Anlisis

Gravimtrico

Universidad de Carabobo

Facultad de ciencias de la Educacin

Departamento de: Biologa y qumica

Ctedra: Qumica Analtica I

Anlisis Gravimtrico

Bachiller:

Luis A Ramos A

C.I: 24.457.271

Profesor:

lvaro Zarate

Brbula, Febrero 2014

Introduccin

La qumica analtica desempea un rol til en la qumica como ciencia, ya que permite

determinar de manera cuantitativa y cualitativa la composicin de una muestra, cules son

las sustancias o elementos que las componen y en qu concentraciones o niveles se

encuentran. Por consiguiente, el anlisis gravimtrico es sostn para cumplir dicha

premisa, o ayuda a la qumica analtica en su objetivo fundamental.

Al referir sobre el anlisis gravimtrico se gira en torno a mtodos y tcnicas

experimentales, previamente formulados con soportes tericos que resume la qumica. En

tal sentido, el anlisis gravimtrico permite por medio de una pesada establecer las

relaciones necesarias para ser concreto en qu cantidad de masa se hallaba el compuesto a

buscar con respecto a la muestra del cual fue aislado y separado. Se conocen dos mtodos

experimentales gravimtricos para lograr una pesada final, el primero es por precipitacin

y el segundo por volatilizacin, cada cual establece sus requerimientos para poder lograr

el anlisis.

En ltima instancia, se tendr que seguir familiarizando con temas como la solubilidad,

sobresaturacin, volatilizacin y las tcnicas fsicas que permitan la separacin de un

slido, recurrir nuevamente a las condiciones de equilibrio inico, y hondar en temas

nuevos como las condiciones de los precipitados, saber las pautas para llevar el anlisis

gravimtrico, conocer cmo puede contaminarse un precipitado, cmo se forman un

precipitado (Nucleacin y crecimiento cristalino), saber las cualidades de un agente

precipitante, diferenciar entre Coprecipitacin y postprecipitacin, calcular el porcentaje

de humedad de una muestra, entre otros aspectos. La investigacin una vez ms nos

ofrece un amplio reconocimiento y comprensin del estudio gravimtrico y su aplicacin

tanto en la qumica analtica, como su utilidad en el desarrollo humano.

Tabla de contenido

Principios del anlisis gravimtrico

Pasos del anlisis gravimtrico

Anlisis gravimtrico por precipitacin.

Condiciones del agente precipitante.

Mecanismos de formacin de un precipitado, nucleacin y crecimiento cristalino.

Clculos que involucran el factor gravimtrico.

Determinacin del porcentaje de humedad.

Contaminacin de un precipitado, Coprecipitacin, postprecipitacin, inclusin

isomrfica y no-isomrfica.

Anlisis gravimtrico por volatilizacin

Importancia del anlisis gravimtrico y aplicaciones en la qumica analtica.

Conclusin

Referencias

Anexos

Anlisis Gravimtrico:

Concepto y principios:

Consiste en el conjunto de tcnicas o procedimientos experimentales-tericos para

determinar la proporcin en relacin a su masa de un analito, que se encuentra en una

muestra, por lo tanto, el peso de la muestra es tomado en cuenta. Igualmente, se entiende

como el anlisis riguroso que permite separar los productos o elementos que hacen parte

del analito para ponderarlo respecto a su masa, haciendo uso de una balanza analtica, o

relaciones estequiomtricas, y dems. El analito es el foco del estudio, puede ser un

determinado elemento, in, radical o producto. Es importante sealar, que el anlisis

gravimtrico se encuentra entre los mtodos ms exactos de la qumica analtica, adems,

busca centrarse en el carcter cuantitativo de la experiencia, aportando as resultados o

cifras de inters.

Si se habla de un conjunto de tcnicas para llevar a cabo el anlisis gravimtrico, se

habla entonces de diversos procesos, que permiten analizar la muestra y hallar la

proporcin en la que se encuentra el analito que es el fin comn de ellos. Es por ello, que

en la qumica analtica los procesos de separacin o la determinacin para analizar el

analito pueden llevarse a cabo en dos formas, o se distinguen dos tipos en los mtodos

analticos gravimtricos, en el primer tipo, la sustancia a determinar se asla de los otros

constituyentes de la muestra en forma de un precipitado insoluble y el anlisis se termina

determinando el peso de dicho precipitado, o el de alguna sustancia formada a partir del

mismo por un tratamiento adecuado. El segundo tipo, generalmente aprovecha la

propiedad de la volatilidad, aislndose por destilacin la sustancia a determinar u otro

proceso. Los mtodos de precipitacin son los ms ampliamente utilizados, ms all de

otros que se presenten.

En cada uno de dichos procesos el analito puede sufrir transformaciones de fases, se

busca la constitucin por formacin de una fase slida pura del analito, es decir que

precipite o se aparte de la solucin, d una especie poco soluble en el medio de la

reaccin, o hallar un compuesto de composicin definida que se pueda separar por

medios fsicos y ser analizada, o aportando datos al anlisis, que permita fijar relaciones

cuantitativas. En consecuencia, en el anlisis gravimtrico se puede hacer uso de

transformaciones qumica para determinar la presencia del analito, o llevarlo a fases

donde se pueda determinar la pesada.

Para hacer uso del anlisis gravimtrico se deben conocer las concentraciones, los

datos de solubilidad, factores que permitan la separacin por medio fsicos del analito,

entre otros aspectos, y saber a ciencia cierta cul de los dos mtodos se van a tomar.

Es necesario, como principio general establecer una relacin entre la masa de la

muestra con respecto a la pesada del analito. Por consiguiente, haciendo uso de las

medidas experimentales, se calcula el porcentaje del analito en relacin a la muestra de la

siguiente manera:

Donde A es la pesada obtenida del analito, dicha frmula puede llevar a la interpretacin

del factor gravimtrico.

