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TÉCNICAS
GRAVIMÉTRICAS DE
ANÁLISIS
Aspectos generales de la gravimetría.
Teoría de la formación de precipitados.
Tratamiento de los precipitados.
Se basa en las medidas de masa.
Requiere fundamentalmente dos medidas
experimentales:
Masa de la muestra analizada
Masa del analito o de una sustancia de composición
química conocida que contenga el analito.
ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO
Clasificación
1.Métodos gravimétricos por
volatilización.
2.Electro gravimetrías.
3.Métodos gravimétricos basados en la
precipitación (gravimetrías).
1. Gravimetría por Volatilización
El analito a determinar es volátil.
Separación del analito de la muestra por destilación a
temperatura adecuada.
Cuantificación:
1) masa de un adsorbente, donde se recoge el
destilado.
2) masa de la muestra antes y después de proceso
de destilación.
Ejemplo 1: Determinación del contenido de carbonato
ácido de sodio en un antiácido.
Ejemplo 2: Determinación de la fórmula empírica
por Combustión
2. Electrogravimetría
El ión metálico (disolución) se reduce hasta su estado
elemental y se deposita en el cátodo de un electrodo.
Cuantificación: pesada del cátodo antes y después de
aplicar la diferencia de potencial
Ejemplo: determinación de metales alcalinos (pH
básico) y cationes metálicos (Fe2+ y Fe3+, Ni2+, Co2+,
Ag+, ….) utilizando un electrodo de mercurio.
3. Gravimetría por Precipitación
El analito se separa de los componentes
de una solución en forma de precipitado,
que se trata y se convierte en un
compuesto de composición conocida que
puede ser masado.
Agentes
precipitadores
Específico: no son comunes, reaccionan con una sola
especie química.
Selectivo: es más común, reacciona con un número
limitado de especies químicas.
Propiedades de los precipitados y reactivos precipitantes
3. Gravimetría por Precipitación
1.- Fácil de filtrar y de lavar para eliminar contaminantes,
2.- Solubilidad suficientemente baja para evitar pérdidas de analito durante la filtración y
lavado,
3.- no reaccionar con componentes de la atmósfera,
4.- de composición conocida luego del secado, o de ser necesario, luego de calcinado.
Tamaños de partícula y filtrabilidad de los precipitados
A fin de evitar pérdidas de analito en el filtrado y lavado producto de las características
de los materiales para realizar esta etapa, filtros de papel o vidrio, es deseable obtener
precipitados con partículas grandes, los que además tienden a presentar mayor pureza
que aquellos formados por partículas pequeñas.
Formación del precipitado
Formación del precipitado
1. Sobresaturación: En la disolución existe más cantidad de
soluto (sal) disuelto que en el equilibrio. Etapa metaestable
que se mueve hacia el equilibrio (saturación).
Sobresaturación se debe MINIMIZAR
2. Nucleación: Paso donde se unen un número mínimo de
partículas para producir núcleos microscópicos de la fase
sólida. Mientras más lento el proceso de nucleación, mejor
formación de cristal grande con menos impurezas.
3. Crecimiento de particulado: el núcleo formado crece por
deposición de otras partículas de precipitado para dar lugar
al cristal.
Factores que determinan el tamaño de
la partícula
Solubilidad del precipitado en el medio
Temperatura
Concentración de reactivos
Rapidez con que se mezclan los reactivos
Estos factores se pueden explicar en forma cualitativa
asumiendo que el tamaño de las partículas es función de una
propiedad llamada sobre saturación relativa (SSR)
Sobresaturación relativa (SSR)
S
SQSSR
Donde:
S = solubilidad del precipitado en el medio
Q = concentración molar del soluto antes de la precipitación.
↓ Sobresaturación⇒↑ Tamaño de partícula
Alta SSR
Baja SSR
Condiciones favorables para precipitación
• Reducir sobresaturación
• Reducir Q (soluciones relativamente diluidas)
•Aumentar solubilidad (por temperatura, pH o complejos)
•Adición lenta de reactivo y muy buena agitación
• Regular pH
3. Gravimetría por Precipitación
Mecanismo de precipitación
Clasificación de las partículas del precipitado
El tamaño de las partículas del precipitado es función de la
naturaleza del precipitado y de las condiciones
experimentales bajo las cuales se producen.
