubilidad, la competitividad entre hidrólisis de t crítico, 2 colas 2,160368 iones metálicos y formación de complejos con EDTA, una mejor explicación de los electrodos selectivos de iones, gráficos de Gran en valoraciones redox, aptámeros en Química analítica, un comentario más extenso sobre el Las herramientas incluidas en Excel® ensanchamiento de bandas en cromatografía, una explicación más amplia de la electroforepermiten realizar fácilmente tareas como sis, y el análisis de la varianza. Las Notas y referencias se han actualizado y ampliado, y se el análisis estadístico de datos. han pasado del final de cada capítulo al final del libro.

VI

Prefacio T

T

G

C

DNA objetivo

C

A

T C

T T T A T C A T C A AGGAG T G T CCC T T A T AG T AG T T CC T C A C AGGG

Aplicaciones

C

C

C

G

Una constante de este libro es introducir e ilustrar los temas con ejemplos concretos de interés. G C A Faro molecular hibridado con una molécula Las introducciones de los capítulos, los recuaA C de DNA objetivo complementaria Q T A dros, las demostraciones y las láminas en color, El grupo fluorescente es activo F C G aparte de su valor pedagógico, están pensadas C G para aligerar la carga de asuntos muy densos. C G Espero que sean interesantes y que suministren C G información. Las introducciones de los capítuF Cromóforo fluorescente Enlace de hidrógeno los demuestran la importancia de la Química entre pares de bases complementarias analítica en el mundo real y en otras disciplinas Q Extintor (C-G o A-T) F Q de la Ciencia. Me es imposible hacer personalmente las demostraciones químicas, pero sí Los faros moleculares fluorescentes son tan sensibles Faro molecular con puedo señalar cuáles son mis favoritas y mostrar que pueden detectar una sola molécula de DNA. fluorescencia extinguida con fotos en color el resultado. Todas las láminas en color se encuentran hacia la mitad del libro. La mayoría de los recuadros comentan asuntos de interés relacionados con lo que se está tratando. Algunos de ellos amplían y explican puntos importantes que hay en el texto. Algunos temas nuevos que aparecen al principio de los capítulos son la cantidad de carbono que incorporan la tierra y los océanos (capítulo 1), el enfoque isoeléctrico de células enteras (capítulo 12), la electroquímica del fondo marino (capítulo 14), los faros moleTemperatura del aire (°C) culares para observar una sola molécula de DNA (capítulo 19), la medida de la silicona que –45 –40 –35 –30 –25 liberan los implantes de mama (capítulo 23), la electrocromatografía capilar (capítulo 26) 0 y los ensayos entre laboratorios (capítulo 29). T

20

Resolución de problemas 40

Nadie puede aprender por otro. Las dos maneras más importantes de dominar este curso es resolviendo problemas y adquiriendo experiencia en el laboratorio. Los ejemplos resueltos están pensados como una herramienta pedagógica muy importante para enseñar a resolver problemas y para ilustrar cómo se puede aplicar lo que se acaba de leer. Al final de cada capítulo hay ejercicios y problemas. Los ejercicios son unos cuantos problemas que aplican la mayoría de los conceptos más importantes del capítulo. Se recomienda esforzarse en resolverlos antes de consultar las soluciones que se encuentran al final del libro. Los problemas cubren todo el contenido del libro. Al final del mismo se encuentran las respuestas cortas de los problemas numéricos. En el libro Solutions Manual (en lengua inglesa) se explican detalladamente todos los problemas. Algunos problemas requieren respuestas en forma de comentarios, más que muchos cálculos numéricos. En la página www.whfreeman.com/qca se pueden encontrar otros problemas, sus soluciones y cuestionarios de cada capítulo.

Miles de años atrás

60

80

100

120

140

160 –45

Otras características del libro –40

–35

–30

δ 18O (0/00)

Midiendo la relación de isótopos de oxígeno se puede seguir la inestabilidad del clima de la Tierra.

Términos importantes. Al final de cada capítulo se recoge un vocabulario de términos básicos, que aparecen en el texto en negrita. Otros términos menos familiares o nuevos, que aparecen en cursiva, no figuran en ese vocabulario. Glosario Todos los términos que están en negrita y muchos de los que se escriben en cursiva se definen en el glosario que hay al final del libro.

Prefacio Apéndices Los apéndices contienen tablas de productos de solubilidad, constantes de disociación ácida, potenciales redox y constantes de formación. Además, hay explicaciones sobre logaritmos y exponentes, ecuaciones de la recta, propagación de errores, ajuste de ecuaciones y normalidad. Notas y referencias Las notas y un mucho mayor número de referencias bibliográficas actualizadas se pasan del final de los capítulos al final del libro. Interior de las cubiertas (guardas) Contienen la tabla del sistema periódico, constantes físicas y otros datos de interés.

Material complementario Solutions Manual El Solutions Manual for Quantitative Chemical Analysis es un libro complementario que contiene las soluciones de todos los problemas. Sólo se publica en la edición o...