⚖️ Métodos clásicos II: gravimetría, disoluciones y estadística analítica

1. En un análisis gravimétrico por precipitación, ¿cómo se define el factor gravimétrico que permite calcular la masa del analito a partir de la masa del precipitado seco y puro?

1. La razón entre el peso fórmula del analito (multiplicado por su coeficiente estequiométrico) y el peso fórmula del precipitado (multiplicado por el suyo)
2. La razón entre la masa del precipitado húmedo y la masa del precipitado ya calcinado
3. El cociente entre el volumen de agente precipitante agregado y la masa de la muestra original
4. La diferencia entre el peso fórmula del precipitado y el peso fórmula del analito

El factor gravimétrico se define como FG = (a·M_analito)/(b·M_precipitado); multiplicado por la masa del precipitado da la masa de analito. Las demás opciones confunden el factor con relaciones de masa o volumen ajenas a su definición. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., Cengage, cap. de métodos gravimétricos)

2. Un analista determina hierro por precipitación como Fe2O3 y calcinación posterior. Si el peso fórmula del Fe es 55.85 g/mol y el del Fe2O3 es 159.69 g/mol, ¿cuál es el valor correcto del factor gravimétrico para convertir la masa de Fe2O3 en masa de Fe?

1. 0.3497
2. 0.6994
3. 0.3006
4. 1.4297

FG = 2×M(Fe)/M(Fe2O3) = 111.70/159.69 = 0.6994. El 0.3497 omite el coeficiente estequiométrico 2; el 0.3006 corresponde a la fracción de masa de oxígeno, no de hierro; el 1.4297 es la razón invertida (precipitado/analito). (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de cálculos gravimétricos)

3. En gravimetría, una vez que se conocen la masa del precipitado seco y el factor gravimétrico correspondiente, ¿qué expresión permite calcular el porcentaje de analito en la muestra original?

1. % analito = (masa de la muestra × factor gravimétrico / masa del precipitado) × 100
2. % analito = (masa del precipitado / factor gravimétrico × masa de la muestra) × 100
3. % analito = (masa del precipitado × factor gravimétrico / masa de la muestra) × 100
4. % analito = (masa del precipitado − factor gravimétrico) / masa de la muestra × 100

El porcentaje de analito se obtiene multiplicando la masa del precipitado por el factor gravimétrico y dividiendo entre la masa de la muestra, por 100; las demás expresiones invierten los términos o usan una operación incorrecta. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de cálculos gravimétricos)

4. Una muestra de 0.5000 g se analiza para determinar cloruros por precipitación como AgCl. Se obtienen 0.1500 g de precipitado seco y puro. Con los pesos fórmula Cl = 35.45 g/mol y AgCl = 143.32 g/mol, ¿cuál es el porcentaje de Cl− en la muestra?

1. 24.74 %
2. 9.86 %
3. 30.00 %
4. 7.42 %

FG = 35.45/143.32 = 0.2474; %Cl = (0.1500 × 0.2474/0.5000) × 100 = 7.42 %. El 24.74 % confunde el factor gravimétrico con el porcentaje sin usar las masas; el 30.00 % omite el factor gravimétrico; el 9.86 % usa por error el peso fórmula de la plata metálica. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de cálculos gravimétricos)

5. Un analista desea obtener un precipitado cristalino de partícula grande, fácil de filtrar y lavar, minimizando la formación de coloides. Según la teoría de Von Weimarn sobre la sobresaturación relativa, ¿qué condición experimental favorece este resultado?