En tal sentido, el anlisis gravimtrico en sus mtodos se puede basar en una

reaccin qumica como:

aA+rR AaRr

En donde a son las molculas del analito A, que reaccionan con r molculas de

reactivo R. El producto AaRr, es por lo general una sustancia que se puede pesar como tal

despus de recurrir a mtodos fsicos.

Ejemplo del anlisis gravimtrico:

1- Se trataron 10,00 ml de una disolucin que contena Cl- con exceso de AgNO3,

originndose 0,4368g de precipitado de AgCl. Cul era la moralidad del Cl-

en la muestra problema?

Ag++Cl

-AgCl(s)

Solucin: La masa frmula del AgCl es 143,321. Un precipitado que pese 0,4638

g contiene:

Como un mol de AgCl contiene un mol de Cl-, deba haber 3,048x10

.3 mol de Cl

-

en la muestra problema. Por lo tanto:

Pasos del Anlisis Gravimtrico

Para llevar a cabo el anlisis Gravimtrico es necesario tomar en cuenta pasos

previamente ya establecidos por el mtodo para obtener una mayor precisin y exactitud,

evitar as dispersin en los resultados referentes a los errores. Igualmente, es importante

de manera general tomar en cuenta:

Calibracin, limpieza y buen manejo de los instrumentos de laboratorio.

Medida de la muestra, es de menester que sea precisa y exacta la porcin de la

muestra tomada para el anlisis, ya que contribuyen a los clculos respectivos.

Preparacin de la muestra, es necesario un tratamiento riguroso de la muestra que

permita o facilite los procesos fsicos o qumicos que separaran los agentes del

analito, y evitar contaminacin de la misma.

La seleccin, segn sea el caso, de los reactivos que determinen la detencin del

analito, o precipiten para su posterior anlisis, o hagan de la muestra ms estable

para los procedimientos gravimtricos.

Hacer uso de los mtodos fsico para la separacin, llevar a cabo, segn sea el

caso, filtracin, digestin, lavado, calcinacin, destilacin, entre otros que

garanticen la pureza del analito.

El producto ideal del anlisis gravimtrico debe ser insoluble, puro, tener una

composicin conocida, o presentarse en una fase slida para una pesada final.

Llevar el pesado con la balanza analtica, que debe tener un nivel alto de precisin

y exactitud, estar estable, ser sensible, entre otros requisitos.

Analizar la pesada, hacer los clculos necesarios, y aportar los resultados

obtenidos.

Anlisis Gravimtrico por Precipitacin

Se entiende por precipitado un slido puro, que en un determinado medio es insoluble,

por lo tanto, se separa de la solucin. Por consiguiente, el anlisis gravimtrico por

precipitacin busca separar al analito de la muestra mediante un precipitado. Las tcnicas

para llevar acabo dichos pasos deben tomar en cuenta las propiedades fsicas y qumicas

de la muestra, la separacin del analito se da en ciertas condiciones que garanticen pureza,

logrando, as, poder llevar a cabo un anlisis que aporte caractersticas, que hagan

factible la proporcin del analito o la pesada del mismo. En necesario, para lograr un

precipitado hacer uso de un agente precipitante, es decir que reaccione con el analito y lo

precipite. El agente precipitante es aquel que se adiciona para que reaccione con el analito

y logre obtener un precipitado en la solucin. Se conocen dos tipos de agentes

precipitantes los:

Especficos: Son pocos, reaccionan con una sola especies qumica.

Selectivos: Es ms comn, reacciona con un nmero limitado de especies qumicas.

Igualmente, para precipitar a un sustancia se deben cumplir ciertas condiciones y

tambin llevar a cabo procesos fsico rpidos que permitan precipitar una sustancia. El

anlisis gravimtrico por precipitacin tambin se le conoce por gravimetra.

La importancia de la preparacin de la disolucin de la muestra en

gravimetra:

Para seleccionar las mejores condiciones de solubilizacin del material, deben conocerse

la naturaleza de la muestra por analizar, el contenido aproximado del analito y la

presencia de especies que vayan a perturba la precipitacin. Si no es posible conocer esto

de manera directa, es recomendable realizar un anlisis sistemtico de cationes y aniones,

si el material es de origen inorgnico, y para materiales orgnicos, la solubilidad, el punto

de fusin o ebullicin y el anlisis de grupos funcionales. Esto requerir que el ataque de

la muestra se efecte con agua, cidos oxidantes y no oxidantes, diluidos o concentrados,

o agua regia. Cuando la muestra contiene componentes no atacables con los reactivos

anteriores, se recomienda utilizar la fusin alcalina. Por ejemplo, xidos de metales

naturales o que provienen de fuertes calcinaciones son prcticamente insolubles en cidos

por lo que se deben someter a fusin alcalina y a continuacin se extraen con agua, el

material insoluble se separa por filtraciones y se somete a ataque cido, con lo que se

obtendrn dos fracciones. Cuando no se conoce el comportamiento de la muestra se

ensayan pequeas porciones en el siguiente orden; Agua, cido clorhdrico diluido y

concentrado, cido ntrico diluido y concentrado y agua regia. Siempre se deben consultar

fuentes bibliogrficas y mtodos estandarizados.

Fuente: Clavijo, A (2002)

Ejemplo:

Si se quiere saber la cantidad en la que se encuentra

Cl- en una disolucin, se recurre a precipitarlo con

un exceso de AgNO3, el motivo de tener mayor

cantidad de nitrato de plata se debe a que no se

conoce la cantidad de Cl-. Al final de la reaccin el

AgCl es insoluble, por lo tanto precipita, estableciendo las relaciones o clculos

estequiomtricos, tomando valores conocidos, se puede saber en qu cantidad se

encuentra Cl- en la muestra. En eso consiste el anlisis gravimtrico por precipitacin.

