1. Reconocer e identificar los elementos y compuestos qumicos.2. Reconocer las diferentes funciones y reacciones qumicas.3. Identificar y cuantificar los tipos de soluciones.4. Reconocer el tipo de anlisis que debe seguir una muestra para un ensayo qumico.5. Reconocer e identificar los equipos y materiales involucrados en el laboratorio qumico6. Conocer las medidas de seguridad al manipular los reactivos qumicos.

QUIMICA BASICAObjetivos:

QUMICA

Ciencia que estudia la composicin de la materia, su naturaleza, estructura, sus propiedades, las transformaciones sustanciales que sufre y las leyes que la gobiernan

1. MATERIA

Propiedades de la materia Las propiedades extensivas Las propiedades intensivas Relacionan la estructura qumica externa, dependen de la cantidad y forma de la materia. ExtensinInerciaImpenetrabilidadIndestructibilidadDivisibilidad.Tienen que ver ms con la estructura qumica interna de la materia.Dureza y tenacidadCapacidad de conducir el calor y la electricidad ElasticidadColor, Olor y sabor

-La densidad es una propiedad general de todas las sustancias. No obstante su valor es especfico para cada sustancia, lo cual permite identificarla o diferenciarla de otras.-La densidad es una propiedad intensiva y su valor depende de la temperatura y de la presin. Se define como la masa de una sustancia presente en la unidad de volumen:

d = m / VSe acostumbra a expresar la densidad de los lquidos y slidos en g/mL o g/cm3y la densidad de los gases en g/L.

Densidad Lineal

La gravedad especfica de una sustancia se define como larelacinentre la densidad de una sustancia y la densidad del agua, medida esta ltima a 4 C. Por ejemplo: la densidad del mercurio es 13.6 g/mL y la densidad del agua es 1.00 g/mL. La gravedad especfica del mercurio ser:D=Densidad de una sustancia /Densidad del aguaLa gravedad especfica no tiene unidades, sirve para denotar cuntas veces es mas pesada o msdensauna sustancia con respecto al agua.

Gravedad Especfica

2. FENMENOS FSICOS Y QUMICOSFenmeno fsico

Cuando ocurre un fenmeno fsico las sustancias realizan un proceso o cambio sin perder sus propiedades caractersticas, es decir, sin modificar su naturaleza

Fenmeno qumico

Es cuando las sustancias se transforman en otras nuevas, de distinta naturaleza,

3. CLASIFICACIN DE LA MATERIA

Sustancia simple

Cuando no puede ser descompuesta en otra ms sencilla al aplicar algn mtodo fsico o qumico.

Sustancias compuestas Pueden descomponerse en sustancias simples y son propiamente llamados compuestos, se representan mediante frmulas Cloruro de sodio NaCl

Molculas sencillas:

Molculas compuestas:

Mezclas Unin de dos o ms sustancias en proporciones variables, que conservan sus propiedades, sus componentes se pueden separar por medios fsicos, Mezclas homogneas, sus componentes se encuentran distribuidos uniformemente. Se presenta en una sola fase Aire Mezcla de oxgeno y nitrgeno

Bronce Cu-Sn

Mezclas heterogneas A pesar de estar integradas, sus componentes son sencillos de identificar, presenta dos o ms fases y se pueden separar por mtodos fsicos como la decantacin, la evaporacin, la destilacin etc.

SEPARACIN DE LOS COMPONENTES DE UNA MEZCLAFiltracin Decantacin Evaporacin Destilacin Cromatografa Centrifugacin.

Filtracin

El procedimiento de Filtracin consiste en retener partculas slidas por medio de una barrera, la cual puede consistir de mallas, fibras, material poroso o un relleno slido Filtro Prensa

Es un filtro de presin es usado para separar slidos y lquidos de la soluciones Filtro Larox

Son filtros a presin cuya funcin es eliminar el agua de la pulpa de concentrado presionando la pulpa en una serie de compartimientos del filtro

Decantacin Consiste en separar que contienen diferentes fases (por ejemplo, 2 lquidos que no se mezclan, slido y lquido, etc.)Siempre y cuando exista una diferencia significativa entre las densidades de las fases.