1. Agregar el precipitante diluido y lentamente, con agitación constante y en caliente, para mantener baja la sobresaturación relativa
2. Agregar el precipitante concentrado y de forma rápida, para maximizar la velocidad de precipitación
3. Mantener la disolución fría durante toda la adición del precipitante, para reducir la solubilidad del precipitado
4. Aumentar la concentración del analito en la muestra antes de precipitar, sin diluir la disolución

La sobresaturación relativa (Q−S)/S se mantiene baja con precipitante diluido, adición lenta, agitación y calor (que aumenta S), favoreciendo cristales grandes; las demás condiciones elevan la sobresaturación relativa y favorecen coloides. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed.; Harris, 'Análisis Químico Cuantitativo', 3a ed., Reverté)

6. De los siguientes mecanismos, ¿cuál NO se considera una forma clásica de coprecipitación en el análisis gravimétrico?

1. Adsorción superficial sobre el precipitado
2. Volatilización del contraión durante la calcinación
3. Formación de cristales mixtos (inclusión isomorfa)
4. Oclusión de la disolución madre dentro del precipitado

Los cuatro mecanismos clásicos de coprecipitación son adsorción superficial, cristales mixtos, oclusión y atrapamiento mecánico; la volatilización de un contraión durante la calcinación es un fenómeno distinto, ajeno a la incorporación de impurezas. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de gravimetría)

7. En la técnica de precipitación en disolución homogénea, el agente precipitante se genera lentamente dentro de la propia disolución mediante una reacción química controlada, como la hidrólisis de la urea. ¿Cuál es la principal ventaja de este método frente a la adición directa del precipitante?

1. Elimina por completo la necesidad de digerir o envejecer el precipitado antes de filtrarlo
2. Permite prescindir del control del pH durante toda la precipitación
3. Produce precipitados más densos, puros y de partícula grande, al mantener baja y constante la sobresaturación relativa
4. Acelera notablemente la velocidad de formación del precipitado en comparación con la adición directa

Al generarse el precipitante in situ y de forma gradual (por ejemplo, OH− por hidrólisis de la urea), la sobresaturación relativa se mantiene baja y constante, favoreciendo cristales grandes y puros; las demás opciones son falsas o exageradas. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed.; Christian, 'Química Analítica', 6a ed., McGraw-Hill)

8. ¿Cuál de las siguientes afirmaciones distingue correctamente la molaridad de la molalidad de una disolución?

1. La molaridad se expresa en mol de soluto por kilogramo de disolución, mientras que la molalidad se expresa en mol de soluto por litro de disolvente
2. La molaridad y la molalidad son numéricamente idénticas en cualquier disolución acuosa diluida, sin importar la temperatura
3. La molaridad se expresa en equivalentes de soluto por litro de disolución, mientras que la molalidad se expresa en mol de soluto por litro de disolvente
4. La molaridad se expresa en mol de soluto por litro de disolución, mientras que la molalidad se expresa en mol de soluto por kilogramo de disolvente

M = mol soluto/L disolución; m = mol soluto/kg disolvente. Al no depender del volumen, la molalidad no cambia con la temperatura, a diferencia de la molaridad. (Christian, 'Química Analítica', 6a ed., McGraw-Hill, cap. de cálculos y disoluciones)

9. Un químico debe preparar una disolución patrón que se usará en un experimento con variación considerable de temperatura ambiente durante el análisis. ¿Qué unidad de concentración conviene emplear para que el valor no se vea afectado por la expansión térmica del disolvente?

1. Molalidad, porque se basa en la masa del disolvente y no en el volumen de la disolución
2. Molaridad, porque se basa en el volumen total de la disolución a temperatura ambiente
3. Normalidad, porque depende únicamente del número de equivalentes químicos presentes
4. Partes por millón, porque su valor es independiente de la densidad de la disolución

La molalidad se basa en la masa del disolvente, que no cambia con la temperatura, por lo que es insensible a la expansión térmica; la molaridad y otras unidades basadas en volumen sí se ven afectadas. (Christian, 'Química Analítica', 6a ed., McGraw-Hill, cap. de cálculos y disoluciones)

10. Se desea preparar 250 mL de una disolución de HCl 0.100 M a partir de una disolución concentrada de HCl 2.00 M. ¿Qué volumen de la disolución concentrada debe medirse?