Condiciones del agente Precipitante:

Requisitos para la precipitacin:

Seala Harris, D (2003):

El producto ideal de un anlisis gravimtrico por precipitacin debe ser

insoluble, fcilmente filtrable, muy puro. Aunque muy pocas sustancias

cumplen todos estos requisitos, aplicando tcnicas adecuadas se pueden

optimizar las propiedades de los precipitados gravimtricos. Por

ejemplo, la solubilidad de un precipitado, de ordinario, disminuye

enfriando la disolucin.

Se tiene entonces en consideracin que el agente precipitante debe garantizar:

Solubilidad: Evidentemente, un precipitado para gravimetra tiene que se lo suficiente

insoluble para que las prdidas por solubilidad no afecten seriamente al resultado del

anlisis. En los casos en que la cantidad de sustancia a determinar sea muy pequea y en

que se exija una exactitud elevada, las prdidas por solubilidad pueden llegar a tener una

importancia real. Las partculas de un precipitado no deben ser tan pequeas que pasen a

travs de filtro o la obstruyan. Los cristales grandes tienen adems menor rea superficial,

donde se puedan adsorber especies extraas. En consecuencia, el componente deseado ha

de ser precipitado cuantitativamente, donde slo quede en solucin como mximo 1 ppm

(1mg de analito por litro de solucin) o que su concentracin molar sea 1x10-6

M.

Pureza: Un precipitado gravimtrico debe ser de naturaleza tal que se pueda liberar

fcilmente, por algn tratamiento simple, de todas las impurezas normalmente solubles

que puedan contaminarse. Todos los precipitados, durante su formacin arrastran consigo

algunos constituyentes solubles presentes en la solucin. La aplicabilidad al anlisis

gravimtrico de un precipitado dado depender de la cantidad de estas impurezas y de la

facilidad con que puedan ser eliminadas.

Filtrabilidad: El precipitado obtenido ha de estar en forma fsica adecuada para su

manejo posterior, debe ser fcilmente filtrable, que el medio filtrante retenga todo el

material, es decir, que el tamao de los poros sea lo ms estrecho posible, sin llegar al

extremo de no permitir el paso de los lquidos de lavado a una velocidad razonable. Es

necesario, saber el tipo de slido, si es cristalino, amorfo o de carcter coloidal para

relacionarlo con el medio filtrante.

Composicin qumica: Un precipitado gravimtrico tiene que poseer una composicin

qumica definida, o bien ser fcilmente convertible en un compuesto de composicin

conocida. Slo en estos casos se puede calcular la composicin de la muestra inicial a

partir del peso del precipitado.

Ejemplos:

Anlisis gravimtricos representativos:

Especie analizada Forma precipitada Forma pesada Especies interferentes

K+ KB(C6H5)4 KB(C6H5)4 NH

+4, Ag

+, Hg

+2,

Ti+.Rb

+, Cs

+

Mg2+

Mg(NH4)PO4.6H2O Mg2P2O7 Muchos metales,

excepto Na+ y K

+

Ca2+

CaC2O4.H2O CaCO3 o CaO Muchos metales

excepto Mg2+

, Na+, K

+

Mecanismos de formacin de un precipitado:

La formacin de precipitados:

Los precipitados se forman a partir de reacciones sometidas a ciertas condiciones tanto

qumicas y fsicas. Por lo tanto, s en el anlisis gravimtrico por precipitacin se cumplen

dichas condiciones y se emplean las tcnicas necesarias, se podr hallar un mecanismo de

formacin de precipitado eficiente, cumpliendo con los requisitos de pureza y dems que

requiera el anlisis. Entonces:

La precipitacin debe realizarse a partir de una disolucin diluida que contiene el

analito en cuestin y la disolucin del agente precipitante. Existe una limitante que

corresponde a la solubilidad del precipitado en la solucin final a una fuerza inica

definida, y a manejar volmenes grandes de los lquidos de la precipitacin y de lavado.

Para evitar la prdida por solubilidad es recomendable utilizar un ligero exceso del agente

precipitante, se debe ser cuidadoso en la ponderacin del exceso para no exagerar la

fuerza inica.

La adiccin del agente precipitante debe realizarse de manera controlada y lentamente,

e ir agitando la solucin para homogeneizarla o lograr una mayor dispersin del agente

precipitante. Evitando as que se precipite de una manera brusca y contaminada en la

muestra.

De ser necesario se procede conjuntamente con el paso anterior a la maduracin, que

consiste en calentar la muestra para aumentar la disolucin de las partculas pequeas y

lograr durante el periodo de maduracin el crecimiento cristalino.

Agregar un agente que modifique inicialmente las condiciones de precipitacin, es

decir, aumente la solubilidad. Por ejemplo, para lograr precipitaciones de sales de cidos

poliprticos se ha de partir de una disolucin en condiciones cidas. En cuestiones

experimentales se hace necesario neutralizar las muestras, o aumentando el pH o

disminuyndolo para que se pueda precipitar el analito.

Precipitacin de solucin homognea:

A veces el analito es compatible con una especie qumica, y lentamente pueden

producir una reaccin en el medio que aporte el agente precipitante, eso se halla mediante

la hidrolisis. Y obtener mediante dicha reaccin precipitados en partculas ms grandes y

de pureza considerable. Por ejemplo: La precipitacin del ion bario como sulfato de bario,

a partir del sulfato de dietilo (C2H5O)2SO2 donde:

Ba2+

+(C2H5O)2SO2+2H2OBaSO4(s)+2C2H5OH+2H+

Precipitacin Heterognea:

Si no es posible eliminar las especies contaminantes de un material precipitado, debe

disolverse con un reactivo apropiado y diluir a continuacin para reducir al mnimo las

concentraciones de las especies contaminantes y volver a precipitar el analito bajo las

condiciones establecidas, logrando un precipitado menos contaminado.

