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.