Ensayos químicos.

Reacción analítica.Reacción analítica es toda reacción química utilizable en Química Analítica porque origina fenómenos fácilmente observables que se relacionan con la sustancia, elemento o grupo químico que se analiza.La reacción química es la base fundamental de los procesos analíticos.

Vías. Estas reacciones pueden verificarse por vía húmeda que, generalmente, tienen lugar entre iones en disolución y por vía seca que se verifican entre sólidos.

Las reacciones analíticas por vía húmeda pueden clasificarse según los cuatro tipos fundamentales que se indican a continuación:

Reacciones ácido-base. Que implican una transferencia de protones. Reacciones de formación de complejos. En las que se produce una transferencia de iones o

moléculas.

Reacciones de precipitación. En las que además de haber un intercambio de iones o moléculas tienen lugar la aparición de una fase sólida.

Reacciones redox. Que entrañan un intercambio de electrones.

Por otra parte, una reacción analítica correspondiente a alguno de los tipos fundamentales indicados anteriormente puede llevar otra denominación atendiendo a otros aspectos, como velocidad de reacción, mecanismo de la misma, etc. Así, están las reacciones catalizadas, inducidas, sensibilizadas y amplificadas.

-Un ensayo químico o análisis químico es un procedimiento para medir la concentración o cualquier otra propiedad de una sustancia o material.Sinónimos: prueba, análisis, test, examen.

-Hay numerosos tipos de ensayos. Un ensayo no destructivo es aquel que mantiene la integridad de la muestra. En otros donde se produce una reacción química, el test se realiza en una fracción representativa de la muestra llamada alícuota.La alícuota es una parte que se toma de un volumen (alícuota líquida) o de una masa (alícuota sólida) iniciales, para ser usada en una prueba de laboratorio, cuyas propiedades físicas y químicas, así como su composición, representan las de la sustancia original. Normalmente las alícuotas son el resultado de repartir un volumen inicial en varias partes iguales. Se suele medir en mililitros (mL) o gramos (g).La alícuota líquida debe ser tomada con una pipeta, que puede ser graduada o aforada (generalmente se prefiere graduada, de 5, 10, 20 ó 50 mL) utilizando una propipeta o pipeta automática.La alícuota sólida debe tomarse por pesada y debe usarse diluyendo los gramos de muestra en un disolvente que disuelva perfectamente la alícuota sólida (generalmente se usa alcohol o agua).Para realizar una solución diluida a partir de una concentrada, la alícuota líquida de la solución concentrada debe ser llevada a la concentración requerida por adición de solvente.

-Ensayos químicosDeterminación de concentraciones (valoración, titulación)Determinación de propiedades (pH, conductividad, punto de inflamación, grado de humedad...)Identificación de sustancias e impurezas en una muestra: ensayo a la llama, análisis por vía húmeda, cromatografía, petróleo crudo, etc.Pruebas químicas: Contaminantes ambientales: plomo, arsénico, metales pesados, etc.Residuos de ignición, residuos secos.Cloruros, sulfatos, etc.Test de drogas.

Ensayos vía seca:S e b a s a n e n l a s d i f e r e n t e s p r o p i e d a d e s d e l a s s u s t a n c i a s r e l a c i o n a d a s c o n s u f u s i b i l i d a d , volatilidad, poder de coloración a la llama, poder de reducción y oxidación, descomposición térmica, reactividad entre sólidos, etc. Se explican sobre muestras solidas o sobre productos procedentes de evaporar a sequedad en baño maría.Ventajas.-Se necesita muy poca cantidad de muestra y un corto espacio de tiempo.Importancia.- Muy útiles en el análisis mineralógico. Al realizarse sobre la muestra original sin necesidad de ninguna transformación previa, permite obtener indicaciones sobre el tratamiento a que esta debe someterse, tanto en l que se refiere a métodos de disolución y disgregación como a la posterior marcha a seguir.

1.- ENSAYOS DE COLORACIÓN A LA LLAMAConsiste en someter la muestra a la llama producida por un mechero con la ayuda de un hilo de platino o micrón humedecido con HCl para ayudar a la volatilización, la llama adquiere un color característico que puede permitir la identificación del elemento.Ejemplo el azufre, que produce una fama azul.