Existen mecanismos que buscan que el precipitado formado represente un alto grado

de pureza:

Digestin:

Dicho proceso busca aumentar la temperatura con el fin de que la sustancia precipitada

tenga menor grado de contaminacin y aumente la solubilidad, ya que las partculas

presentes en la solucin que persigan ser absorbidas en la cristalizacin del precipitado

resultan ser disuelvan en la disolucin, logrando, tambin, la recristalizacin del

precipitante con menor nmero de sustancias interferentes, y permitiendo una

sobresaturacin relativa, que hace posible la cristalizacin en forma de red, ya que

aquellas partculas pequeas cristalizadas se disolvern y se aadirn en las superficies de

partculas con mayor tamao.

Lavado:

En el lavado se hace necesario tener en consideracin la perdida mnima de los

precipitantes, adems, que el lavado se produzca segn las condiciones y aspectos del

precipitante, para que no lo modifiquen o cambien su composicin. El lavado tiene como

fin quitar algunas impurezas que se encuentren adheridas a los precipitantes.

Secado:

Siempre que se pueda en determinadas condiciones de precipitados orgnicos o

inorgnicos el secado como mecanismo para eliminar el solvente. Se deben tomar en

cuenta las variables de temperatura de las especies para no terminar con una

transformacin qumica o propiedades durante el secado.

Calcinacin:

Cuando el mecanismo de secado no funciona para eliminar el solvente o sustancias

electrolticas del precipitado, se somete el precipitado segn se establezcan las

condiciones a alta temperaturas, que permitan tener un material libre de contaminantes y

de estequiometria definida.

Pesada:

Durante la pesada se debe tener en consideracin de que el precipitante no se exponga a

agentes externos que los contaminen, por lo tanto se ha de recurrir a un ambiente donde

no predomine la humedad y las condiciones ambientales se presenten favorables.

Nucleacin:

Sin duda alguna el proceso de formacin de precipitado ha sido una constante

investigacin que ha sumergido a la qumica desde tiempos remotos abocarse sobre dicho

tema, hoy en da las investigaciones aportan respuestas a las dudas, pero muchas

interrogantes, como sucede siempre en las ciencias, quedan sin responder. Es un hecho

que los tomos, iones o radicales se unan por fuerzas o propiedades qumicas formando

un compuesto en estado slido, y precipiten, cuando reaccionan. En un anlisis de

gravimetra, cuando la disolucin tienen disuelto el analito, ste se encuentra disperso en

el medio, cuando se le agrega el agente precipitante las fuerzas de accin entre ellos acta

para unirse o reaccionar y poco a poco se forma un compuesto solido, dicho proceso se le

conoce como nucleacin. Se le conoce de tal manera, ya que se forma un ncleo entre el

agente precipitante y el analito, que poco a poco va formando una red cristalina, logrando

la formacin de una partcula de tamao considerable, es decir, considerando un analito

M+ y un agente precipitante N

-, al encontrarse forman un ncleo MN.M

+ y MN.N

- , que a

su vez por propiedades qumicas y del mecanismo de accin forman una red MN.M+,

debido a la accin de sus cargas irn agotando iones segn su radio, en concentraciones

bajas la formacin de ncleos es poca y dispersa.

Sin embargo, se ha determinado que las concentraciones del analito y el agente

precipitante influyen en la formacin de dichas redes, y en algunos casos se puede formar

en la solucin una sobresaturacin, ya que las altas concentraciones rebasan la solubilidad

del medio, en el cual la formacin de redes cristalinas se ven interrumpidas, y el

precipitado en formacin obedece a minsculas molculas o partculas, no interesantes

para el anlisis gravimtrico, retomando el ejemplo del prrafo anterior, la formacin de

ncleo con concentraciones sobresaturas lo que har es formar mayor proporcin de

ncleos, por lo tanto los iones se agotaran y no contribuirn a la formacin de una red. En

tal razn, en 1913 el barn P.P. Von Weimarn, predijo este fenmeno y desarroll una

expresin que relaciona el tamao de las partculas y la sobresaturacin, donde la

velocidad inicial de precipitacin o nmero de ncleos es igual a:

En donde Q es la concentracin efectiva del soluto, S la solubilidad del mismo en

equilibrio y K una constante de proporcionalidad, la frmula expresa la sobresaturacin

relativa. As entonces, se encontraba una relacin que determinara el crecimiento de la red

o del precipitado, donde variables como la concentracin juegan un rol fundamental. A

mayor sobresaturacin menor ser el crecimiento cristalino, y a una sobresaturacin baja

mayor ser el crecimiento cristalino, segn Skoog(1996).

Ejemplo ilustrativo:

Analizaremos que sucede cuando una solucin contiene iones plata e iones cloruro en

concentraciones suficientemente bajas para que no exceda la solubilidad del AgCl. Puede

considerarse que estos iones estn muy separados entre s y que entre ellos hay una cierta

cantidad de molculas de agua orientadas formando dipolos. Los iones plata y cloruro

estn tan bien cubiertos por los dipolos del agua, que las fuerzas atractivas de sus cargas

opuestas son despreciables. Si se aumenta la concentracin de los iones, stos estarn ms

cercanos; la probabilidad de colisin aumentar y puede formarse entonces un ncleo de

AgCl. Existe entonces cierta probabilidad de que un in plata o cloruro choque con este

ncleo, o se aproxime a l lo suficiente como para que el in se vea conducido a su

posicin correcta en la red, formando un nuevo ncleo de tres tomos AgCl. Ag+ Cl-.

Como consecuencia de la carga de este nuevo ncleo de tres tomos, la probabilidad de

que se introduzca un nuevo in de carga opuesta aumenta y una nueva molcula de

cloruro de plata viene a unirse a la primera. Mientras la solucin est sobresaturada este

proceso puede continuar, creciendo ms y ms el ncleo a expensas de los iones de la

solucin.

