1 Introduccion a Hidro.pdf

7/23/2019 1 Introduccion a Hidro.pdf

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DISOLUCIONES YESTEQUIOMETRA

Introduccin a la Hidrometalrgia


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Compuesto:sustancia formada por la unin de tomos diferentes

Elemento:sustancia formada por tomos iguales

OxgenoHidrgeno

Al hacer pasar unacorriente elctrica atravs del agua, sta

se descompone endos gases: hidrgenoy oxgeno. El agua haperdido su identidad(cambio qumico)

Es aquella sustancia pura que puede descomponerse en otras ms sencillas por medio

de cambios qumicos. Ejemplo:la sacarosa, el agua, ...

Es aquella sustancia pura que no puede descomponerse en otras ms sencillas, nisiquiera utilizando cambios qumicos. Ejemplo:el hidrgeno, el oxgeno, ...


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Mezcla

Mezcla heterognea

Mezcla homognea

Consta de dos o ms sustancias fsicamente unidas

Es aquella cuyos componentes se observan a simple vista o con ayuda de unmicroscopio ptico

Tienen una composicin no uniforme

Tiene una composicin uniforme, incluso si se observa al microscopio

Ejemplos:el granito, la sangre, pulpa (metalurgia)

Es aquella cuyos elementos no pueden distinguirse ni siquiera con ayuda de unmicroscopio ptico

La proporcin de sus distintos componentes, puede variar de forma arbitraria


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DISOLUCIONES

Una disolucin es una mezcla homognea de dos o ms sustanciascuya composicin es variable

Se llama disolvente o medio dispersanteal componente que no cambia de estado alformarse la disolucin.

Si tras la disolucin todos los componentes mantienen su estado fsico, el disolventees el que se encuentra en mayor proporcin

El resto de componentes se llaman solutos o sustancias dispersas

Las disoluciones ms comunes son las acuosas (su disolvente es el agua)

TIPOS COMUNES DE DISOLUCIONES

Estado de ladisolucin Disolvente Soluto Ejemplo

Gas

Lquido

Lquido

Lquido

Slido

Gas

Lquido

Lquido

Lquido

Slido

Gas

Gas

Lquido

Slido

Slido

Aire

Cava

Vinagre

Agua de mar

Latn


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SOLUBILIDAD

Una disolucin se dice que est saturadacuando, a una determinada temperatura,contiene la mxima cantidad posible de soluto

A B C

Si aadimos un poco de sal en agua y agitamos, obtenemos una disolucin (A)

Las dos sustancias forman una mezcla homognea (B)

Si aadimos ms sal, llega un momento que no se disuelve, y precipita al fondo (C)

Solubilidad.- Es la mxima cantidad de una sustancia que es posibledisolver en una cantidad de disolvente dada, a una temperatura, T


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El proceso por el cual las molculas del disolvente rodean a las moleculas del solutoy se mezclan con ellas se llamasolvatacin. Cuando el disolvente es agua se llamahidratacin

Las disoluciones pueden ser:.Diluidas: Si la cantidad de soluto es pequea en comparacin con la cantidad que se

puede disolver..Concentradas: Si la cantidad de soluto se acerca a la cantidad total que se puede

disolver..Saturadas :si se disuelve la cantidad mxima de soluto que en esas condiciones se

puede disolver en ese disolvente

Factores que afectan a la solubilidad:-El tipo de soluto y disolvente.

-El estado fsico del soluto y del disolvente.-La temperatura-La agitacion


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Concentracin de las

soluciones La concentracin de una solucin expresa la

cantidad de solutopresente en una cantidaddada de solucin.

Los trminos concentradoy diluidosonmeramente expresiones relativas, en dondeninguna de las dos nos da una indicacin de lacantidad exacta del soluto presente. Por lo tantose necesitan mtodos cuantitativos exactos queexpresen la concentracin


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Mtodos para determinar la

concentracin Existen varios mtodos para expresarconcentracin en las soluciones, algunos deellos son:

Porcentaje (%) Molaridad (M) Molalidad (m) Normalidad (N) ppm (partes por milln)

En est sesin estudiaremos las medidas deconcentracin en % y ppm


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Ppm (partes por milln).

La Concentracin en ppm se define comoel nmero de mg por L de solucin

ppm = mg de solutoL de solucin

Una solucin a 5 ppm de Na2SO4contiene 5 miligramos de Na2SO4en 1 Lde solucin.


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PORCIENTO se representa con elsmbolo % y sus soluciones se conocen

como Porcentuales.