2.- COLORACIÓN A LA PERLA:Algunas sustancias fundidas en el extremo del hilo de platino dan unas perlas que toman diferentes colores según las sustancias que se agreguen en pequeña cantidad y según el carácter oxidante o reductor de la llama empleada. Las perlas pueden ser acidas (bórax, sal de fosfato) o alcalinas (carbonatos de sodio o potasio) Cuando una muestra sólida inorgánica es sometida a un calentamiento en la flama ésta se oxida o se reduce. Para poder identificar los productos de la oxidación o la reducción se requiere de un medio que sea capaz de absorberlos y retenerlos; si la sustancia tiene color se utiliza el bórax (Na 2B407 10H2O), pero si es incolora o blanca se usa la sal de fosfato de sodio y amonio (NaNH4 HPO4). Estas dos sustancias al calentarse se deshidratan y funden produciendo unas perlas vítreas transparentes. Si éstas se calientan nuevamente sin llegar a la fusión y se ponen en contacto con unas partículas de muestra, la perla las absorbe y al calentarla actúa como ácido formando los boratos y otros fosfatos de los cationes con los que se combina.

3.- ENSAYO SOBRE CARBÓN.-Se emplea para estos ensayos la llama luminosa de bunsen ( la entrada completamente cerrada). En la cavidad de un trozo de carbón se coloca la muestra pura o mezclada con algún fundente ( carbon ,Na2CO3) y se somete a la accion del dardo de un soplete que puede ser oxidante y/o reductora. Se produce una llama reductora colocando en el pico del soplete un poco fuera de la llama del mechero se sopla con suavidad para que el cono sea el que actué sobre la sustancia.Una llama oxidante se obtiene manteniendo el pico del soplete a un tercio dentro de la

llama ys oplando algo mas fuertemente en dirección paralela al bordel pico del mechero; la punta extrema dela llama debe actuar sobre la sustancia. Se puede observar los siguientes fenómenos:a) Deflagración.-D e b i d o a l d e s p r e n d i m i e n t o d e o x i g e n o c o n f a c i l i d a d , s e p r o d u c e p o r l a presencia del nitrato, clorato, bromato. perclorato, etc.b) Decrepitación.-Por rotura violenta de cristales que contiene agua de interposición como por ejemplo NaCl, Galena(PbS), baritina.c)Producción de botón, glóbulo metálico o una aureola.- Se evidencia propiedades como fusibilidad, volatilidad, reductibilidad.Metales que producen botón: Cu: rojo soluble en HNO3; Ag blanco soluble en HNO3; Sn: blanco soluble en HCl(10 N); Au: amarillo soluble en agua regia.Metales que producen aureolas y boton:Sb: botón quebradizo gris y aureola blanca a azul; Bi: botón quebradizo gris; aureola amarilla anaranjado; Pb: boton maleable gris,tizna el papel y aureola amarillaMetales que producen aureola de oxido: As : blanca muy volátil Zn: amarilla en caliente, blanca en frió; Cd pardo rojiza.Metales que se reducen pero no funden fácilmente, quedan a manera de pajitas o polvo: Pt, Fe, Ni, Co, Pd, Ir, Os.

4.- ENSAYOS EN TUBO CERRADO: Consiste en someter a calentamiento la muestra en un tubo de ensayo cerrado donde no hayfenómenos de oxidación a falta de corriente de aire. Se observan cambios de color, fusion,volatilizacion (olor), sublimación y disociaciones.Cambios de color:El SnO2 y el TiO2 son blancos en frió y amarillos en caliente. Sales de Cu, Ni,Mn, Au, Ag, Fe se vuelven pardas y negras por formarse óxidos.Los óxidos de Bi y Cd son pardos en calientes y el oxido de Pb es amarillo.Fusión.- Las sales hidratadas difícilmente fusibles presentan olo la fusion acuosa. Las sales anhidrasfácilmente fusibles presentan fusion ignea. Ej.; hidroxidos alcalinos, AGNO3, AGCl, PbCl2, etc. Otrassales hidratadas presentan ambas fusiones..Sublimación.- Los sublimados pueden ser:Blancos: sales de amonio, As2O3, SbO3, SeO2, cloruros de Cd, Hg, Sn, Pb.Amarillos: S, As2S3, HgI2, PbI2, FeCl3, tiosulfatos alcalinosRojos: CrCl3, Sb2S3Rojo Violeta: I2Azul: CoCl2Gris metalico: As, Se, HgS, Hg.Desprendimiento de gases y vapores:Gases incoloros e inodoros:Oxigeno.- ( a n ti v a c o m b u s ti ó n o l l a m a ) , p r o c e d e d e n i t r a t o , n i t r i t o s , c l o r a t o s , y o d a t o s , bromatos, peróxidos, etc.CO.- (arde con la llama azul), procedede oxalatos, formiatos, etc.CO2.-(forma precipitado blanco con agua de barita. Procede de carbonatos.Gases incoloro pero con olor:Cianógeno ( arde con la llama purpurea), es venenoso, procede de cianuros: AgCN, Hg(CN)2,ferricianuros.H 2 S , ( a r d e c o n l l a m a a z u l ) s e r e c o n o c e c o n p a p e l d e a c e t a t o d e p l o m o , p r o c e d e d e sulfuros, tiosulfatos.SO2 ( se reconoce por su olor), se reconoce con papel de almidon y KIO3, procede de tiosulfatos, sulfito, sulfato, azufre.Amoniaco, con papel de tornasol. De sales amoniacales, bases organicas nitrogenadasGases coloreados:Amarillos: cloro, procede de cloruros: AuCl3, PtCl45.- ENSAYOS EN TUBO ABIERTO.-En este caso, además de las reacciones que se producen en el de tubo cerrado, debidas a la acción del calor, se suman las debidas al oxigeno del aire caliente que oxida el azufre, arseniuros, sulfuros,etc. Se producirá gases olorosos, SO2, vapores arsenicales y amoniaco. Sublimación: blanco: compuestos arsenicales y de antimonio, selenio, sales de amonio.Rojo: tíoantimoniatos Amarillo: compuestos de mercurio6.- ENSAYOS ESPECTROSCÓPICOS. ESPECTRO DE LLAMA. El único modo seguro de emplear los ensayos a la llama en el análisis es descomponiendo la luz por dispersión e identificando los elementos presentes por sus líneas características. El instrumento empleado para descomponer la luz se llama espectroscopio.