1. 25.0 mL
2. 12.5 mL
3. 125 mL
4. 6.25 mL

Con C1V1 = C2V2: V1 = (0.100 × 250)/2.00 = 12.5 mL. El valor 25.0 mL surge de un error de factor 2; 125 mL, de un error de conversión mL/L; y 6.25 mL, de aplicar el factor de dilución dos veces. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed.; Christian, 'Química Analítica', 6a ed.)

11. Para una reacción ácido-base en la que el H2SO4 actúa como diprótico, cediendo sus dos protones, ¿cuál es la normalidad de una disolución de H2SO4 0.050 M?

1. 0.050 N
2. 0.025 N
3. 0.100 N
4. 0.200 N

N = n·M, con n = 2 equivalentes/mol para el H2SO4 diprótico: N = 2 × 0.050 = 0.100 N. El 0.050 N omite el número de equivalentes; 0.025 N divide en vez de multiplicar; 0.200 N usa erróneamente n = 4. (Christian, 'Química Analítica', 6a ed., McGraw-Hill, cap. de concentraciones)

12. En una disolución acuosa diluida cuya densidad es prácticamente 1.00 g/mL, ¿a qué equivale aproximadamente una concentración de 5 ppm de un soluto?

1. 5 g de soluto por litro de disolución
2. 5 mg de soluto por mililitro de disolución
3. 5 mg de soluto por cada 100 mL de disolución
4. 5 mg de soluto por litro de disolución

En disoluciones acuosas diluidas, 1 ppm ≈ 1 mg/L; por lo tanto, 5 ppm ≈ 5 mg/L. Las demás opciones representan errores de un factor de 1000 o de 100 en la conversión. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de expresiones de concentración)

13. Un analista debe preparar 100 mL de una disolución de referencia de 10 ppm de Pb2+ a partir de una disolución patrón de 1000 ppm de Pb2+. ¿Qué volumen de la disolución patrón debe tomar y diluir a 100 mL?

1. 1.00 mL
2. 10.0 mL
3. 0.100 mL
4. 100 mL

Con C1V1 = C2V2: V1 = (10 × 100)/1000 = 1.00 mL. El 10.0 mL surge de un error de un orden de magnitud; el 0.100 mL, del error inverso; y el 100 mL, de olvidar la dilución y tomar el volumen final completo. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed.; Christian, 'Química Analítica', 6a ed.)

14. Se disuelven 4.00 g de NaOH (peso fórmula 40.0 g/mol) en agua hasta obtener 500 mL de disolución madre. Después se toman 25.0 mL de esta disolución madre y se diluyen a 250 mL. ¿Cuál es la molaridad de la disolución final diluida?

1. 0.200 M
2. 0.0200 M
3. 2.00 M
4. 0.0348 M

Mol NaOH = 4.00/40.0 = 0.100 mol; molaridad madre = 0.100/0.500 = 0.200 M; al diluir con factor 25/250, la molaridad final es 0.200 × (25/250) = 0.0200 M. El 0.200 M omite la segunda dilución; el 2.00 M invierte el factor de dilución; el 0.0348 M usa el peso atómico del sodio en vez del peso fórmula del NaOH. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed.; Christian, 'Química Analítica', 6a ed.)

15. En química analítica, ¿cuál de las siguientes afirmaciones distingue correctamente la exactitud de la precisión de un método?

1. La exactitud y la precisión son sinónimos que describen la reproducibilidad de un conjunto de mediciones repetidas
2. La exactitud se asocia al error aleatorio, mientras que la precisión se asocia exclusivamente al error sistemático
3. La exactitud refleja la cercanía al valor verdadero y se asocia al error sistemático; la precisión refleja la concordancia entre mediciones repetidas y se asocia al error aleatorio
4. La precisión refleja la cercanía al valor verdadero, mientras que la exactitud refleja la concordancia entre mediciones repetidas entre sí

La exactitud mide qué tan cerca está un resultado del valor verdadero (error sistemático); la precisión mide la concordancia entre réplicas (error aleatorio); son conceptos independientes. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de errores en el análisis químico)

16. Un analista realiza cuatro titulaciones réplica y obtiene los siguientes volúmenes de punto final: 20.10, 20.15, 20.05 y 20.20 mL. ¿Cuál es la desviación estándar muestral (s) de estas mediciones?

