Clasificación de Compuestos y Minerales

• CaF₂ → Haluro (fluoruro)

• Na₃AlF₆ → Haluro (fluoruro; criolita)

• BaCO₃ → Carbonato

• Diamante → Elemento nativo (C)

• Fe₃O₄ → Óxido (magnetita)

• Ferroníquel → Elemento nativo / aleación metálica

• Mg₃(PO₄)₂ · 8H₂O → Fosfato (hidratado)

• Ba(NO₃)₂ → Nitrato

• Cu₄(MoO₄)₃(OH)₂ → Molibdato (oxisal)

• Na₂TiO(SO₄)₂ · 2H₂O → Sulfato (oxisulfato)

• ZrSiO₄ → Silicato

• PbS → Sulfuro

Métodos de Cuantificación Química

Existen diversos métodos para determinar la cantidad de una sustancia en una muestra. Algunos ejemplos fundamentales incluyen:

• Gravimetría: Basada en la medición de masa.
• Volumetría (titulaciones): Basada en la medición de volumen.
• Espectrofotometría UV-Vis: Basada en la absorción de radiación.
• Potenciometría: Basada en la medición de potencial eléctrico.

Diferencias entre Métodos Electroanalíticos y Espectroscópicos

• Electroanalíticos: Miden señales eléctricas (potencial, corriente o carga) asociadas directamente a reacciones de transferencia de electrones (redox).

• Espectroscópicos: Miden la interacción de la materia con la radiación electromagnética (procesos de absorción o emisión).

• Instrumentación: Los primeros utilizan electrodos y celdas, mientras que los segundos requieren fuentes de luz, monocromadores y detectores ópticos.

Principios de Electroquímica

Celdas Galvánicas vs. Electrolíticas

• Celda Galvánica: La reacción química ocurre de forma espontánea y produce energía eléctrica.

• Celda Electrolítica: La reacción no es espontánea y requiere una fuente de energía externa para llevarse a cabo.

• Polaridad: En una celda galvánica, el ánodo es negativo (-) y el cátodo es positivo (+). En una electrolítica, la polaridad suele invertirse debido a la fuente externa.

Cálculo de la Fuerza Electromotriz (FEM)

Para un sistema con Cd²⁺/Cd y Cr³⁺/Cr:

• Cd²⁺ + 2e⁻ → Cd(s) | E° = -0.40 V
• Cr³⁺ + 3e⁻ → Cr(s) | E° = -0.74 V

El cátodo es el electrodo con el potencial más positivo (Cd).
E°_celda = E_cátodo – E_ánodo = (-0.40) – (-0.74) = 0.34 V

Diseño de una Celda Galvánica

Diagrama de celda: Cu(s) | CuSO₄ (1M) || AgNO₃ (1M) | Ag(s)

• Ánodo (oxidación): Cu(s) → Cu²⁺ + 2e⁻

• Cátodo (reducción): 2Ag⁺ + 2e⁻ → 2Ag(s)

• Reacción global: Cu(s) + 2Ag⁺(ac) → Cu²⁺(ac) + 2Ag(s)

FEM Estándar (Ni y Ce⁴⁺/Ce³⁺)

Dada la reacción: Ni(s) + 2Ce⁴⁺ → Ni²⁺ + 2Ce³⁺

• Ni²⁺/Ni: E° = -0.28 V
• Ce⁴⁺/Ce³⁺: E° = +1.72 V

El Ce⁴⁺ se reduce (cátodo) y el Ni se oxida (ánodo):
E°_celda = 1.72 – (-0.28) = 2.00 V

Electrólisis del Agua

Consiste en la descomposición química del agua mediante corriente eléctrica, obteniendo H₂ en el cátodo y O₂ en el ánodo.

Cátodo:

Ánodo:

Espectroscopía y Ley de Beer-Lambert

Tipos de Espectroscopía Atómica

• Absorción Atómica (AAS)
• Emisión Atómica (AES / ICP-OES)
• Fluorescencia Atómica (AFS)

Fundamentos de la Ley de Beer-Lambert

La absorbancia (A) es directamente proporcional a la concentración de la especie absorbente:

A = ε · b · c

Donde:
A: Absorbancia (adimensional).
ε: Absortividad molar.
b: Camino óptico (cm).
c: Concentración molar.

Conversión de Transmitancia a Absorbancia

Fórmula: A = -log₁₀(T)

• a) 27.2% → A = 0.565
• b) 30.6% → A = 0.514

Limitaciones de la Ley de Beer

• Interacciones Químicas: A concentraciones elevadas, las interacciones entre moléculas alteran la absortividad molar.
• Factores Instrumentales: El uso de luz no monocromática o la presencia de luz parásita (stray light) provocan desviaciones de la linealidad.

Selección de la Longitud de Onda

Se debe elegir la longitud de onda correspondiente al máximo de absorbancia (λ_max). Esto garantiza la mayor sensibilidad del método. Según los datos, el máximo se sitúa cerca de los 278 nm.

Resolución de Ejercicios Prácticos (IQRN)

Pregunta 1: Interacción Materia-Radiación (UV-Vis)

En el espectro UV-Vis, la materia absorbe fotones, lo que provoca transiciones electrónicas (de orbitales enlazantes o no enlazantes a orbitales excitados). La energía absorbida se rige por la ecuación E = hν.

Pregunta 3: Componentes de un Equipo AAS

• Fuente de radiación: Lámpara de cátodo hueco.
• Atomizador: Llama o sistema electrotérmico.
• Monocromador: Selecciona la longitud de onda específica.
• Detector: Generalmente un tubo fotomultiplicador.

Pregunta 6: Gases en Espectroscopía de Llama

Para la atomización en llama, la mezcla más común es:
✅ a) Acetileno y aire.

Pregunta 9: Cálculo de Concentración de Potasio (K)

Utilizando la ecuación de la recta: y = 23.59x + 7.9153
Para una intensidad (y) de 423:
x = (423 – 7.9153) / 23.59 = 17.60 μg K/mL

Pregunta 10: Molaridad de una Solución de KCl

Para 7.45 ppm (7.45 mg/L) de KCl (Masa molar = 74.55 g/mol):
M = (7.45 × 10⁻³ g/L) / 74.55 g/mol = 1.00 × 10⁻⁴ M

Pregunta 11: Determinación de Absortividad Molar

Datos: T = 55.7% (0.557), b = 1.00 cm, c = 8.06 × 10⁻⁶ mol/L.
1. A = -log(0.557) = 0.254
2. ε = A / (b · c) = 0.254 / (1 · 8.06 × 10⁻⁶) = 3.15 × 10⁴ L·mol⁻¹·cm⁻¹