Precipitado coloidal
• No sedimentan
• No se pueden filtrar usando
medios comunes de filtración
Precipitado cristalino
•Sedimentan espontáneamente
•Se pueden filtrar usando una
gran variedad de medios.
iones en solución partículas coloidales precipitados
10-8 cm 10-7 a 10-4 cm >10-4 cm
Coprecipitación
3. Gravimetría por Precipitación
Corresponde al proceso en el cual iones que normalmente no precipitan son retirados de
la solución por un precipitado. La contamincaión de un precipitado por otra sustancia
cuyo Kps se ha excedido, no es coprecipitación.
Se presentan 4 tipos de coprecipitación:
1.- Adsorción superficial, aquí un cpto soluble se agrega sobre la
superficie del coloide;
2.- formación de cristales mixtos, <5% de contaminación por un
átomo similar en tamaño y carga
3.- oclusión, por crecimiento muy rápido del cristal incorporando
iones ajenos a la capa contraiónica, y
4.- trampa mecánica, que se presenta cuando muchos cristales se
encuentran atrapando otras especies en su interior.
1. Pesar la muestra
2. Disolución y tratamiento de la muestra
3. Etapa de precipitación
4. Separación y tratamiento (limpieza) del precipitado
5. Secado y (o) calcinación del mismo.
6. Pesado del precipitado hasta peso constante.
7. Cálculos
ETAPAS DEL ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO
CONVENCIONAL
Secado y calcinado de los precipitados
Para que los resultados del análisis sean exactos, la sustancia
que se masa debe ser pura, estable y de composición definida.
La calcinación a temperatura elevada se requiere para
eliminar por completo el agua que esta ocluida o adsorbida
con mucha fuerza y para completar el cambio de algunos
precipitados al compuesto deseado. La elección de la
temperatura de calcinación depende de cada sólido.
Si el precipitado que se recolecta está en forma adecuada para
masarse, se debe calentar para remover el agua y el electrolito
adsorbido del líquido de lavado. Este secado se realiza a 110ºC
a 120ºC durante 1 a 2 horas.
Ejercicio:
1. El aluminio presente en 1,200 g de una muestra impura de sulfato de
aluminio y amonio se precipitó con amoníaco acuoso, como Al2O3.xH2O
hidratado. Se filtró el precipitado y se calcinó a 1000 ºC para formar Al2O3
anhidro, cuyo peso fue de 0,1798g. exprese los resultados de este
análisis en términos de:
a) %Al
b) %Al2O3
c) % NH4Al(SO4)2
Masa molar: Al2O3=101,98g/mol; Al=26,98g/mol
R: 7,93%; 14,98%; 69,69%
2. Se desea determinar el contenido de plomo en una muestra de mineral que
llega al laboratorio. Para ello se toman 0,5524 g del mineral y se precipita el
plomo contenido en la misma bajo forma de sulfato de plomo. El precipitado
se lava, se seca y se encuentra que pesaba 0,4425 g.
Calcule:
a) El porcentaje de plomo en la muestra.
b) El porcentaje de plomo en la muestra problema expresado como Pb3O4
MM PbSO4: 303,26 g/mol ; MM Pb: 207,19 g/mol ; MM Pb3O4: 685,6 g/mol
R: 55,74% Pb; 60,36 % Pb3O4
3. Se determinó el contenido de calcio en una muestra de agua mineral
mediante precipitación del calcio como CaC2O4.
Para ello se tomaron 250,00 mL de la muestra de agua de la cual se
precipitó el calcio contenido en la misma como CaC2O4.
El precipitado se filtró, se lavó y calcinó en un crisol de porcelana.
La masa del crisol vacío era de 22,6545 g y la masa del crisol más el
residuo de CaO final fue de 23,3456 g.