Crecimiento cristalino:

Se relaciona directamente con la nucleacin, y al referirnos al crecimiento cristalino se

habla del tamao que puede tener el precipitado, variable sumamente importante en los

anlisis gravimtricos. Hay dos casos o dos tipos de precipitados, coloidal y cristalino.

Precipitacin Coloidal:

Si el tamao de partcula de una especie dispersa en el medio de la solucin, es de un

tamao aproximado de 1 a 100 200 nm, estar en condicin coloidal. Las partculas

sern tan pequeas que la fuerza de la gravedad no podr sedimentarlas. Se puede

condicionar el coloide en dos casos:

Coagulacin: Se obtiene molculas unidas ntimamente para obtener partculas coldales

dispersas en la solucin, que puedan ser filtrable o sedimentadas por mecanismos fsicos.

Peptizacin: Donde a partir de un precipitado ya formado, se generan partculas ms

pequeas por un manejo inadecuado del lquido de lavado, o por inters de estudio.

El tratamiento del precipitado coloidal es ms riguroso, primero su crecimiento o

dispersin obedecen a los dos puntos ya discutidos. Adems, al ser minsculos, siendo

una agrupacin de molculas, puede representar cargas que atraigan iones de su medio,

contaminndose as. Por consiguiente, en el anlisis gravimtrico por precipitacin

coloidal se toman variables para neutralizar las cargas presentes en la solucin o cambiar

las condiciones del medio, si afectar el precipitado coloidal.

Precipitacin Cristalina:

En dicho caso las partculas son ms grandes (1 micra o menores), y por lo tanto es

ms fcil separarlas por filtracin, o centrifugacin, u otro medio fsico. Los precipitados

cristalinos estn formados por partculas que tienen un ordenamiento regular y repetitivo

en el espacio, lo que origina una red cristalina. Depende del tipo de anlisis que se desee

realizar al compuesto obtenido podr hacerse crecer adecuadamente el slido cristalino de

acuerdo a tcnicas apropiadas. El crecimiento cristalino obedece a variables como la

solubilidad y la dispersin en el medio, entre las condiciones de la disolucin para

formacin de precipitados.

Ejemplos ilustrativos:

El coloide se presenta como un conjunto o agrupacin minscula de molculas, iones o

tomos en una disolucin.

El precipitado son partculas grandes, que

pueden ser separadas por medios fsicos.

Factor Gravimtrico y Porcentaje de humedad:

Factor Gravimtrico, clculos:

En tal sentido, para calcular el peso del analito a partir de la pesada final, con

frecuencia se utiliza un factor gravimtrico. Este factor se define como:

el valor numrico de la relacin de un equivalente gramo del constituyente buscado, a un

equivalente gramo del compuesto pesado

Teniendo en cuenta que:

Por lo tanto, considerando que en el procedimiento gravimtrico usual, se realiza la

pesada final 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:

Se puede transformar, en:

En consecuencia, el factor gravimtrico, se base en una equivalencia y relaciones

estequiomtricas, quedando, resumido a:

Donde a y b son nmeros enteros que establecen la equivalencia.

Ejemplo 1: 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.

Solucin:

Reaccin:

Cl- + Ag AgCl

Elemento de anlisis: Cloruro

Precipitado conocido: Cloruro de plata

Entonces el factor gravimtrico ser:

Se determina:

Cl

Por lo tanto el peso de cloruro presente en el precipitado ser:

Donde:

Ejemplo 2: El fosfato presente en una muestra de 0,680 gramos de un mineral se

precipit como MgNH4PO4. Este dio por calcinacin 0,435 gramos de Mg2P2O7. Calcular

el porcentaje de fsforo en la muestra inicial, sabiendo que para el factor gravimtrico

para a:2 y b:1.

Solucin:

Ejemplo3:

Qu peso de FeSO4 corresponde a 0,2046g de Fe2O3?

2FeSO4+1/2 O2Fe2O3(s)+ 2SO3(g)

Solucin:

Ejemplo 4: En dicho ejemplo el anlisis no es directo, sino que obedece a otras variables

cuando las especies del precipitado de dos o ms especies no se pueden separar, por lo

tanto, se busca un correlacin entre ambas que permitan establecer una relacin. Es decir,

hay experimentos del anlisis gravimtrico donde las sustancias se precipitan y no se

pueden separar, luego ese precipitado se procede a disolverla, y despus se procede a

precipitar con un agente precipitante, resultando otras especies, que logren p hallar

relaciones estequiomtricas:

Una muestra de 0,7500g de silicato se trata con cidos inorgnicos diferentes al cido

clorhdrico, para obtener 0,1216g de los cloruros de sodio y potasio. Luego de su

disolucin se separan 0,2637 g de AgCl Cul es el porcentaje de Na2O y de K2O en la

muestra analizada?

Solucin:

A.gNaCl+B.gKCl=0,1216

g AgCl

La solucin de este par de ecuaciones conduce a:

Por lo tanto:

Tabla de ejemplos de factor Gravimtrico:

Sustancia Pesada Sustancia

buscada

Factor Gravimtrico

BaSO4 S S/BaSO4

Mg2P2O7 MgO 2 MgO/Mg2P2O7

Fe2O3 FeO 2 FeO/Fe2O3

Mg2P2O7 P2O5 P2O5/Mg2P2O7

Determinacin de Porcentaje de Humedad, clculos:

Cuando en el laboratorio se requiere determinar

la humedad de la muestra, se recurre a mtodos

fsicos para desprender la humedad mediante el

calor. En consecuencia, en el laboratorio se utilizan

distintos materiales, entre ellos la estufa, el crisol, el

uso de la balanza analtica, desecador, horno, entre

otros. Adems, que son mltiples los

procedimientos y que muchos de los cuales requieren de pasos constantes y rigurosos, al

final se pueden determinar la humedad de la muestra. Por consiguiente, se establecen

relaciones matemticas en cuanto a la prdida de peso de la muestra con respecto al peso

de la muestra con humedad, logrando determinar un porcentaje, entonces:

Donde M1 es la muestra con humedad y crisol, M2 la muestra seca y crisol, y M peso de la

muestra original humedad.