La Concentracin en % se define como elnmero de gramos de soluto en 100 ml de

solucin.

% = gramos de soluto X 100100 ml de solucin

Una solucin al 3 % de NaCl contiene 3gramos de NaCl en 100 ml de solucin.


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La Molaridad se representa con la letra Mmayscula sus y soluciones se conocen comoMolares.

La Molaridad se define como el nmero demoles de soluto en un litro de solucin.

M = moles de solutolitro de solucin

Una solucin 5 M de NaOH contiene 5 moles de

NaOH en un litro de solucin.M = n M= g/PM M= g

L de sln L de Sln (PM)(L de Sln)


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Preparar una solucin acuosa al 0.5 % deAzcar.

Por lo tanto 0.5 g de Azcar se disuelvenen 100 ml de agua.

Cuantos gramos se necesitan parapreparar 1 litro de una solucin de azcaral 0.5%?

Actividad 1


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Preparar una solucin acuosa 1 M debromuro de calcio.

1 mol de CaBr2= 200 g de CaBr2

Por lo tanto 200 g de CaBr2se disuelven ensuficiente agua hasta completar 1 L desolucin.

Cuantos gramos se necesitan para preparar50 ml de una solucin de CaBr2 al 1 M?

Actividad 2


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La Concentracin porcentual es laforma ms prctica de preparar unasolucin.

La concentracin Molar esespecialmente til para realizarclculos estequiomtricos en solucionesy es una de las medidas de

concentracin ms usada en laindustria y laboratorios qumicos


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Actividad 3

Preparar las siguientes soluciones:

Un litro de una solucin de hidrxido desodio al 6 %

600 ml de una solucin de cido sulfrico1.2 M

2.5 litros de una solucin de glucosa 0.8M


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LEYES PONDERALES

Durante un cambio qumico no se produce ningn cambio detectable en la masa total

El fiel de la balanza, permanece en el mismo lugar, antes y despus de la reaccin

Cuando una vela arde en un contenedor hermticamente cerrado, no se produceningn cambio detectable en la masa

" En toda reaccin qum ica la

de las masas de las

sus tancias reaccionantes es

igual a la de las masas delos prod uctos resul tandes de

la reaccin."

LAVOISIER:Ley de conservacin de la

masa

La consecuencia ms importante de la ley de conservacin de la masa es lanecesidad deAJUSTAR LAS ECUACIONES QUMICASpara que realmentereflejen lo que ocurre en la reaccin.


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Ley de las

proporciones

definidas

10,0 g Cu

10,0 g Cu

20,0 g Cu

5,06 g S

7,06 g S

En 1799 J. L. Proustprob que cuando varios elementos se combinan entre s paraformar un compuesto determinado, siempre lo hacen en una relacin de masadefinida

+

++

15,06 g CuS

2,00 g S15,06 g CuS

10,0 g Cu5,06 g S

15,06 g CuS

" Cuando var ios elementos se unen para form ar una

sus tancia determinada lo hacen siempre en u na relacin

pon deral constante, independientemente del proceso

seguido p ara su form acin" .

+ +


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LA TEORA ATMICA DE DALTON

Para explicar las leyes ponderales, J Dalton, en 1803, hizo una serie de suposicionesque se conocen como la teora atmica de Dalton

1 Los elementos qumicos estn formados por partculas muy pequeas eindivisibles llamadas tomos

2 Todos los tomos de un elemento qumico dado son idnticos en su masa y

dems propiedades3 Los tomos de diferentes elementos qumicos son distintos, en particular sus

masas son diferentes

4 Los tomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambiosqumicos

5 Los compuestos se forman cuando tomos de diferentes elementos qumicosse combinan entre s, formando entidades definidas llamadasmolculas


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EXPLICACIN DE LA LEY DE LAS PROPORCIONES

DEFINIDAS SEGN DALTON

( c )( b )( a )

tomosdelelemento 1

Mezcla de loselementos 1 y 2

Compuesto de loselementos 1 y 2

Las mezclas ( b ) no implican las interacciones ntimas entre tomos que se

encuentran en los compuestos ( c )

Dado que una muestra de un compuesto est formada por un conjunto de molculas

iguales, la proporcin en masa de sus elementos en la muestra, es la misma que unamolcula individual cualquiera del compuesto, es decir, fija

Atomos delelemento 2


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HIPTESIS DE AVOGADRO

El italiano Amadeo Avogadro, consider que las partculas de algunos elementosgaseosos estaban formadas por dos tomos. A estas agrupaciones de tomos las

llam molculas

Volmenes iguales de gases diferentes, medidos en las mismas condiciones depresin y temperatura, contienen el mismo nmero de molculas

2 volmenes de H2O gaseosa

OH H

2 volmenes de H2

H H H H

1 volumen de O2

+

O O+


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MOLCULAS DIATMICAS

Cl2

F2

Br2

I2

N2 O2

H2

Elementos comunes que existen como molculas diatmicas a temperatura ambiente


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MASAS ATMICAS

Se toma como referencia, la masa de un tomo de carbono, a la que se asigna el valorde 12 u(unidades de masa atmica).