1. 0.0559 mL
2. 0.00417 mL
3. 0.150 mL
4. 0.0645 mL

La media es 20.125 mL; la suma de los cuadrados de las desviaciones es 0.0125, y s = √(0.0125/(4−1)) = 0.0645 mL. El 0.0559 mL divide entre n en vez de n−1; el 0.00417 mL omite la raíz cuadrada (es la varianza); el 0.150 mL confunde s con el rango. (Harris, 'Análisis Químico Cuantitativo', 3a ed., Reverté, cap. de estadística; Skoog et al., 9a ed.)

17. Un conjunto de mediciones analíticas tiene una media de 25.0 mg/L y una desviación estándar de 0.50 mg/L. ¿Cuál es el coeficiente de variación (desviación estándar relativa porcentual) de estos datos?

1. 2.0 %
2. 0.020 %
3. 1.0 %
4. 5000 %

CV = (s/x̄) × 100 = (0.50/25.0) × 100 = 2.0 %. El 0.020 % omite la multiplicación por 100; el 1.0 % usa por error la varianza s² en vez de s; el 5000 % invierte la razón, calculando x̄/s en lugar de s/x̄. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de tratamiento estadístico de datos)

18. Un analista realiza 5 réplicas de una determinación y desea calcular el intervalo de confianza al 95 % para la media, estimando la desviación estándar a partir de esas mismas 5 réplicas. En la fórmula μ = x̄ ± (valor·s)/√n, ¿qué valor estadístico debe emplear y con cuántos grados de libertad?

1. El valor z de la distribución normal estándar, con 5 grados de libertad (n)
2. El valor t de Student, con 4 grados de libertad (n − 1)
3. El valor t de Student, con 5 grados de libertad (n)
4. El valor z de la distribución normal estándar, con 4 grados de libertad (n − 1)

Cuando la desviación estándar se estima a partir de la propia muestra, se usa el valor t de Student con n−1 grados de libertad; el valor z solo es apropiado cuando la desviación estándar poblacional es conocida. (Harris, 'Análisis Químico Cuantitativo', 3a ed., Reverté; Skoog et al., 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed.)

19. En una serie de cuatro titulaciones réplica se obtuvieron los siguientes volúmenes de punto final: 10.08, 10.10, 10.12 y 10.35 mL. Al aplicar la prueba Q de Dixon al dato sospechoso (10.35 mL), con un valor crítico Q(90 %, n=4) = 0.76, ¿cuál es la conclusión correcta?

1. Q_exp ≈ 0.85; como es menor que Q_crítica (0.76), el dato 10.35 mL debe conservarse
2. Q_exp ≈ 0.23; como es menor que Q_crítica (0.76), el dato 10.35 mL debe conservarse
3. Q_exp ≈ 0.85; como es mayor que Q_crítica (0.76), el dato 10.35 mL debe rechazarse
4. Q_exp ≈ 0.85; sin embargo, con solo cuatro datos la prueba Q no puede aplicarse y el dato no puede evaluarse

Q_exp = |10.35−10.12|/(10.35−10.08) = 0.23/0.27 ≈ 0.85, que supera a Q_crítica (0.76), por lo que el dato debe rechazarse. El 0.23 corresponde solo al numerador sin dividir entre el intervalo total; la prueba Q sí es aplicable a conjuntos pequeños de 3 a 30 datos. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de tratamiento estadístico de datos)

20. Durante una valoración volumétrica, una bureta mal calibrada entrega sistemáticamente 0.05 mL menos del volumen indicado en cada lectura, por lo que todos los resultados de una serie de análisis se desvían en la misma dirección respecto al valor verdadero. ¿Qué tipo de error afecta principalmente esta situación?