Evaporacin El procedimiento de Evaporacin consiste en separar los componentes mas voltiles exponiendo una gran superficie de la mezcla. El aplicar calor y una corriente de aire seco acelera el proceso.

Destilacin

Este mtodo consiste en separar los componentes de las mezclas basndose en las diferencias en los puntos de ebullicin de dichos componentes. Destilacin del mercurio cuando se recupera oro. Por un sistema de retorteo.

Cromatografa En toda separacin cromatogrfica hay dos fases (slida, lquida o gas) una mvil y otra estacionaria, que se mueven una con respecto de la otra manteniendo un contacto ntimo.

Centrifugacin. Es un procedimiento que se utiliza cuando se quiere acelerar la sedimentacin.

5. COMBINACIN

Es un cambio qumico donde, a partir de dos o ms sustancias, se puede obtener otra (u otras) con propiedades diferentes Cu OXIDADO + H2SO4 CUSO4 + H2O

Combinacin Proceso de lixiviacin en pilas

6. LOS CUATRO ESTADOS DE LA MATERIA

Estado SlidoEstado Lquido Estado GaseosoPlasmtico

Estado slido

Un slido es una sustancia formada por molculas, que se encuentran muy unidas entre s por una fuerza llamada Fuerza de Cohesin.

Estado Lquido

Un lquido es una sustancia formada por molculas que estn en constante desplazamiento, y que se mueven unas sobre otras.

Estado gaseoso

Los gases se forman cuando la energa de un sistema excede todas las fuerzas de atraccin entre molculas.

Los plasmas

Son gases calientes e ionizados. Los plasmas se forman bajo condiciones de extremadamente alta energa, tan alta, en realidad, que las molculas se separan violentamente y slo existen tomos sueltos.

Cambios de estado fsico de la materia

Fusin

Es el cambio de estado que ocurre cuando una sustancia pasa del estado slido al lquido, por aumento de la temperatura. Fundicin de cobre

El hierro, cobre, plata, plomo, etc., son metales que incrementando sus temperaturas, ellos se funden, entrando en estado lquido.

Vaporizacin Es el paso del estado liquido al estado gaseoso La temperatura a la que una sustancia cambia de lquido a gas se llama punto de ebullicin y es una propiedad caracterstica de cada sustancia, as, el punto de ebullicin del agua es de 100 C, el del alcohol de 78 C y el hierro hierve a 2750 C.

Solidificacin La solidificacin es la transicin de lquido a slido que se produce de forma inversa a la fusin, con cesin de calor. Sublimacin

En qumica, es el cambio de una sustancia del estado slido al vapor sin pasar por el estado lquido. Sublimacin del yodo

7. Estructura atmicaEl modelo de Rutherford, en el que los electrones se mueven alrededor de un ncleo positivo muy denso Bohr parti del modelo de Rutherford pero postul adems que los electrones slo pueden moverse en determinadas rbitas;

Estructura del tomotomoProtones (p+) Tienen carga elctrica positiva Electrones (e-) Tienen carga elctrica negativa protn. Neutrones (n.) Tienen carga elctrica nula. Su peso es igual al del protn

Peso atmico (A)

Masa atmica. Es el nmero asignado a cada elemento qumico para especificar la masa promedio de sus tomos. Nmero atmico (Z)Qumicamente se define el nmero atmico como la cantidad de protones existente en el ncleo de un tomo determinado

9.TABLA PERIDICARecordemos que el Sistema Peridico se organiz agrupando los elementos qumicos segn su configuracin electrnica, con el fin de que exhiban similares propiedades qumicas.Conviene recordar que los orbitales de la capa de valencia de cada elemento, ocupada por electrones, nos permiten organizar grupos de la forma que se muestra en el diagrama.

Ciertos grupos tienen nombres especiales como se muestra en la figura a continuacin.

