Gravimetría
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MTODOS GRAVIMTRICOS DE ANLISIS
Captulo 12
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Mtodos gravimtricos
Mtodos cuantitativos que se basan en la determinacin de la
masa de un compuesto puro con el que el analito est
relacionado qumicamente.
La determinacin de la masa se debe realizar con una
balanza analtica.
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Mtodos
Existen dos mtodos de anlisis gravimtrico
Gravimetra por precipitacin Gravimetra por volatilizacin
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Gravimetra por precipitacin
Analito reacciona con un agente precipitante para formar una sustancia insoluble, con el fin de medir su masa como un slido
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Gravimetra por precipitacin
Precipitacin de un compuesto poco soluble. Filtracin. Lavados para eliminar impurezas. Tratamiento trmico adecuado para transformar el
producto en uno de composicin conocida. Determinacin de la masa.
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Mtodo de determinacin de Calcio en aguas naturales
Se agrega cido oxlico en exceso a una muestra de agua.
Se adiciona amoniaco para neutralizar todo el cido oxlico y provocar la precipitacin del calcio como oxalato de calcio.
El precipitado se filtra, se transfiere a un crisol previamente pesado.
Se seca y se calcina, lo que trasnforma todo el precipitado xido de calcio.
El crisol con el precipitado se enfra, se pesa y se determina la masa del xido de calcio por diferencia con la masa conocida del crisol vaco.
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Mtodo de determinacin de Calcio en aguas naturales
2NH3 + H2C2O4 2NH4+ + C2O42-
Ca+2(ac) + C2O42-(ac) CaC2O4 (s)
CaC2O4 (s) CaO (s) + CO (g)+ CO2(g)
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Propiedades de los precipitados y agentes precipitantes
Lo ideal es que existiera un agente precipitante especfico, o al menos, selectivo para cada analito
La realidad es que los especficos son poco comunes Los selectivos son un poco ms frecuentes
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Propiedades de los precipitados y de los reactivos precipitantes Agentes precipitantes:
n Selectivos: reaccionan con un nmero limitado de especies qumicas. (AgNO3)
n Especficos: reaccionan con una nica especie qumica. (dimetilglioxima
El reactivo precipitante ideal debe reaccionar con el analito para formar un producto con las siguientes caractersticas:
n Ser filtrado y lavado fcilmente para quedar libre de contaminantes. n Solubilidad lo suficientemente baja para evitar prdidas
importantes. n No reaccionar con los componentes atmosfricos. n Tener una composicin conocida despus de secarlo o calcinarlo.
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Tamao de partcula y filtrabilidad de los precipitados
Son preferibles precipitados con partculas grandes: Fciles de filtrar y lavar. Ms puros que los de partculas finas. Filtracin rpida.
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Factores que determinan el tamao de partcula
Suspensiones coloidales: partculas invisibles a simple vista (10-7 y 10-4 cm de dimetro)
n No sedimentan ni se filtran con facilidad.
Partculas con dimensiones de dcimas de milimitros o mayores
n Dispersin temporal de dichas partculas se denomina suspensin cristalina.
n Sedimentan de forma espontnea y se filtran con facilidad.
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Factores que influyen en la formacin de un precipitado y su tamao de partcula
Solubilidad en el disolvente Temperatura Concentracin de los reactivos Velocidad en la que se mezclan los reactivos
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Obtencin de partculas grandes
Precipitacin lenta Reaccin en caliente Disoluciones diluidas Buena agitacin Digestin del precipitado
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Formacin del precipitado
A la hora de formarse el precipitado ocurren dos mecanismos simultneos
Nucleacin Crecimiento de partcula
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Precipitacin
Nucleacin
Se agrupan cantidades muy pequeas de iones, tomos o molculas para formar un slido estable
Crecimiento de partcula
Los ncleos se van uniendo unos con otros y estos van creciendo cada vez ms
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Si predomina la nucleacin las partculas son de menor tamao
Si predomina el crecimiento de partcula, estas sern de mayor tamao
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Sobresaturacin relativa
Explica cuantitativamente el efecto total de las variables.
Supuesto: Tamao de partcula est relacionado
Sobresaturacin relativa= Q-S S Q: concentracin del soluto en cualquier momento S: solubilidad del soluto en el equilibrio
n Valores grandes de sobresaturacin relativa el precipitado tiende a ser coloidal.
n Valores pequeos, es ms posible que forme un slido cristalino.
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Uso prctico
A menor sobresaturacin relativa, mayor es el tamao de partcula generada
S es afectada por Ion comn pH Formacin de complejos Temperatura*
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Mecanismo de formacin de precipitados
Procesos de formacin: Nucleacin Crecimiendo de partcula
Tamao de la partcula depender de la competencia entre ambos procesos.
Control de pH, temperatura
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Precipitados coloidales
Son partculas pequeas que no pueden filtrarse con facilidad, filtros comunes no las retienen.
Movimiento browniano evita la sedimentacin por influencia de la gravedad.
Es posible coagular o aglomerar partculas coloidales para obtener una masa amorfa, fcil de filtrar y que sedimente.
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Coagulacin de coloides
Calentamiento Agitacin Adicin de un electrolito al medio
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Peptizacin de coloides
Proceso mediante el cual un coloide coagulado regresa a su estado disperso.
Se lava el coloide coagulado, al eliminar el electrolito causante de la coagulacin se restablecen las fuerzas de repulsin del coloide.