Ensayos por vía húmeda.

Este tipo de ensayos se basa en las reacciones químicas que se producen entre una solución en la cual se desea identificar o reconocer la presencia de una sustancia o componente(s) para formar otros compuestos con características y propiedades conocidas (Soluciones)Reacciones por Vía Húmeda:Las reacciones analíticas por vía húmeda pueden clasificarse según los cuatro tipos fundamentales que se indican a continuación:  * Reacciones ácido-base. Que implican una transferencia de protones.

  * Reacciones de formación de complejos. En las que se produce una transferencia de iones o moléculas.Los reactivos que forman complejos se utilizan ampliamente en la titulación de cationes. Los másempleados son compuestos orgánicos que tienen varios grupos de donadores de electrones capacesde formar enlaces covalentes coordinados con los iones metálicos.

La mayoría de los iones metálicos reaccionan con donadores de electrones formando compuestos decoordinación o COMPLEJOS. La especie donadora (ligando) debe tener por lo menos un par deelectrones no compartidos para formar el enlace. El agua, el amoniaco y los iones halogenuros sonligandos inorgánicos comunes.  * Reacciones de precipitación. En las que además de haber un intercambio de iones o moléculas tienen lugar la aparición de una fase sólida.Las reacciones de precipitación son aquellas en las que el producto es un sólido; se utilizan en losmétodos gravimétricos de análisis y en las titulaciones por precipitación.

• Métodos gravimétricos: se basan en las mediciones de masa, donde la sustancia a analizar seconvierte en un precipitado escasamente soluble; se filtra, se lava para eliminar impurezas, seconvierte mediante el tratamiento térmico adecuado en un producto de composición conocida yfinalmente se pesa.

• Métodos por titulación: se basan en la medición de la cantidad de un reactivo de concentraciónconocida que se consume por la sustancia a analizar, formando un precipitado. Es necesario añadirun indicador colorido que indique el punto final de la reacción.

• Solubilidad: máxima cantidad de soluto que es posible disolver en un litro de agua. Cuando estáexpresado en mol/L se llama solubilidad molar (s), cuando se expresa en g/L o mg/L es solubilidad(S) .  * Reacciones redox. Que entrañan un intercambio de electrones.Las reacciones redox son aquellas en las que se transfieren electrones de una sustancia a otra.Los procesos electroquímicos son reacciones redox en las cuales la energía liberada por unareacción espontánea se convierte en electricidad o la energía eléctrica se aprovecha para provocaruna reacción química no espontánea.Electrolisis:La electrólisis o electrolisis es un proceso para separar un compuesto en los elementos que lo conforman, usando para ello la electricidad.La palabra electrólisis viene de las raíces electro, electricidad y lisis, separación.El proceso consiste en:  * Se funde o se disuelve el electrólito en un determinado solvente, con el

fin de que dicha sustancia se separe en iones (ionización).   * Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo negativo se conoce como cátodo, y el conectado al positivo como ánodo.   * electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo, mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo.

Animación sobre la Electrolisis del Agua.  * La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.   * En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre éstos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (-) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (+). En definitiva lo que ocurre es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica se encarga de aportar la energía necesaria.