Ejemplo 1:

En una prctica de laboratorio se determin el porcentaje de humedad de una muestra de

harina. Calculando:

Peso de la muestra: 5,0027 g

Peso M1:23,4364

Peso M2=23,1609

Qu porcentaje de humedad present la muestra?

Solucin:

Ejemplo 2:

Determine el porcentaje de humedad de una muestra de ceniza del cereal de trigo inflado,

sabiendo que:

M1:42,7599g

M2:40.9695g

M: 3,1724g

Solucin:

Contaminacin de un precipitado

En la qumica analtica se busca que el analito represente un grado alto de pureza,

para tener un resultado ms preciso y exacto. Literalmente tal premisa suena ideal y

factible, pero en el campo experimental resulta un dolor de cabeza y se requieren mtodos

que permitan eliminar las impurezas del precipitado, logrando as obtener un grado de

pureza representativo, que permita un anlisis idneo. La impureza o contaminacin de un

precipitado puede originarse por dos fenmenos, que son los siguientes:

Coprecipitacin

Postprecipitacin

Coprecipitacin:

Cuando se realiza la precipitacin, algunas especies interferentes en el medio de la

disolucin que son solubles son arrastradas, por ende, contaminando el precipitado y

modificando la manera cristalina en la que se forman, en tal caso se dice que coprecipita.

El grado de contaminacin estar determinado segn las condiciones, naturaleza,

concentraciones y procedimientos que se establezcan para llevar a cabo la formacin del

precipitado. Se pueden presentar distintos modos de Coprecipitacin:

Absorcin: Fenmeno por el cual iones o molculas son absorbidos por la superficie del

precipitante; son absorbidos por propiedades qumicas o fsicas de los precipitantes, en

algunos casos el agente precipitante puede ser un ion comn y atraer algunos iones si

estos no son eliminados. Ejemplo:

Los precipitados de naturaleza coloidal amorfos o gelatinosos obtenidos por

floculacin, se vern contaminados, debido a la elevada superficie que presentan.

Oclusin: Fenmeno por el cual, durante la formacin del precipitado, ocurren

reemplazos isomrficos, es decir, especies inicas que poseen radios similares a los de la

red cristalina y que se depositan en stas, que corresponde a iones extraos a los que

constituyen el material slido. Ejemplo:

En la precipitacin de sulfato de bario en presencia de ion potasio, ste puede

sustituir en la red al ion bario, generando una descompensacin de las cargas, se

reemplaz un ion de car 2+ por uno de carga +. Para contrarrestar dicho fenmeno, el ion

sulfato atrapar un protn para equilibrar las cargas, con lo que el cristal estar

contaminado por potasio y bisulfato.

Postprecipitacin:

Constituye al fenmeno en el cual al formarse una primera fase slida de un

precipitado, y transcurrido un tiempo, se forma una segunda fase que contamina a la

primera. En razn en que en la formacin del primer precipitado en la solucin se

sobresatura de manera estable con respecto al segundo precipitante, por lo tanto, el

segundo precipitado se precipitar lentamente. Ejemplo:

La determinacin gravimtrica de calcio en presencia de magnesio, por precipitacin

del primer ion con oxalato de calcio monohidratado CaC2O4.H2O, si el periodo de

maduracin es muy prolongado, precipitar oxalato de magnesio an en presencia de

amonio en exceso, el cual impide la precipitacin de esta ltima sal, bajo condiciones

controladas.

Inclusin isomrfica:

Obedece a la formacin de cristales mixtos, que tiene lugar cuando el precipitado se

forma en presencia de algn otro ion que pueda encajar bien en el retculo cristalino,

sustituyendo a uno de los constituyentes del mismo sin provocar distorsiones apreciables

en el mismo. Para que esto sea posible es necesario que el ion incluido tenga

aproximadamente el mismo volumen y el mismo hbito cristalino que el ion al que

sustituye. Tal hecho, constituye una contaminacin en el precipitado, y se debe buscar la

eliminacin del ion que busque una sustitucin en la red cristalina.

Inclusin no-Isomrfica:

Los precipitados arrastran algunas veces pequeas cantidades de sustancias no-

isomorfas. Dichas impurezas contaminan al cristal de manera dispersa u homogenea, pero

no provocan distorsiones del cristal del que son husped, o cambiando su forma

estructural.

Anlisis Gravimtrico por Volatilizacin

Para ser precisos, el anlisis gravimtrico por volatilizacin se define segn establece

Cabrera, N (2007):

En los mtodos de volatilizacin, el analito o sustancia a analizar, o sus

productos de descomposicin, se volatilizan (Transformar de fase slida a

gaseosa, sin pasar por la lquida) a una temperatura adecuada, para luego

recurrir a clculos precisos que determinen la proporcin del analito.

Ms adelante, comenta Skoog, D (2000):

Los mtodos gravimtricos se dividen en dos categoras. En una de ellas,

la sustancia voltil se recoge y pesa, mtodo directo, y en la otra los

mtodos indirectos, la determinacin se basa en la prdida de peso

sufrida por la sustancia inicial.

En consecuencia, tenemos que el mtodo gravimtrico consiste en volatizar el analito

para poder determinar su presencia en relacin a su masa. Sin dudas algunas, los procesos

y tcnicas para llevar acabo dicho mtodo gravimtrico obedecern a determinadas

condiciones que puedan ser controladas.