Otra gran divisin que se usa con mucha frecuencia: Metales ; No-Metales; Metales de Transicin; Metaloides; As, la ms bsica divisin de los elementos separa los Metales de los No-metales.Caractersticas de los elementos metlicos y no metlicos

Estructura electrnica

Aunque los conocimientos actuales sobre la estructura electrnica de los tomos son bastante complejos, las ideas bsicas son las siguientes:

Ion

Es toda partcula cargada elctricamente que se forma cuando un tomo neutro o un grupo de tomos ganan o pierden uno o ms electrones. Cationes ( iones positivos )

Na+ ion sodioCu+2, ion cobreFe+3, ion fierroAniones (iones negativos) Cl- ion cloruro

VALENCIA.

La valencia es un nmero, positivo o negativo, que nos indica el nmero de electrones que gana, pierde o comparte un tomo con otro tomo de otros elementos para formar compuestos.METALES.

HIDRGENO.

NO METALES.

10. FUNCIONES QUMICAS

10. REACCIONES QUMICAS.Las reacciones qumicas son las transformaciones de la materia que producen cambios en unas sustancias para obtener otras diferentes. En la combustin las sustancias iniciales o reactivos son el carbono y el oxgeno del aire, y entre las sustancias finales o productos, encontramos al dixido de carbono.

Los cidos reaccionan con los metales que son mas activos que el hidrgeno, para formar un compuesto con el metal e hidrgeno gaseoso

Fe(s) + HCl(Ac) FeCl2(Ac) +H2(g)

La Ecuacin Qumica En una ecuacin qumica hay dos trminos. En el primero, el de la derecha, se escriben los reactivos. A la izquierda, el segundo trmino, en el que aparecen los productos,.Veamos como quedara representada la reaccin de formacin del agua a partir de hidrgeno y oxgeno.

11. REACCIONES OXIDO REDUCCIN La oxidacin = prdida de electrones por parte del elemento que se oxida.La reduccin = ganancia de electrones por parte del elemento que se reduce.Por ejemplo:

Semireaccin de oxidacin:Feo-2 e-1= Fe+2Semireaccin de reduccin:Cu+2+2 e-1= CuoReaccin redox:Feo+Cu+2= Cuo + Fe+2

El Feo ha cedido electrones, por lo tanto se ha oxidado a Fe+2.El Cu+2 ha ganado electrones, por lo tanto se ha reducido a Cuo.

Electrlisis en una celda de electroobtencin

12. REACCIONES DE NEUTRALIZACINUna reaccin de neutralizacin es una reaccin entre un cido y una base, generalmente en las reacciones acuosas cido-base se forma agua y una sal, un ejemplo es el producto de la reaccin cido-base del HCl con NaOHHCl(ac) + NaOH(ac) NaCl(ac) + H2O(liq)

Titulacin por NeutralizacinUna titulacin es una reaccin que se efecta entre una sustancia de concentracin desconocida y otro de concentracin conocida.

El pH En la definicin original de pH dada por Sorensen, ste era igual al logaritmo negativo de base 10 de la concentracin de los iones hidrgeno: Escala de pHEl pH es el nmero que exactamente describe el grado de acidez o basicidad de una solucin.Los valores de pH disminuyen de 7 a 0 indicando acidez, y los valores de pH se incrementan de 7 a 14 indicando alcalinidad.El agua destilada pura tiene un valor de pH de 7 y se considera como neutro (entre cido y alcalino).

Relacin entre los valores de pH y laconcentracin del ion H3O

Medidor de pH

Solucin buffer 4.0 pHIndicadores

Son sustancias que pueden utilizarse en formas de solucin o impregnadas en papeles especiales y que cambian de color segn el grado del pH

Indicador Anaranjado de metilo

Anaranjado de metilo (C14H14N3NaO3S), solucin 0,1%

Indicador de papel tornasol

Velocidad de reaccin:a. Naturaleza de los reactivos. b.Concentracin de los reactivos. c.Grado de divisin de los reactivos. d.Temperatura. e.Catalizadores. Los factores de los que dependen son:

Reacciones reversibles e irreversibles13. EQUILIBRIO QUIMICO

14. UNIDADES QUMICAS DE MASAPeso atmico es aquel peso relativo que se obtiene dividiendo el peso de un tomo de cualquier elemento entre la doceava (1/12) parte de un peso de un tomo del ncleo 12C

tomo gramo de un elemento es el numero de gramos de ese elemento igual a su peso atmico.Llamamos peso molecular a la suma de los pesos atmicos de todos los tomos que componen la molcula.