As la masa de un tomo de hidrgeno resulta 1 u; y la de un tomo de oxgeno, 16 u

Masa atmica es la doceava parte de la masa del carbono doce

Al 2(CO3) 3

Al=27umas C=12 umas O=16 umas; luego M =27x2+(12+(16x3))x3=100 umas

HCl :

H=1 uma Cl=35,5 umas; luego M=1+35,5=36,5 umas

H2SO4 :

H=1 uma S=32 umas O=16 umas; luego M=(1x2) +32 +(16x4)=98 umas


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CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS .

Conocida la masa de un reactivo o de un producto, pueden calcularse elresto de las masas que intervienen en la reaccin

Ejemplo:En la descomposicin del clorato de potasio se obtiene cloruro depotasio y oxgeno Cuntos gramos de oxgeno se obtienen a partir de 1 kg de

clorato?

KClO3 +KCl 3/2O2

1 mol de KCl 3/2 mol de O21 mol de KClO374,45 g de KCl 48 g de O2122,45 g de KClO3

X g de O21000 g de KClO3

122,45 g de KClO3

48 g O2= X = = 587,45 g de O2

1000 g de KClO3

Xg O2

1000 72

122,45

CLCULOS CON MASAS


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2HCl + Zn ZnCl2+ H2

Si existen reactivos con impurezas, es necesario determinar primero lascantidades existentes de sustancia pura

Ejemplo:Se hacen reaccionar 22,75 g de Zn que contiene un 7,25 % deimpurezas con HCl suficiente. Calcula la masa de H2desprendida. Dato: masa

atmica del Zn = 65,38

X= 21,1 g de Zn100 g de muestra

(1007,25) g de Zn=

22,75 gX

REACTIVOS CONIMPUREZAS

Y= 0,645 g de H265,38 g de Zn

2 g de H2=

21,1 g de Zn

Y

Por cada mol de Zn se obtiene 1 mol de H2


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REACTIVO LIMITANTE

En una reaccin qumica slo se gasta completamente el reactivo limitante. Losreactivos en exceso no se agotan completamente

2 moles de CO 2 moles de O2 0 moles de O2

Antes de la reaccin

0 moles de CO 1 mol de O2 2 moles de CO2

Despus de la reaccin


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CLCULOS CON REACTIVO LIMITANTE.

Generalmente es necesario preparar cantidades determinadas de productos apartir de cantidades de reactivos que no son estequiomtricamente exactas

reactivo limitantese consume

completamente

reactivo en excesoqueda parte sin

reaccionar

El reactivo limitante reacciona solamente con la cantidad adecuada de la otrasustancia hasta que se acaba y de la que se encuentra en exceso queda parte

sin reaccionarEjemplo:Si reaccionan 7 g de Fe (56 u) con 8 g de S (32 u) para formar FeS

cul es el reactivo limitante y cul el excedente?

Fe + S FeS1 mol de S 1 mol de FeS1 mol de Fe32 g de S 88 g de FeS56 g de FeX g de S7 g de Fe

7 (g de Fe)

56 (g/mol)=

X(g de S)

32 (g/mol)

32 7

56X = = 4 g de S

reactivo limitante:

reactivo en exceso:

Fe

S


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CLCULOS CON REACTIVOS EN DISOLUCIN.

En estos casos es necesario calcular las cantidades de dichos reactivosdisueltos

Ejemplo: Calcular el volumen de la disolucin 0,1 M de AgNO3 que senecesita para reaccionar exactamente con 100 cm3 de Na2S 0,1 M. (Masasmoleculares: AgNO3= 169,88 u; Na2S = 78 u)

2AgNO3

+ Na2S Ag

2SLa reaccin ajustada es: + 2NaNO

3

0,1 (L) x 0,1 (mol/L) = 0,01 moles de Na2S

1 (mol Na2S)2 (mol AgNO3)

= x = 0,02moles de AgNO31 (mol Na2S)

x

La cantidad de disolucin que hay que tomar para conseguir esos 0,02 moles deAgNO3 es:

=0,1 (mol)

1 (L)

0,02 (mol)

yy = 0,2L = 200cm3

En 100 cm3de disolucin 0,1 M de Na2S hay:

Por cada mol de Na2S que reacciona se necesitan 2 moles de AgNO3:


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RENDIMIENTO DE LAS REACCIONES QUMICAS.