Por consiguiente, es comn que los mtodos basados en la volatilizacin se aplican

para el agua y el dixido de carbono. La primera aplicacin, que corresponde al agua,

consiste en la eliminacin cuantitativamente de muchas muestras inorgnicas por tcnica

de calcinacin. Por ejemplo, en la determinacin directa se recoge en cualquiera de los

distintos slidos desecantes y su masa se determina a partir de la masa ganada por el

desecante. De manera indirecta, la cantidad de agua se pondera por la prdida de masa de

la muestra durante el calentamiento.

Los carbonatos se descomponen por cidos para dar dixido de carbono, el cual es

eliminado fcilmente de la solucin por calentamiento. Se puede tomar como ejemplo lo

siguiente:

Para calcular la descomposicin del dixido de carbono en relacin a la masa, se

determina por medio de un slido absorbente. La ascarita II, que consiste de hidrxido de

sodio sobre silicato no fibroso, retiene dixido de carbono por la reaccin:

2NaOH+CO2Na2CO3+H2O

En otro sentido, los sulfuros y sulfitos se pueden determinar por volatilizacin. El

sulfuro de hidrgeno o el dixido de azufre emanados de la muestra despus del

tratamiento cido se recogen en un absorbente adecuado, logrado relaciones o clculos

que faciliten la lectura en relacin a la masa del analito, otras sustancias se pueden hallar

por medio de la combustin, tanto para la determinacin del agua como de dixido de

carbono.

Importancia del anlisis gravimtrico y principales aplicaciones en la

qumica analtica

Determinar en trminos cuantificables

los beneficios de la ciencia, no slo en el

desarrollo humano, sino tambin en el

campo de la concepcin terica y a la

compresin de la naturaleza es un reto para

el hombre, que le tardara aos en

responder. Sin duda alguna, la qumica

parte de la ciencia universal, y la qumica

analtica como rama fundamental de ella, aportan en conjunto un granito de arena en

esos beneficios. Ahora bien, al referirnos a un tema ms especfico como es el anlisis

gravimtrico que centra su estudio en hallar un slido para determinar su masa y as en

base al porcentaje referir su presencia en la muestra, contribuye tal mtodo en la tarea de

entender un poco ms la composicin de la materia o saber a ciencia cierta s una muestra

contiene un elemento de inters. En el campo del estudio en la formacin y aprendizaje

de la qumica orienta al estudiante en la praxis del anlisis, al igual, que le permite

relacionar todos los conceptos, definiciones y prcticas, que viene acumulando, para

llevar a cabo tanto la compresin terica del anlisis gravimtrico, como en la fase

experimental en el laboratorio de dichos mtodos.

Los beneficios que aporta el anlisis gravimtrico abarcan desde reseas histricas en

la qumica, como lo fue al principio del XX, que segn Harris, D(2003) una anlisis

gravimtrico extremadamente cuidadoso, hecho por T.W Richards y sus colaboradores,

permiti determinar las masas atmicas de Ag, Cl y N con exactitud de 6 cifras. Los

logros no terminan ah, los procedimientos gravimtricos han sido constantemente los

utilizados para el anlisis qumico de minerales y materiales industriales. Adems, su

aplicacin obedece tambin o contribuyen a los estndares comerciales de productos

qumicos, donde la tabla de contenido en referencia porcentual presenta la proporcin de

un conjunto de elementos presentes en una determinada porcin de sustancia.

Igualmente, para que se pueda llevar el anlisis gravimtrico la obtencin del slido

debe darse en condiciones especficas, que aporten una composicin definida o permitan

establecer relaciones precisas en cuanto a la masa del analito. Por consiguiente, el campo

del anlisis gravimtrico se ve limitado por tales condiciones, ya que existen sustancias

que mediante los procesos gravimtricos convencionales no aporten una composicin

definida o especfica, que permita determinarlo en masa respecto a la muestra, esto, se

presenta tanto para el mtodo de precipitacin y volatilizacin. Ambos antes de someter

al anlisis establecen ciertos requisitos, sin embargo, para cada elemento de la tabla

peridica se conoce al menos un mtodo gravimtrico para reconocerlo, van desde

simples procedimientos hasta aquellos de niveles complejos. Todo aquello que sobresalga

en los mrgenes del anlisis gravimtrico, su anlisis ser una falacia o engorroso. En

consecuencia, el anlisis gravimtrico exige que las condiciones de precipitado y

volatilizacin se cumplan, y aporten resultados reales. Con el anlisis gravimtrico se

puede analizar en disoluciones el aluminio, el bario, el cloro, el calcio, algunas sustancias

alcalinas o cidas, que presenten agentes de inters, o el nitrgeno y otros gases por

volatilizacin, entre otros.

En fin ltimo, los compuestos o sustancias que se puedan determinar en el anlisis

gravimtrico correspondern segn las exigencias de los mtodos, pero sin duda alguna la

utilidad del anlisis gravimtrico tanto para la compresin terica de la qumica analtica,

su prctica y tcnica, facilita el aprendizaje de dicha rama. Adems, el anlisis

gravimtrico es una herramienta til para la industrial, que quieran establecer controles o

evitar la adherencia de agentes contaminantes en su produccin, en la ingeniera de

alimento es un soporte de gran relevancia para ponderar las sustancias y recoger la

presencia de distintos agentes en una muestra de alimento. Sin duda alguna la gravimetra

se extiende en su conocimiento y en la diversidad de los mtodos, as que su gama para

determinar compuesto o elementos es amplia.

