Descripción

La experiencia acumulada en la utilización de la primera edición de este libro en los diferentes cursos de química e ingeniería química en la UPC, así como los comentarios y orientaciones procedentes de profesores de química analítica de otras universidades, nos hizo pensar que el material presentado era potencialmente interesante y tenía un gran valor didáctico, aunque era incompleto tanto en su estructura como en su contenido para adaptarlo de forma incondicional a los diferentes programas de los cursos introductorios de equilibrios iónicos.

A partir de estas reflexiones, llegamos a la conclusión de que debíamos abordar el estudio de los equilibrios iónicos siguiendo las pautas curriculares de los cursos introductorios de la asignatura Equilibrios Iónicos de las Facultades de Ciencias y Escuelas Superiores y Técnicas de Ingeniería, Departamentos de Medio Ambiente y Facultades de Ciencias del Mar, y que debíamos hacerlo desde una perspectiva más general que abarcara todos los conocimientos que dentro de cada campo de actividad constituyen una unidad didáctica fundamental. La necesidad de diseñar un curso de estas características nos llevó a introducir nuevos capítulos y a reorganizar y ampliar el material existente siguiendo siempre las pautas clásicas en el estudio de las reacciones en sistemas en equilibrio.

Así, el texto que presentamos puede ser dividido en 4 grandes apartados que corresponden a los aspectos teóricos y aplicados que habitualmente componen los cuerpos de conocimiento que denominamos equilibrios ácidobase, equilibrios de solubilidad, equilibrios de complejación y equilibrios de oxidación-reducción. El cuerpo de aplicaciones hace referencia a problemas de base químico-analítica y a problemas de medio ambiente.

Estos problemas se presentan como ejemplos modelo muy simplificados que ayudan, por una parte, a entender los métodos de análisis basados en las reacciones que son termodinámicamente reversibles y, por otra parte, nos proporcionan guías metodológicas para afrontar problemas de medio ambiente que están relacionados con disoluciones acuosas que tienen un exceso de H + y OH además de iones metálicos, compuestos sólidos poco solubles y aniones inorgánicos. Se inicia el trabajo con el estudio de los equilibrios ácido-base que se reúnen en un conjunto de 4 capítulos donde se abordan los diferentes aspectos de las reacciones ácido-base y sus aplicaciones más conocidas.

Aquí se introducen los conceptos y definiciones características, la escala de acidez y se describe el comportamiento termodinámico y los límites de los protófitos fuertes y débiles en el disolvente agua. El segundo capítulo está dedicado íntegramente al cálculo de los equilibrios ácido-base, con ácidos y bases mono y polipróticos. Posteriormente, se tratan los problemas asociados a la preparación y utilización de disoluciones tampón y las valoraciones ácido-base. De forma simultánea, se introducen las características y utilización de los indicadores visuales y se desarrollan ecuaciones sencillas para el cálculo del error de valoración.

En la parte final, se hace un estudio interesante sobre la obtención de la función de la capacidad tampón de un protolito y su relación con la forma de su curva de valoración teórica. En los capítulos 5 y 6 se tratan las reacciones de solubilidad y sus aplicaciones en los problemas de precipitación y separación de iones metálicos. Así, el capítulo 5 se dedica preferentemente a estudiar los aspectos fundamentales de las reacciones de precipitación y se presentan algunos cálculos gráficos sobre la solubilidad de compuestos conocidos. En el capítulo 6 se aborda la influencia de las reacciones simultáneas en la solubilidad y se estudia detalladamente la precipitación y redisolución de hidróxidos y sulfuros metálicos y sus aplicaciones en problemas modelo que están relacionados con la eliminación de metales a partir de líquidos procedentes de la industria química y minera.

En la parte final de este capítulo, se hace una presentación gráfica de los métodos de Mohr y Volhard en la que se estudian con ciertos detalles los dos procesos de valoración por precipitación y se realiza el cálculo teórico del error asociado a la puesta a punto del método experimental. Los capítulos 7 y 8, que están dedicados al estudio de las reacciones de complejación en disolución y sus aplicaciones más importantes, son los más originales, ya que contiene un tipo de información poco frecuente en los libros de texto.

Así, la primera parte, capítulo 7, se inicia con una presentación elemental de la teoría de la coordinación y una descripción del comportamiento y características de las disoluciones que contienen iones metálicos y ligandos complejantes. Posteriormente, se abordan los problemas de cálculos de equilibrio, que se desarrollan fundamentalmente utilizando los diagramas de fracción y los diagramas logarítmicos relativos. Aquí se diferencia el comportamiento de los ligandos protolíticos y no protolíticos y se desarrolla un método gráfico aproximado para delimitar las zonas homogéneas en los sistemas metal-ligando en sistema agua, donde solo tienen lugar reacciones de complejación.

Se cierra el capítulo con un estudio modelo sobre la evolución de la solubilidad de un compuesto sólido en presencia de los ligandos complejantes de distintas naturalezas. En el capítulo 8 se presenta una introducción al Análisis Complexométrico, donde se aborda el cálculo de las constantes condicionales mediante un sistema muy sencillo basado en las ecuaciones del balance de masas. Aquí, se construyen diagramas logarítmicos condicionales y se abordan interesantes problemas de planificación experimental en el campo de las valoraciones de iones metálicos. También se estudian procesos de valoración establecidos, tanto de un solo ion como de una mezcla de cationes, y se introduce la utilización de agentes enmascarantes conocidos. Simultáneamente, se describen las características y detalles del funcionamiento de los indicadores metalocrómicos y se realiza el cálculo teórico del error de valoración de diferentes procesos. La última parte del libro, capítulo 9, es de carácter netamente introductorio y está dedicado al estudio de las reacciones redox utilizando la escala de pe.

Por ello, contiene una parte teórica muy elemental donde se introducen las definiciones principales, se construye la escala de potencial redox y se define la variable pe, que permite construir de forma inmediata los diagramas logarítmicos redox relativos. Acto seguido, se presentan ideas prácticas sobre el control del potencial redox de una disolución y se definen las condiciones de tamponamiento redox. Finalmente, se estudian diversos ejemplos modelo relacionados preferentemente con problemas medioambientales, donde es pertinente la eliminación de especies químicas no deseadas o nocivas mediante procesos de oxidación-reducción en modelos de aguas contaminadas.