Molcula gramo o mol-g de una especie qumica (elemento o compuesto) es el nmero de gramos igual a su peso molecular. Mol,unidad bsica del Sistema Internacional de unidades, definida como la cantidad de una sustancia que contiene tantas entidades elementales (tomos, molculas, iones, electrones u otras partculas) como tomos hay en 0,012 kg (12 g) de carbono 12.

Peso equivalenteSe llama peso equivalente a la relacin que existe entre el peso atmico de un elemento y su valencia. Composicin centesimalEquivalente gramo (eq-g)Se llama equivalente gramo (eq-g), o simplemente equivalente, al numero de gramos igual al equivalente qumico del elemento o compuesto..

15. ESTEQUIOMETRIALa estequiometria, estudia las proporciones ponderales o volumtricas en una reaccin qumica. Calcular la masa de xido cprico obtenida a partir de 2,54 gramos de cobre metlico (masas atmicas de O = 16 y Cu = 63,5).Inicialmente debemos escribir y balancear la ecuacin qumica correspondiente:

Vemos en la ecuacin que dos tomos gramos de cobre (2 x 63,5 = 127), producen 2 moles de CuO (2 x 79,5 = 159).Queremos calcular la masa de CuO. Masa de CuO = F x Peso de cobre = 1,252 x 2,54 = 3,18 g de xido cprico.

16. SOLUCIONESUna solucin es una mezcla homognea de dos o mas sustancias El soluto es el componente que en una solucin se encuentra en menor cantidadEl solvente ser el componente que en una solucin se encuentra en mayor proporcin.

Solucin Principales Clases de Soluciones

Clasificacin de las soluciones

Concentracin de las soluciones La concentracin de una solucin se puede expresar en base a la cantidad de soluto que se encuentra disuelta en una determinada cantidad de solvente o, en una cierta cantidad de solucin Unidades fsicas de concentracinPorcentaje peso a peso (% P/P): indica el peso de soluto por cada 100 unidades de peso de la solucin. Porcentaje volumen a volumen (% V/V): se refiere al volumen de soluto por cada 100 unidades de volumen de la solucin. Porcentaje peso a volumen (% P/V): indica el nmero de gramos de soluto que hay en cada 100 ml de solucin.

Unidades qumicas de concentracinMolaridadEs igual nmero de moles de soluto por litro de solucin.

Formalidad Esta unidad de concentracin se define, como el nmero de pesos; frmula del soluto por litro de solucin.Normalidad

La normalidad se define como el nmero de equivalentes del soluto por litro de solucin.

Partes por milln

Este trmino especifica el nmero de partes de un componente en un milln de partes de la mezcla a la que pertenece DilucinLos procedimientos de laboratorio en qumica analtica con frecuencia requieren la toma de una alcuota de una solucin estndar para diluir a un volumen mayor en un matraz volumtrico

Propiedades Hidrofbicas E HidroflicasLas molculas anfiflicas, tambin llamadas anfipticas, son aquellas molculas que poseen un extremo hidroflico o sea que es soluble en agua y otro hidrfobo o sea que rechaza el agua. As, por ejemplo, cualquier tipo de aceite es hidrfobo porque no puede incorporarse al agua.

MicelasCuando se agita una mezcla de agua y cido ctrico en su forma COOH, el resultado es una suspensin blanca y turbia que dura tan solo unos minutos antes de volver a separarse en las dos fases originales. Esa suspensin consta de partculas esfricas, llamadas micelas, las cuales se forman por efectos hidrofbicos. Cuando las molculas de cido oleico se mezclan inicialmente con el agua, algunas de las molculas de esta ltima se orientan en torno a cada molcula de cido oleico, y entablan con ella interacciones de tipo dipolo. En esta estructura la parte no polar forma la parte central y hacia el exterior se sita la parte polar que por sus caractersticas puede interactuar con el agua.