1. Error aleatorio (indeterminado), que afecta la precisión y sigue una distribución normal alrededor de la media
2. Error grosero, que invalida por completo el conjunto de datos y obliga a repetir toda la serie
3. Error de muestreo, asociado a la heterogeneidad de la muestra analizada antes de la valoración
4. Error sistemático (determinado), que afecta la exactitud y tiene una causa identificable y corregible

Una causa asignable (bureta mal calibrada) que desplaza los resultados siempre en el mismo sentido corresponde a un error sistemático, que afecta la exactitud; el error aleatorio se distribuye de forma simétrica y afecta la precisión. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de errores en el análisis químico)

21. En una serie de cálculos analíticos que involucran una multiplicación y una división de valores experimentales, cada uno con su propia incertidumbre absoluta, ¿cómo se propaga correctamente la incertidumbre del resultado final?

1. Se combinan las incertidumbres relativas (porcentuales) de cada factor, típicamente sumando sus cuadrados y extrayendo la raíz cuadrada
2. Se combinan las incertidumbres absolutas de cada factor, sumando directamente sus valores sin convertirlas a términos relativos
3. Se conserva únicamente la incertidumbre absoluta del valor con menor número de cifras significativas, ignorando las demás
4. Se suman las incertidumbres relativas de cada factor de forma directa, sin elevarlas al cuadrado ni extraer la raíz

Para productos y cocientes, las incertidumbres relativas se combinan en cuadratura (√(Σ %error²)); sumar incertidumbres absolutas o relativas de forma directa, sin cuadratura, son errores conceptuales comunes en la propagación de errores. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de propagación de la incertidumbre; Harris, 'Análisis Químico Cuantitativo', 3a ed., Reverté)

22. En un análisis gravimétrico por precipitación, la masa del analito se obtiene multiplicando la masa del precipitado seco y calcinado por el factor gravimétrico. ¿Cómo se define este factor?

1. Como la razón entre el peso fórmula del analito y el peso fórmula del precipitado, ajustada por la relación estequiométrica de moles entre ambos
2. Como la razón entre el peso fórmula del precipitado y el peso fórmula del analito, sin ningún ajuste estequiométrico
3. Como el cociente entre la masa del precipitado húmedo y la masa del precipitado ya calcinado y seco
4. Como la diferencia entre los pesos fórmula del precipitado y del analito, dividida entre los moles de agua de hidratación

El factor gravimétrico es (a·M_analito)/(b·M_precipitado), como en el cálculo de Fe a partir de Fe2O3; invertir la razón (opción B) es un error común de conversión. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., Cengage, cap. de métodos gravimétricos)

23. Se determina hierro por gravimetría precipitándolo y calcinándolo hasta Fe2O3. Se obtienen 0.3980 g de precipitado seco de Fe2O3. Si M(Fe) ≈ 55.85 g/mol, M(Fe2O3) ≈ 159.69 g/mol y cada fórmula unitaria de Fe2O3 contiene 2 átomos de Fe, ¿cuál es la masa aproximada de Fe en la muestra?

1. 0.3980 g
2. 0.2784 g
3. 0.5691 g
4. 0.1392 g

Con FG = 2·M(Fe)/M(Fe2O3) ≈ 0.6994, la masa de Fe = 0.3980 g × 0.6994 ≈ 0.2784 g; invertir la razón o no aplicar el factor son errores comunes de conversión. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de métodos gravimétricos)

24. Un analista busca obtener un precipitado cristalino, de partícula grande y fácil de filtrar, en lugar de un coloide. De acuerdo con la teoría de Von Weimarn sobre la sobresaturación relativa (Q − S)/S, ¿qué condición experimental favorece este resultado?

