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Métodos gravimétricos de análisis

Curso química Analitica. Programa biologia
by

Carolina Aguilera galvez

on 15 August 2013

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Transcript of Métodos gravimétricos de análisis

Carolina Aguilera Gálvez. QF. M.Sc
MÉTODOS GRAVIMÉTRICOS DE ANÁLISIS
Los métodos gravimétricos se basan en las mediciones de masa
Esta masa puede ser pesada antes de empezar el análisis y/o después de generarla durante el análisis
Métodos de precipitación
Métodos de Volatilización
El analito se convierte en un precipitado poco soluble, el cual se filtra y se lava para eliminar impurezas, se procede al tratamiento químico y se pesa.

Es un método cuantitativo, permite determinar la masa de un compuesto puro con el que el analito esta relacionado químicamente
Métodos de precipitación
Para la determinación de calcio en aguas, se agrega un exceso ácido oxalico a un volumen de muestra. Después se adiciona amoniaco para neutralizar y que el calcio precipite como oxalato de calcio
El precipitado se filtra, se seca y se calcina. Así todo el precipitado se convierte en óxido de calcio
El precipitado se enfría y se pesa y se determina la masa de óxido de calcio al restar el peso del crisol
El analito se volatiliza a una temperatura adecuada. El producto volatil se recoge y se pesa o se determina la masa del producto de manera indirecta por la pérdida de masa de la muestra.
Métodos de volatilización
Análisis de Bicarbonato de sodio en las tabletas de un antiácido. En este caso se pesa una muestra de tabletas , y se tratan con ácido sulfúrico diluido para convertir el bicarbonato en dióxido de carbono
Solubilidad: Máxima cantidad de soluto que se disolverá en una cantidad dada de solvente a una temperatura especifica.

Constantes del producto de solubilidad: Es el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes, cada una elevada a la potencia de su coeficiente estequiometrico en la ecuación de equilibrio.
PROPIEDADES DE LOS PRECIPITADOS Y DE LOS REACTIVOS PRECIPITANTES
Idealmente un agente precipitante gravimetrico debería ser selectivo y especifico.
Los específicos, que reaccionen solo con un compuesto químico, son poco comunes.
Los selectivos son mas frecuentes y reaccionan solo con un numero limitado de especies.
Además de ser especifico y selectivo el reactivo precipitante debería reaccionar con el analito para formar un producto que:

1.Se pueda lavar y filtrar fácilmente para quedar libre de
contaminantes.

2.Tenga una solubilidad lo suficientemente baja para que no
haya perdidas importantes durante la filtración y el lavado.

3. No reaccione con los componentes atmosféricos.

4. Tenga una composición conocida después de secarlo o, si
fuera necesario, de calcinarlo.
VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA SOLUBILIDAD
Las circunstancias con que una sustancia se disuelve en otra dependen de la solubilidad; es decir,
De la naturaleza del soluto
y del disolvente, así como de otros factores como temperatura y presión.
El grado de solubilidad se mide por la cantidad de soluto disuelto en una muestra de disolvente, para producir una disolución saturada (que no acepta la disolución de más soluto). Cuando la disolución entre dos sustancias es completa se dice que son miscibles; a las no posibles, se les llama inmiscibles
Según la cantidad de soluto y solvente
Diluidas
Concentradas
Saturadas
Son aquellas a las que ya no se les puede disolver más soluto
Sobresaturadas: Más soluto que las saturadas
Pequeñas cantidades de soluto
Grandes cantidades de soluto
DISOLUCIONES

Pesar la muestra
Adecuar la muestra al método de análisis
Proceder a formar el precipitado(reacción de precipitación)
Tratamiento del precipitado (digestión, envejecimiento)
Separar el precipitado (filtración)
Purificación del precipitado (lavar..etc)
Secar y pesar o calcinar y pesar
Cálculos gravimétricos
METODO GRAVIMETRICO
El éxito de las gravimetrías por precipitación va unido a la obtención de buenos precipitados que deben de recolectarse con elevada eficacia.
Idealmente, sus propiedades serían:
* Baja solubilidad en el medio acuoso
* Fácilmente filtrables
* Estables al aire, en el medio..etc
* El analito supone una parte mínima
constitutiva del precipitado
¡Los precipitados cristalinos son los mas deseables!
TAMAÑO DE PARTICULA Y FILTRABILIDAD DE LOS PRECIPITADOS
En los métodos gravimetricos se prefieren , por lo general, los precipitados formados por partículas grandes por ser mas fáciles de lavar y de filtrar, además que este tipo de precipitados suelen ser mas puros que los precipitados formados por partículas finas .
Los precipitados de acuerdo con el tamaño de partícula que presentan pueden ser:
Suspensiones coloidales ( 10 -10 cm)
(difícilmente filtrables), (no floculantes)
-7
-4
Suspensiones cristalinas (10 -10 cm)
(fácilmente filtrables), sedimentan espontáneamente
Variables experimentales: solubilidad del precipitado, la temperatura, concentración de los reactivos y la velocidad con que se mezclan influyen en el tamaño de sus partículas.
Se puede incidir sobre el control del tamaño de las partículas y sobre la facilidad para su filtrado modificando el valor de la Sobresaturación Relativa (SSR):
Grande, el precipitado tiende a ser coloidal
Pequeño, el precipitado tiende cristalino

Partícula sólida cuyo diámetro es < 10 cm.
Los coloides son sustancias intermedias entre las
disoluciones y suspensiones, constituidas por dos
fases: dispersa y la dispersadora.
  