Minerales Hidroflicos

Son mojables por el agua, constituidos por: xidos, sulfatos, silicatos, carbonatos y otros, que generalmente representan la mayora de los minerales estriles o ganga. Haciendo que se mojen, permanezcan en suspensin en la pulpa para finalmente hundirse.Minerales Hidrofbicos

Son aquellos que no son mojables o son poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como: grafito, carbn bituminoso, talco y otros, haciendo de que evite el mojado de las partculas minerales, que pueden adherirse a las burbujas de aire y ascender.

Aplicacin en El Proceso De Flotacin Algunas propiedades de un metal pueden variar en forma significativa debido a la presencia de impurezas, son las que se refieren a sus propiedades como aislante, al semiconduccin, la resistencia a la conduccin, la deformacin, la resistencia a romperse, la elasticidad, etc.Una mena obtenida a partir de una mina o cantera es muy impura y siempre est asociada con grandes cantidades de sustancias no deseables que no tienen metales que valga la pena extraer (ganga). Una proporcin alta de ganga puede eliminarse por el proceso de flotacin.La separacin del mineral y de las partculas de ganga se basa en el principio de modificar la superficie de las partculas del mineral en tal forma que las partculas del mineral se adhieran a las burbujas de aire y flotan con ellos en la superficie en donde pueden ser separadas las partculas de ganga se sedimentan en el fondo del tanque que se utiliza para la separacin.En el proceso de flotacin de espumas se utilizan entre otras sustancias qumicas

Los Espumantes:Ayudan a la formacin de una espuma estable al aire, reducienco la tensin superficial del agua. Son molculas con una parte terminal hidroflica y una cadena hidrofbica, como el aceite de pino, el aceite de eucalipto, los jabones.Los Colectores:Confieren propiedades hidrofbicas a las partculas de mineral al unirse a la superficie de los minerales a travs de sus partes terminales polares. La partcula recubierta se une a una burbuja de aire que est en contacto con ella y se desplaza a la superficie. Los colectores generalmente son fenoles, alcoholes superiores/anlico, hexlico) sulfatos alqulicos, jabones, sales cuaternarias de amonio, xantatos (ROCO2-Na+) en donde R= C2H5; C5H11, C8H17)

17. ANLISIS QUMICOEl anlisis qumico es el control mas importante de la planta, a travs de l se determina el contenido de elementos y sustancias de inters para el proceso.

Es importante a tal punto que ninguna planta de procesamiento produce sin antes saber los datos del anlisis qumico de su materia prima y de su producto terminado.

Anlisis cualitativoMediante el anlisis cualitativo, se identifican los elementos o iones que comprenden la sustancia estudiada.El anlisis cualitativo, tiene como finalidad primordial el reconocimiento de las distintas sustancias que pueda contener una muestra cualquiera. Anlisis cuantitativoLa tarea del anlisis cuantitativo es determinar la composicin cuantitativa de los elementos, iones o combinaciones qumicas que forman parte de las sustancias.Anlisis gravimtricoEl trmino gravimtrico se refiere a una medida de pesada, y un mtodo gravimtrico es un mtodo en el que el anlisis se determina pesando

Anlisis volumtricoUn mtodo volumtrico es aquel en el cual el anlisis es concluido midiendo el volumen de una disolucin de concentracin establecida necesario para reaccionar completamente con la sustancia que se determina.

Valoracin Acido - Base

La valoracin de un cido se denomina acidemetra y la valoracin de una base, alcalimetra.

Valoracin de oxido reduccin

La concentracin de un agente oxidante en una disolucin acuosa se puede determinar fcilmente conociendo la concentracin de un agente reductor y los volmenes de ambas disoluciones. De igual modo, es posible determinar la concentracin de ste conociendo la del oxidante.