Problemas: Contaminacin Prdidas
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Tratamiento prctico de los precipitados coloidales
Precipitan mejor: n disoluciones calientes n Agitacin n sucificiente cantidad de electrolito para asegurar la
coagulacin.
La filtrabilidad de un coloide coagulado mejora si se realiza una digestin en el agua madre.
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Precipitados cristalinos
Se filtran y purifican con mayor facilidad. Tamao de particula y filtrabilidad pueden
controlarse. n Se reduce Q (disoluciones diluidas y agregando lentamente
el reactivo precipitante) n Se aumenta S (precipitacin en caliente o ajustando pH) n Digestin: producto ms puro y fcil de filtrar
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Coprecipitacin
Proceso en el cual los compuestos que normalmente son solubles son arrastrados y separados de la disolucin por un precipitado.
Tipos: n Adsorcin en la superficie n Formacin de cristales mixtos n Oclusin (iones extraos) n Atrapamiento mecnico (disolucin)
Errores tanto positivos como negativos.
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Precipitacin homognea
Proceso en el cual se forma un precipitado por la generacin
lenta y homognea del reactivo precipitante en la disolucin.
Son ms puros y fciles de filtrar.
Ejemplo: Urea, formacin de iones hidroxilo.
(NH2)2CO + 3H2O CO2 + 2NH4+ + 2OH-
Elementos precipitados: Al, Ga, Th, Bi, Fe, Sn
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Secado y calcinacin de precipitados
El precipitado gravimtrico se calienta hasta que su masa es constante.
El calentamiento se utiliza para eliminar el disolvente y especies voltiles que arrastrara el precipitado.
La calcinacin es utilizada para descomponer el slido y formar un compuesto de composicin conocida (forma pesable).
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Secado y calcinacin de precipitados
Efecto de la temperatura hasta 1000 C Cloruro de aluminio
Sulfato de Bario
xido de aluminio hidratado: secado elimina el agua intramolecular
Oxalato de calcio hidratado: se deshidrata, forma carbonato de calcio y posteriormente xido de calcio
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Clculos de los resultados a partir de datos gravimtricos
Medidas experimentales n masa de la muestra n masa del producto de composicin conocida
Porcentaje = masa del producto x 100 masa de muestra
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Ejemplo 12.1(p. 329)
El contenido de calcio de una muestra de 200,0 mL de agua
natural se determin mediante la precipitacin del catin como
CaC2O4. El precipitado se filtr, se lav y se calcin en un
crisol cuya masa, vaco, fue de 26,6002 g. La masa del crisol
ms CaO (56,077 g/mol) fue de 26,7134 g. Calcule la
concentracin de Ca (40,078 g/mol) en gramos por cada 100
mL de agua.
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Ejemplo 12.1(p. 329)
muestra: 200,0 mL de agua natural
precipitacin del catin como CaC2O4
masa crisol vaco: 26,6002g
masa del crisol ms CaO (56,077 g/mol): 26,7134g
Calcular concentracin de Ca (40,078 g/mol) %m/v.
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Ejemplo 12.2 (p. 330)
Para analizar un mineral de hierro se disolvi una muestra de
1,1324 g en HCl concentrado. La disolucin resultante se
diluy con agua y se precipit el hierro (III) como xido
hidratado Fe2O3 .XH2O al agregar NH3. Despus de filtrar y
lavar, el residuo se calcin a alta temperatura para producir
0,5394 g de Fe2O3 puro (159,69 g/mol). Calcule el
porcentaje de Fe (55,847 g/mol) y el porcentaje de Fe3O4
(231,54 g/mol) en la muestra.
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Ejemplo 12.2 (p. 330)
Muestra: 1,1324g
Fe2O3 .XH2O
Fe2O3 puro (159,69 g/mol): 0,5394g.
Calcule el porcentaje de Fe (55,847 g/mol) y el porcentaje de Fe3O4 (231,54 g/mol) en la muestra.
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Problema 12.22 (p. 338)
Es posible determinar el nitrgeno amoniacal si se trata la muestra con cido cloroplatnico; el producto, cloroplatinato de amonio, es ligeramente soluble: H2PtCl6 + 2NH4+ (NH4)2PtCl6 + 2H+
El precipitado se descompone por calcinacin, formando platino metlico y productos gaseosos: (NH4)2PtCl6 Pt (s) + 2Cl2(g) + 2NH3 (g) + 2HCl (g) Calcular el porcentaje de amoniaco en una muestra si 0,2115 g si una muestra de 0,4693 g de platino.
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Problema 12.22 (p. 338)
H2PtCl6 + 2NH4+ (NH4)2PtCl6 + 2H+ (NH4)2PtCl6 Pt (s) + 2Cl2(g) + 2NH3 (g) + 2HCl (g) Calcular el porcentaje de amoniaco en una muestra si 0,2115 g si una muestra de 0,4693 g de platino.
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Aplicaciones de mtodos gravimtricos
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Agentes precipitantes orgnicos
Forman sales poco solubles y xidos hidratados.
Tabla 12.2
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Agentes reductores
Tabla 12.3 Algunos agentes reductores empleados en mtodos gravimtricos
Agente reductor Analito
SO2 Se, Au
SO2 + H2NOH Te
H2NOH Se
H2C2O4 Au
H2 Re, Ir
HCOOH Pt
NaNO2 Au
SnCl2 Hg
Reduccin electrnica Co, Ni, Cu, Zn, Ag, In, Sn, Sb, Cd, Re, Bi