1. Mantener una sobresaturación relativa alta, agregando el reactivo precipitante concentrado y de forma rápida, en disolución fría
2. Aumentar al máximo la concentración instantánea del soluto Q sin considerar la solubilidad de equilibrio S del precipitado
3. Mantener una sobresaturación relativa baja, agregando el reactivo precipitante diluido, lentamente y con agitación, en disolución caliente
4. Precipitar a temperatura ambiente con agitación vigorosa y adición instantánea del reactivo precipitante concentrado

Según Von Weimarn, una sobresaturación relativa (Q−S)/S baja favorece partículas grandes y cristalinas, fáciles de filtrar; las condiciones opuestas favorecen coloides. (Skoog et al., 9a ed.; Harris, 'Análisis Químico Cuantitativo', 3a ed., Reverté)

25. En la precipitación en disolución homogénea, el agente precipitante no se agrega directamente, sino que se genera lentamente dentro de la propia disolución. Un ejemplo clásico es el calentamiento de urea en disolución acuosa a temperaturas cercanas a 100 °C. ¿Qué efecto produce este método sobre el precipitado obtenido?

1. Genera iones hidroxilo de manera instantánea y produce precipitados coloidales más contaminados que la adición directa
2. Genera iones carbonato de manera gradual y evita por completo el fenómeno de coprecipitación
3. Genera iones amonio en exceso que disuelven el precipitado formado antes de completarse la reacción
4. Genera iones hidroxilo de manera gradual y produce precipitados más densos y puros que la adición directa del reactivo

La hidrólisis de la urea, (NH2)2CO + 3H2O → CO2 + 2NH4+ + 2OH−, libera OH− lentamente en forma homogénea, dando precipitados densos y puros; la opción A invierte este efecto. (Skoog et al., 9a ed.; Christian, 'Química Analítica', 6a ed., McGraw-Hill)

26. La coprecipitación es la contaminación de un precipitado por sustancias normalmente solubles que se incorporan durante su formación. ¿Cuál de los siguientes NO es uno de sus mecanismos reconocidos?

1. Recristalización fraccionada del precipitado en el disolvente original
2. Adsorción superficial de iones sobre la superficie del precipitado
3. Formación de cristales mixtos por inclusión isomorfa en la red cristalina
4. Oclusión y atrapamiento mecánico de la disolución dentro del precipitado

Los cuatro mecanismos reconocidos son adsorción superficial, cristales mixtos (inclusión isomorfa), oclusión y atrapamiento mecánico; la recristalización fraccionada es una técnica de purificación, no un mecanismo de contaminación. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de gravimetría)

27. Después de formarse el precipitado, se le deja en contacto con sus aguas madres, generalmente con calentamiento, durante cierto tiempo antes de filtrarlo. ¿Cómo se denomina esta etapa y cuál es su propósito principal?

1. Calcinación; su propósito es eliminar el agua de hidratación y convertir el precipitado en un óxido estable
2. Digestión o envejecimiento; su propósito es aumentar el tamaño de partícula y mejorar la pureza y filtrabilidad del sólido
3. Peptización; su propósito es redispersar el coloide para facilitar su lavado posterior con agua pura
4. Maduración inversa; su propósito es disminuir el tamaño de partícula para acelerar la filtración

La digestión (envejecimiento) en las aguas madres, con calentamiento, favorece la recristalización y el crecimiento de partícula, mejorando pureza y filtrabilidad; la calcinación es una etapa posterior distinta. (Skoog et al., 9a ed.; Harris, 'Análisis Químico Cuantitativo', 3a ed.)

28. Durante el lavado de un precipitado coloidal de AgCl, un analista lo enjuaga con agua destilada pura y observa que el sólido comienza a atravesar el papel filtro, perdiéndose parte de la muestra. ¿Qué fenómeno ocurrió y cómo debió evitarse?