Ejem. De una ecuacin inica de oxido reduccin

Anlisis por absorcin atmicaLa espectrofotometra de absorcin atmica como mtodo analtico se basa en el estudio de la absorcin de la energa radiante por parte de los tomos presentes en una muestra.Espectrofotmetro de absorcin atmica Entonces podemos decir que el espectrofotmetro de absorcin atmica es un instrumento con el que se produce y mide la absorcin con fines analticos cuantitativos

Los componentes bsicos de un espectrofotmetro de absorcin atmica son:Fuente de luz (Fuente modulador)Sistema de atomizacin (Llama horno celda de muestreo)Medida de luz especfica (monocromador detector, resultados)

Anlisis por plasma de induccin acoplada ( ICP )

Los espectrmetros del Plasma inductivamente Acoplado son los instrumentos cientficos de espectroscopia de emisin para anlisis cuantitativo o cualitativo de elementos en una muestra.

Un plasma inductivamente acoplado se logra por la ionizacin de argn en una radio frecuencia en un campo magntico. Se generan temperaturas de hasta 10,000K Espectrmetro de Plasma inductivamente Acoplado ICPCuerpo de la antorcha

Anlisis por rayos X

Los rayos X son radiaciones electromagnticas penetrantes, producidas por el bombardeo de un blanco (Wolframio o tungsteno) con electrones de alta velocidad.

Componentes espectrmetros de fluorescencia de rayos XTubo de rayos xFiltro PrimariosEsclusa de vacoColimadorCristal analizadorDetector proporcionalDetector de centelleo.

Componentes de un equipo de rayos X

Espectrmetro secuencial defluorescencia de rayos X

18. Equipos y materiales de laboratorio de acuososDesecador Dispensador Balanza analtica

Desecador Estufa elctricaDestilador Cabinas para cidos y bases Turbidmetro

pH-metro

TringulosBureta PipetasVasos de precipitadosPicetasMatraces aforados o fiolas

ProbetaTubos de ensayo Matraz ErlenmeyerMatraz kitasato Embudos de vidrio Embudo de buchner

Peras de decantacinLuna de relojSoporte universalPinzas

Papel de filtroPapel indicador

Anlisis InstrumentalSe llaman mtodos instrumentales a los mtodos que para determinar un componente miden alguna propiedad fsica por medio de un instrumento.

Las rocas de la litosfera tienen una densidad media de 2,7 veces la del agua y se componen casi por completo de 11 elementos, que juntos forman el 99,5% de su masa. El ms abundante es el oxgeno (46,60% del total), seguido por el silicio (27,72%), aluminio (8,13%), hierro (5,0%), calcio (3,63%), sodio (2,83%), potasio (2,59%), magnesio (2,09%) y titanio, hidrgeno y fsforo (totalizando menos del 1%). Adems, aparecen otros 11 elementos en cantidades del 0,1 al 0,02%. Estos elementos, por orden de abundancia, son: carbono, manganeso, azufre, bario, cloro, cromo, flor, circonio, nquel, estroncio y vanadio. Los elementos estn presentes en la litosfera casi por completo en forma de compuestos ms que en su estado libre.Biosfera, capa relativamente delgada de aire, tierra y agua capaz de dar sustento a la vida, que abarca desde unos 10 km de altitud en la atmsfera hasta el ms profundo de los fondos ocenicos. En esta zona la vida depende de la energa del Sol y de la circulacin del calor y los nutrientes esenciales

Cmo es el yacimiento de Antamina?El yacimiento de Antamina es tipo Skarn con mineralizacin de cobre, zinc, plata y molibdeno principalmente.

El endoskarn, caracterizado por la presencia de granate caf, que contiene mineralizacin principalmente de cobre (calcopirita) y la zona del exoskarn con granate verde es rica en zinc (esfalerita).

Adems de los minerales mencionados se tiene la presencia de plata, bismuto y molibdeno, entre otros dndole cierta complejidad al yacimiento.Zonas de mineralizacin del yacimiento

Qu es una Mina?Es un depsito o yacimiento que tiene minerales econmicamente explotables, tales como los de cobre, zinc, plata, oro, etc. Estos pueden ser del tipo de vetas o diseminados. Para nuestro conocimiento Antamina es un yacimiento de cobre-zinc.