Calcular la concentración de Calcio en la muestra problema y expresarla
en g Ca/100 mL de muestra.
Masa molar Ca = 40,078 g/mol
Masa molar CaO = 57,077 g/mol
4. Al mentol le corresponde la fórmula molecular C10H20O.
Una muestra de 0,1105 g que contiene mentol se analiza
por combustión obteniéndose 0,2829 g de dióxido de
carbono y 0,1159 g de agua.
a) Determine la pureza del mentol en la muestra.
b) Determine el porcentaje de oxígeno presente en la
muestra.
Masa molar CO2= 44,01g/mol, C10H20O = 156,27g/mol;
O=16,0g/mol.
)(2)(2)(2)(2010 gggs OHCOOOHC
5. A elevadas temperaturas el NaHCO3 se convierte
cuantitativamente en Na2CO3:
Al calcinar una muestra de 0,4035g, que contenía NaHCO3 e
impurezas no volátiles, se obtuvo un residuo con una masa
de 0,2362g. Calcular el porcentaje de pureza de la muestra.
MM Na2CO3 = 105,99 g/mol ; MM NaHCO3 = 84,007 g/mol
R.: 92.80%
)(2)(2)(32)(32 ggssOHCOCONaNaHCO
1. Al laboratorio llega una muestra sólida impura que contiene NaBr. Esta
se decide analizar mediante el método de Mohr. Para ello, se disuelven
0,2896 g de muestra en 60,00 mL de agua y se titula con AgNO3 aprox.
0,1mol/L obteniéndose un volumen gastado de 26,90 mL. En una titulación
blanco se obtuvo un volumen gastado de AgNO3 de 0,8000 mL para llegar
al mismo punto final.
Para estandarizar el AgNO3 se colocaron 1,2580 g de NaCl patrón en un
matraz aforado de 100,00 mL y se preparó una solución. De esta solución
se tomaron 10,00 mL, se colocaron en un matraz erlenmeyer de 250 mL y
se le agregaron 60,00 mL de agua destilada. Se valoraron con el AgNO3
obteniéndose un volumen gastado de 24,80 mL.
Calcular el porcentaje de NaBr en la muestra.
Masa molar NaBr: 102,904 g/mol, NaCl=58,45 g/mol.
R: 80,4 %
Ejercicios
2. Se determinó el contenido de cloruros de una muestra por el método
de Volhard. Para ello se tomaron 25,00 mL de la muestra problema y se
diluyó con agua hasta 500 mL en un matraz de aforo. De esta solución
diluída se tomaron 20,00 mL, los cuales se colocaron en un matraz
erlenmeyer junto con 25,00 mL de AgNO3 0,1204mol/L y 20 mL de agua.
Se valoró el exceso de AgNO3 con KSCN 0,1488mol/L obteniéndose un
volumen gastado de 19,30 mL para alcanzar el punto final de Fe(SCN)2+
rojo.
Calcular el contenido de cloruros en la muestra expresado en mg/L de
cloruros y en mg/L de NaCl.
Masa molar: NaCl: 58,45 g/mol, Cl-: 35,45 g/mol
R: 4899 mg Cl-/L 8078 mg NaCl/L
3. Para determinar el contenido de cloruros de una muestra de suero
fisiológico se utiliza el método de Fajans. Para ello, se colocaron 25,00
mL del suero fisiológico en un matraz erlenmeyer con 65 mL de agua
destilada, se le agregó 1,0 mL de fluoresceína sódica y se tituló con
AgNO3≅ 0,1mol/L obteniéndose un volumen gastado de 45,00 mL.
Para estandarizar una solución de AgNO3 se masaron 0,2980 g de NaCl
patrón y se titularon con el AgNO3 obteniéndose un volumen gastado de
49,60 mL.
Determinar el contenido de cloruros en la muestra de suero fisiológico y
expresarlo como g NaCl/L suero fisiológico y en g Cl-/L fisiológico.
Masa molar: NaCl: 58,45 g/mol, Cl-: 35,45 g/mol
R: 10,80 g NaCl/L; 6,552 g Cl-/L.