En los procesos qumicos no suele obtenerse el 100% de las cantidadesprevistas de las sustancias, debido a reacciones simultneas no deseadas,

impurezas de los reactivos, escapes en los hornos, etc.

rendimiento =masa obtenida

masa tericax 100hay que calcular el RENDIMIENTO

de las reacciones qumicas

El rendimiento de las reacciones esun factor fundamental en la industria

qumica


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TIPOS DE REACCIONES QUMICAS.

1)Reaccin de sntesis: cuando dos sustancias se unen para dar una: A+B CPor ejemplo: 2Fe +O2 2FeO CaO+H2O Ca(OH)2 CaO+CO2 CaCO3

2H2+O2 2H2O

2)Reaccin de descomposicin:justo al contrario que la anterior, una sustancia sedescompone en varias A B+C

Por ejemplo H2CO3 CO2+H2O el cido carbnico es muy inestable y tiende adescomponerse espontneamente

K ClO3 K Cl+O2

3)Reaccin de sustitucin:Un tomo de un compuesto sustituye a un tomo de otro.AB + X XB + A

Dentro de este tipo hay algunas tpicas como:- 2HCl +Zn Zn Cl2+ H2-CuSO4+Zn ZnSO4+Cu- Cl2+ NaBr NaCl +Br2

4)Doble descomposicin o doble sustitucin:es AB+ XY AY + XBAgNO3+NaCl NaNO3+AgCl

-Un caso tpico y muy importante son las REACCIONES CIDO-BASE:cido+base=sal+aguaH Cl +NaOH NaCl +H2O


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n ejemplo muy importante de reacciones redox son las reacciones de combustin

En una reaccin de combustin, el oxgeno reacciona con otra sustancia,desprendindose gran cantidad de energa, a menudo en forma de luz y calor

CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O

El mechero se

enciende cuando elgas que contienereacciona con eloxgenodel aire

5)Reaccin de oxidacin-reduccin: Un tomo de alguna de las sustancias que reaccionan cedeelectrones a un tomo de otra de las sustancias que reaccionan.*Se dice que una sustancia se oxida si pierde electrones.*El tomo o grupo de tomos que en una reaccin redox cede electrones (se oxida) es elagente reductor ya que proboca la reduccin de otra sustancia que toma esos electrones.

*Se dice que una sustancia se reduce si gana electrones.*El tomo o grupo de tomos que en una reaccin redox gana electrones (se reduce) es elagente oxidante ya que hace que otra sustancia se oxide al quitarle electrones.

La combustin completa de un compuesto orgnico siempre da dixido

de carbono y agua

2KMnO4+16 H Cl 2 MnCl2+5 Cl2+8H2O +2KCl


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REACCIONES ENDOTRMICAS Y EXOTRMICAS

Una reaccin es exotrmicasi en el transcurso de la misma se libera energa

Una reaccin es endotrmicasi en el transcurso de la misma se absorbe energa

CH4

+ 2 O2

DE 0

3 O2

Transcurso de la reaccin

Energa,

U

Reaccin

exotrmica

Caliente

Reaccin

endotrmica

Fro


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CH4+ 2 O2 CO2+ 2 H2O3 O2(g) 2 O3 (g)

Para romper un enlace, hay que aportar una cantidad de energa llamada energa deenlace

Cuanto ms fuerte es el enlace, mayor es su energa de enlace

Dependiendo de la fuerza de los enlaces que se rompen y de los enlaces que se

forman, las reacciones sern endotrmicas o exotrmicas

Una reaccin es endotrmica si la energa aportada para romper enlaces es mayor quela energa liberada al formarse nuevos enlaces

Una reaccin es exotrmica si la energa aportada para romper enlaces es menor quela energa liberada al formarse nuevos enlaces

Reactivos

Enlaces rotos

Productos

Transcurso de la reaccin

Energa

E1E2

Energa netaabsorbida

Productos

Enlaces rotos

Energanetadesprendida

C

O

ReactivosTranscurso de la reaccin

Energa

HE1

E2

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