analisis gravimetrico

analisis gravimetrico

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Análisis Gravimétrico

El análisis gravimétrico es una de las principales divisiones de la Química Analítica, en la cual la cantidad de analito se determina por medio de una pesada. Éste se separa de los demás componentes de la mezcla, así como del solvente.

El método más utilizado de separación es el de precipitación, otros métodos importantes son electrólisis, extracción con solventes, cromatografía y volatilización.

El precipitado debe ser tan poco soluble, de manera tal que el constituyente en cuestión precipite cuantitativamente y la cantidad de analito que no precipite no sea detectable analíticamente.

La sustancia que se pesa debe tener una composición estequiométrica definida o ser convertible en ella de manera simple y, por último, ser de alta pureza. Este último requisito es el más difícil de cumplir.

En el procedimiento gravimétrico usual, se pesa el precipitado y a partir de este valor se calcula el peso de analito presente en la muestra analizada. Por consiguiente, el porcentaje de analito A es:

% A = (peso de A / peso de la muestra) * 100

Para calcular el peso de analito a partir del peso del precipitado, con frecuencia se utiliza un factor gravimétrico. Este factor se define como el valor numérico de la relación de un equivalente gramo del constituyente buscado, a un equivalente gramo del compuesto pesado.

Peso de A = peso del precipitado * factor gravimétrico

Por lo tanto: % A = (peso del precipitado * factor gravimétrico / peso de la muestra) * 100

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA. Fr. Rogelio Bacon. U.C.A. CÁTEDRA DE QUÍMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA

Ejemplo:

Una muestra de 0,6025 g de un cloruro soluble, da un precipitado de cloruro de plata que pesa 0,7134 g. Calcular el porcentaje de cloruro en la muestra.

Solución:

Reacción: Cl- + Ag+ ® AgCl

Elemento buscado : Cloruro Precipitado conocido: Cloruro de plata

Entonces el factor gravimétrico será: F = Peso molecular de Cl / Peso molecular de AgCl = 35,453 / 143,321 = 0,2474 g

Por lo tanto el peso de cloruro presente en el precipitado será: Peso Cl = F * peso AgCl = 0,2474 * 0,7134 = 0,1764 g Cl

% Cl = (Peso de Cl / Peso muestra) * 100 = (0,1764 / 0,6025) * 100 = 29,3 %

Para establecer un factor gravimétrico se deben señalar, en primer lugar, el peso molecular o el peso atómico del analito en el numerador y el de la sustancia pesada en el denominador; en segundo lugar, el número de átomos o moléculas que aparecen en el numerador y en el denominador deben ser equivalentes químicamente (esto es, surgir de la relación estequiométrica).

BaSO4 S S / BaSO4

BaSO4 SO3 SO3 / BaSO4

FeO 2 FeO / Fe2O3

MgO 2 MgO / Mg2P2O7

Análisis Gravimétrico

Cuando se sobrepasa el producto de solubilidad de un compuesto, los iones comienzan a unirse, formando una red cristalina que crece lo suficiente para que la fuerza de gravedad la lleve al fondo del recipiente.

Podemos representar el proceso de precipitación como:

10-8 cmfifi 10-7 a 10-4 cm fifi >10-8 cm

iones en solución ®fi partículas coloidales fifi precipitados

Cuando comienza la precipitación, se forman pequeñas partículas llamadas núcleos. Sobre éstas, se pueden depositar partículas más pequeñas que causarán el crecimiento de los núcleos.

Si la velocidad de formación de los núcleos, proceso llamado nucleación, es pequeña comparada con la velocidad de crecimiento de los núcleos, al final del proceso se producen menos partículas con un tamaño real relativamente grande. Este tipo de material se filtra con mayor facilidad y con frecuencia es más puro que el que se forma con partículas pequeñas. Para obtener este resultado, la precipitación se lleva a cabo mezclando lentamente soluciones diluídas bajo condiciones en las que aumenta la solubilidad del precipitado evitando la sobresaturación.

Además de controlar las condiciones durante el proceso real de precipitación, el analista tiene otro recurso después que se forma el precipitado. Éste es digerir o añejar el precipitado, lo cual consiste en permitir que el precipitado esté en contacto con el licor madre durante algún tiempo antes de filtrarlo, con frecuencia a una temperatura elevada.

FACULTAD DE QUÍMICA E INGENIERÍA. Fr. Rogelio Bacon. U.C.A. CÁTEDRA DE QUÍMICA ANALÍTICA CUANTITATIVA

El problema más difícil al que se enfrenta el analista en gravimetría es el obtener un precipitado con elevado grado de pureza. Éste puede contaminarse durante su formación o luego de terminada la precipitación, por los siguientes procesos:

Es el proceso mediante el cual una sustancia, que en condiciones normales es soluble, es acarreada junto al precipitado deseado.

Puede ocurrir por formación de cristales mezclados, permitiendo que la impureza penetre en la red cristalina del precipitado, a lo que se llama oclusión; o por adsorción de iones que son arrastrados con el precipitado durante el proceso de coagulación.

En la coprecipitación por oclusión, las sustancias contaminantes pueden ser iones extraños o el mismo disolvente; mientras que en la adsorción las impurezas son solamente iones retenidos en la superficie del precipitado.

Métodos de minimización de la coprecipitación:

Ä Adición de dos reactivos: se puede utilizar para controlar la concentración de la impureza y la carga eléctrica de las partículas elementales de las partículas elementales del precipitado. En el caso de los óxidos hidratados, la carga se puede controlar utilizando el pH adecuado.

Lavado: empleado con precipitados gelatinosos y coagulados, se debe adicionar al agua de lavado un electrólito para evitar la peptización.

Digestión: es útil para los precipitados cristalinos, algo benéfica para los precipitados coagulados, pero no se emplea para precipitados gelatinosos.

Reprecipitación: se utiliza cuando se puede disolver el precipitado con facilidad, principalmente en el caso de óxidos hidratados y sales cristalinas de ácidos débiles.

Separación: se realiza antes de formar el precipitado, separando la impureza o cambiando su naturaleza química por medio de alguna reacción.

Precipitación homogénea: la velocidad de formación del precipitante en la solución que contiene el constituyente a precipitar se controla cinéticamente, evitando regiones locales de alta concentración, de manera de mantener la sobresaturación siempre pequeña.

Análisis Gravimétrico

El precipitante se produce como resultado de una reacción que ocurre dentro de la solución, dando lugar a la formación de núcleos relativamente pequeños, los cuales crecerán a medida que continúa la formación de precipitante, generando cristales grandes con alto grado de perfección y pureza.

El precipitante puede generarse por variación de pH, con un reactivo que consuma lentamente iones hidrógeno o hidroxilos, o bien por descomposición lenta de un compuesto adecuado.

Por ejemplo: 100ºC

CO(NH2)2 (ac) + H2O (l) ® CO2 (g) › + 2 NH3 (ac)

NH2SO3H (ac) + H2O (l) fi NH4+ (ac) + H+ (ac) + SO4= (ac)

calor CH3CSNH2 (ac) + H2O (l) fi CH3CONH2 (ac) + H2S (ac)

Se denomina de esta manera al proceso mediante el cual se deposita una impureza luego de haber precipitado la sustancia deseada. Difiere de la coprecipitación por el hecho de que la contaminación aumenta al dejar el precipitado deseado con el licor madre; por lo cual debe filtrarse inmediatamente después de su formación.

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