1. Coagulación del coloide por el agua pura; debió lavarse con una disolución concentrada de un electrolito no volátil que permanezca en el precipitado
2. Oclusión del coloide por el agua pura; debió digerirse el precipitado por más tiempo antes de iniciar el lavado
3. Peptización del coloide por el agua pura; debió lavarse con una disolución diluida de un electrolito volátil que se elimine después en la calcinación
4. Adsorción superficial del coloide por el agua pura; debió calcinarse el precipitado antes de proceder con el lavado

El agua pura redispersa (peptiza) un coloide ya coagulado; se evita lavando con una disolución de electrolito volátil (p. ej. HNO3 diluido) que se elimina en la calcinación posterior. (Skoog, West, Holler, Crouch, 'Fundamentos de Química Analítica', 9a ed., cap. de gravimetría)

29. Las propiedades coligativas de una disolución (descenso crioscópico, ascenso ebulloscópico y presión osmótica) dependen principalmente de una característica del soluto. ¿Cuál es esa característica?

1. La masa molar del soluto, ya que entre mayor sea esta, mayor es el efecto coligativo observado
2. La polaridad del soluto, ya que las sustancias polares producen efectos coligativos más grandes que las no polares
3. La presión de vapor del soluto puro a la temperatura de trabajo, ya que de ella depende directamente el efecto coligativo producido
4. El número de partículas de soluto disueltas por unidad de cantidad de disolvente, ya que la identidad química del soluto no influye en el efecto coligativo producido

Las propiedades coligativas dependen del número de partículas disueltas (moléculas o iones), no de su masa molar, polaridad o identidad; por ello el factor de van't Hoff (i) es determinante en electrolitos. (Chang, R., 'Química', McGraw-Hill, cap. de propiedades coligativas de las disoluciones)

30. Se preparan dos disoluciones acuosas 0.10 molal: una de cloruro de sodio (NaCl) y otra de sacarosa (no electrolito). Ambas se enfrían hasta iniciar su congelación. ¿Qué disolución presenta el mayor descenso crioscópico y por qué?

1. La de NaCl, porque se disocia en dos iones por fórmula unitaria, por lo que su factor de van't Hoff (i≈2) duplica el efecto frente a la sacarosa
2. La de sacarosa, porque sus moléculas no electrolíticas producen un mayor número de puentes de hidrógeno con el agua, aumentando el descenso crioscópico
3. Ambas disoluciones presentan el mismo descenso crioscópico, ya que la molalidad es igual en ambas y el tipo de soluto no influye en el resultado
4. La de NaCl, porque cada fórmula unitaria aporta una sola partícula disuelta, de modo que su factor de van't Hoff es igual a 1, igual que en la sacarosa

ΔTf = Kf·m·i; NaCl se disocia en Na+ y Cl− (i≈2), duplicando el efecto respecto a un no electrolito como la sacarosa (i=1); la opción D identifica la sustancia correcta pero con un valor de i erróneo. (Chang, R., 'Química', McGraw-Hill, cap. de propiedades coligativas (factor de van't Hoff en electrolitos))

31. Se prepara una disolución acuosa 0.050 molal de CaCl2, un electrolito fuerte que se disocia completamente en tres iones (i = 3). Si la constante crioscópica del agua es Kf = 1.86 °C·kg/mol, ¿cuál es el descenso crioscópico esperado de esta disolución?

1. 0.186 °C
2. 0.279 °C
3. 0.093 °C
4. 0.031 °C

ΔTf = Kf·m·i = 1.86 °C·kg/mol × 0.050 mol/kg × 3 = 0.279 °C; usar i=2 (confundir CaCl2 con un electrolito 1:1 como NaCl) o ignorar la disociación (i=1) son errores comunes. (Chang, R., 'Química', McGraw-Hill, cap. de propiedades coligativas (descenso crioscópico))

32. Un técnico debe elevar el punto de ebullición del agua de un sistema agregando un soluto no volátil y no electrolito. Sabiendo que la constante ebulloscópica del agua es Kb = 0.512 °C·kg/mol, ¿qué relación describe correctamente el ascenso ebulloscópico (ΔTb) que obtendrá?