Conclusin:

Se puede concluir que el anlisis gravimtrico se resume en la bsqueda de un slido

que se pueda pesar y as saber en qu cantidad de masa se encontraba el analito. Los

beneficios de dicho mtodo son mltiples para las experiencias de laboratorio que se

lleven a cabo o en la comprensin terica de algunos conceptos, o aplicabilidad de los

mismos para llevar a cabo dicha prctica, invitan, adems, a ser ms rigurosos en la

calibracin de los instrumentos de laboratorio, prevenir las condiciones y preparar la

muestra segn correspondan.

El primer mtodo por precipitacin sugiere adentrar o tocar fondo en el mecanismo

de formacin de un precipitado, las etapas ptimas del mismo requieren que su formacin

se d en condiciones qumicas y fsicas necesarias, que su nivel de solubilidad no

represente prdidas que sobrevengan errores, que se sepa cul es el agente precipitante

eficaz para no cometer errores o que precipite el analito, o lo muestre en un compuesto

en el cual mediante una composicin definida aplicar relaciones estequiomtricas.

En consecuencia, el tratamiento que se le d al precipitado para aislarlo en la

muestra o de otras sustancia obedece a factores que no contaminen el precipitado, el

lavado se proceder con una sustancia que evite en gran medida prdidas considerables

del precipitado o que no reaccionen produciendo as contaminacin del mismo, en la

formacin de un precipitado se sabe que pueden darse dos opciones, primero que el

precipitado arrastre agentes interferentes solubles y que por lo tanto modifiquen su

estructura cristalina en diferentes niveles, y el segundo que despus de darse una fase

slida del precipitado, venga una segunda fase slida que lo contamine, el primero se

conoce como Coprecipitacin y el segundo Postprecipitacin. Para la formacin de un

precipitado se pueden cambiar las condiciones para que se d en alta pureza, que es el fin

ideal, por lo tanto, se recurren a mtodos fsicos como la digestin, la eliminacin de

algunos compuestos que interfieran con algunas sustancias, o la neutralizacin de la

disolucin si el medio es cido o bsico. La nucleacin y el crecimiento cristalino

obedecen a variables como el equilibrio inico, las concentraciones del analito y el agente

precipitante, el nivel de sobresaturacin y las fuerzas qumicas que acten. Las

condiciones en las que se produzca la nucleacin determinar la red de la formacin del

precipitado, al igual que su crecimiento se ver afectado segn como se proceda a la

nucleacin y a la formacin de redes cristalinas, los precipitados en ambos casos

presentaran sus formas y tamaos.

La volatilizacin se presenta como otra camino para saber la cantidad del analito,

este sugiere irse por dos mtodos, el directo e indirecto, el primero recoge por medio de

la sustancia voltil las sustancias que se produjeron y mediante sus pesos o masa con

clculos respectivos sabr en qu cantidad se hallaba el analito. El segundo, establece

mediante la prdida de peso la cantidad de analito. Ambos, debe aislar el analito en

productos o sustancias que brinden una composicin definida y alto grado de pureza.

En sntesis, el anlisis gravimtrico ofrece de manera sistemtica, fiable y tcnica

procedimientos que ponderen la cantidad de un analito. Sus aplicaciones son mltiples, y

no obedecen a cuestiones simplemente acadmicas, sino pragmticas en los distintos

campos de la ciencia y la tecnologa. Su compresin y aplicacin ayudan a fortalecer los

conocimientos que se tengan sobre la materia, y sin duda alguna estimula al debate y a la

puerta del horizonte para incrementar los conceptos y saberes que se tengan o renan en

el camino de la ciencia qumica.

Referencias

Brown, G (1977) Qumica cuantitativa Editorial Reverte, ciudad de Madrid.

Brown, T(2004) Qumica la ciencia central, novena edicin, editorial Pearson

Educacin, ciudad de Mxico

Cabrera, N (2007) Fundamentos de qumica analtica bsica Editorial comit editorial

de la Universidad de Caldas, ciudad de Manizales.

Chang, R (2002). Qumica, sptima edicin, editorial McGraw-Hill, ciudad de

Mxico.

Clavijo, A (2002) Fundamentos de qumica analtica. Equilibrio inico y anlisis

qumico. 2 edicin Universidad nacional de Colombia, ciudad de Bogot

Harris, D (2003) Anlisis qumico cuantitativo, tercera edicin Editorial Reverte,

ciudad de Madrid.

Pickering, W.F(2007) Qumica analtica moderna, editorial Reverte, ciudad de

Madrid.

Sknoog, D (2002) Introduccin a la qumica analtica, editorial Reverte, ciudad de

Madrid.

Skoog, D (2001) Fundamentos de qumica analtica, cuarta edicin Editorial Saunders

College, Inglaterra.

Anexos

Ilustracin didctica para la compresin de la nucleacin y formacin de redes

cristalinas en un precipitado, igualmente, en la imagen derecha se presenta la

disolucin de un slido.

Formacin de Nitrato de bario en una disolucin, la precipitacin constituye un

mtodo en el anlisis gravimtrico para poder establecer relaciones y determinar la

masa del analito.

En el anlisis gravimtrico por precipitacin debe saberse cul es el agente

precipitante para determinar la presencia de una sustancia.

La balanza analtica es una herramienta indispensable en el anlisis gravimtrico, se

debe mantener calibrada y estar estable, para que pueda aportar datos precisos y

exactos.

Algunos elementos encontrados en la leche mediante anlisis gravimtrico por

volatilizacin, se encuentran: Yodo, magnesio, cobre, cinc y plomo.

En la siguiente tabla se muestra la cantidad de agua o porcentaje de Humedad de

algunos alimentos, objetos o sustancias.

La estufa y desecadores son instrumentos tiles para llevar a cabo el mtodo

gravimtrico por Volatilizacin.

Los analizadores de humedad automatizados evitan, la manipulacin errnea de las

muestras, basta con colocar en una cpsula de aluminio la cantidad de muestra para

analizar, cerrar el sistema e iniciar el anlisis.