Son tan pequeñas que no las retienen los filtros comunes. Se puede coagular o aglomerar, para formar una masa amorfa que pueda filtrarse.
COLOIDES:
-4
Coagulación de coloides
Calentamiento
Agitación
Adición de un electrolito al medio
La carga de los coloides, permite la adsorción de los iones en la superficie de un sólido, se ha comprobado la carga de los coloides por su migración en un campo electrico.
La carga de una partícula coloidal formada durante un análisis gravimétrico, está determinada por la carga del ion de la red cristalina que está en exceso cuando se ha completado la precipitación
El grado de adsorción aumentan con rapidez a medida que crece la concentración del ion común
PEPTIZACIÓN DE COLOIDES:
Es el proceso mediante el cuál un coloide coagulado regresa a su estado original disperso. Cuando se lava un coloide coagulado, parte del electrolito responsable de la coagulación se elimina.
Como evitar la perdida como consecuencia de la peptización?
TRATAMIENTO DE LOS PRECIPITADOS COLOIDALES
los coloides precipitan mejor en soluciones calientes, con agitación y que contienen suficiente electrolito para asegurar la coagulación. La filtración mejora si se deja reposar durante una hora o más en contacto con la solución caliente de la cuál se formo (digestión)
En la cristalización se lleva la solución a la condición de saturación a una temperatura alta, luego se deja enfriar lentamente y como la solubilidad es menor a menores temperaturas se forman cristales.

La dispersión temporal en la fase liquida se denomina suspensión cristalina. Estas partículas tienden a sedimentar espontáneamente y se filtran con facilidad
PRECIPITADOS CRISTALINOS
El tamaño de particula de los sólidos cristalinos puede mejorar al reducir Q (la concentración del soluto), aumentar S al maximo ( solubilidad en equilibrio) o ambas en la ecuación previamente descrita.
La reducción de Q se logra con el empleo de soluciones diluidas y el empleo lentamente del reactivo precipitante, con buena agitación.
Se aumenta la solubilidad con calor o ajustando el pH del medio de precipitación
La digestión ( Se calienta el precipitado durante una hora o mas) produce un producto más puro y más facil de filtrar.
COPRECIPITACION
Ocurre cuando algunos compuestos en otras circunstancias son solubles, se eliminan de la solución durante la formación del precipitado.
Absorción en la superficie
Es una fuente común de coprecipitación, ocasiona contaminación de precipitados con grandes áreas de superficie especifica (área por unidad de masa). Aumenta cuando se reduce el tamaño de la partícula, es muy grande en los coloides.
La coprecipitación es insignificante en los precipitados cristalinos, debido a la pequeña area de superficie especifica
Reducción de las impurezas adsorbidas en los coloides
Se mejora en la digestión, ya que se remueve el agua del sólido para obtener una masa más densa con menor área de superficie especifica para adsorción.
Lavado con una solución que contenga un electrólito volatil, ya que desplaza a cualquier otro electrolito que se haya agregado para lograr la coagulación.
REPRECIPITACIÓN
Es una forma drástica pero efectiva de reducir los efectos de la adsorción. El sólido filtrado se vuelve a disolver y se reprecipita. Se aumenta el tiempo del análisis, pero con frecuencia es necesario.
FORMACIÓN DE CRISTALES MIXTOS
Es un tipo de coprecipitación, en la cuál uno de los iones de la red cristalina de un sólido se remplaza por un ion de otro elemento. Para que esto ocurra se necesita que los dos iones tengan la misma carga y su tamaño no difiera en más de un 5%.
La contaminación aumenta cuando la relación de contaminante a analito se incrementa.
Poco se puede hacer para evitarla y se presenta tanto en suspensiones coloidales como en precipitados cristalinos.
OCLUSIÓN Y ATRAPAMIENTO MECÁNICO
Cuando un cristal crece con rapidez durante la formación del precipitado, pueden quedarse atrapados u ocluidos en el iones extraños. El atrapamiento mecánico sucede cuando los cristales permanecen juntos durante el crecimiento. En este caso, varios cristales crecen juntos y en consecuencia, una porción de la solución queda atrapada en pequeños huecos.

Los dos son minimos cuando la velocidad de formación del precipitado es baja, en condiciones de baja sobresaturación.
El factor de separación es elevado (producto casi sin impurezas).
En bastantes ocasiones se puede recuperar un producto con una pureza mayor del 99% en una única etapa de cristalización, separación y lavado.
Controlando las condiciones del proceso se obtiene un producto sólido constituido por partículas discretas de tamaño y forma adecuados para ser directamente empaquetado y vendido (el mercado actual reclama productos con propiedades específicas).
Precisa menos energía para la separación que la destilación u otros métodos empleados habitualmente y puede realizarse a temperaturas relativamente bajas.
VENTAJAS DE LA CRISTALIZACIÓN
En la formación de un precipitado compiten dos tipos de procesos:
Nucleación
Crecimiento del cristal
Si predomina la nucleacion el resultado es un precipitado con muchas partículas pequeñas; si domina el crecimiento de partículas se produce menor numero de partículas, pero de mayor tamaño.

La nucleacion ocasiona la formación de coloides, el crecimiento de partículas genera formación de cristales.
QUÍMICA ANALÍTICA
-4
SSR = ______________
Q-S
S
Q= Concentración del soluto
S= Solubilidad en equilibrio
Q - S

S
________
________
Q - S

S
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