1. ΔTb = Kb · M, donde M es la molaridad del soluto no electrolito disuelto en el agua
2. ΔTb = Kb / m, donde m es la molalidad del soluto no electrolito disuelto en el agua
3. ΔTb = Kb · m, donde m es la molalidad del soluto no electrolito disuelto en el agua
4. ΔTb = Kb · m · n, donde n es el número de moles totales de disolvente presentes

El ascenso ebulloscópico se calcula como ΔTb = Kb·m (con i=1 para un no electrolito); usar molaridad en vez de molalidad es un error común porque esta última no depende de la temperatura. (Chang, R., 'Química', McGraw-Hill, cap. de propiedades coligativas; Christian, 'Química Analítica', 6a ed.)

33. Una disolución acuosa de una macromolécula no electrolito tiene una concentración molar de 0.0025 mol/L a 25 °C (298 K). Utilizando la ecuación de van't Hoff para la presión osmótica, π = MRT, con R = 0.0821 L·atm/(mol·K), ¿cuál es la presión osmótica aproximada de esta disolución?

1. 0.0051 atm
2. 0.61 atm
3. 0.75 atm
4. 0.061 atm

π = MRT = 0.0025 mol/L × 0.0821 L·atm/(mol·K) × 298 K ≈ 0.061 atm; usar la temperatura en °C sin convertir a Kelvin o un error de orden de magnitud en M son fallas comunes en este cálculo. (Atkins, P., 'Química Física', Editorial Médica Panamericana, cap. de propiedades coligativas de las disoluciones)

34. La presión osmótica es la presión que debe aplicarse sobre una disolución para impedir el paso neto de disolvente a través de una membrana semipermeable. ¿En qué dirección ocurre el flujo neto de disolvente cuando no se aplica esta presión?

1. Del compartimento de menor concentración de soluto hacia el de mayor concentración de soluto
2. Del compartimento de mayor concentración de soluto hacia el de menor concentración de soluto
3. En ambas direcciones por igual, sin que exista un flujo neto entre los dos compartimentos
4. Del compartimento con mayor temperatura hacia el de menor temperatura, independientemente de las concentraciones de soluto

El disolvente fluye espontáneamente hacia la disolución más concentrada, diluyéndola; ese es el fundamento de la ósmosis y de la presión osmótica necesaria para contrarrestarlo. (Atkins, P., 'Química Física', Editorial Médica Panamericana, cap. de disoluciones y ósmosis)

35. Un laboratorio necesita determinar la masa molar aproximada de un polímero no volátil y no electrolito, del cual dispone de muy poca cantidad. Entre las propiedades coligativas disponibles, ¿cuál conviene usar preferentemente para macromoléculas en baja concentración molar, por producir un efecto medible más grande?

1. El descenso crioscópico, porque su constante Kf produce un efecto proporcionalmente mayor que la presión osmótica en disoluciones acuosas diluidas
2. La presión osmótica, porque genera un efecto medible considerablemente mayor que el descenso crioscópico o el ascenso ebulloscópico a concentraciones molares bajas
3. El ascenso ebulloscópico, porque el punto de ebullición es más sencillo de medir con precisión que el punto de congelación
4. Las tres propiedades coligativas producen efectos de magnitud comparable entre sí, independientemente de la concentración molar del soluto

Para solutos de alta masa molar en baja concentración, la presión osmótica produce un efecto mucho más grande y medible que ΔTf o ΔTb, por lo que se usa en la determinación de masas molares de macromoléculas. (Atkins, P., 'Química Física', Editorial Médica Panamericana; Chang, R., 'Química', McGraw-Hill (osmometría))