PRACTICA N 3

GRAVIMETRIA: DETERMINACIN DE SULFATOS

OBJETIVOS

Aplicar los principios del mtodo de anlisis gravimtrico. Utilizar de forma adecuada la tcnica de precipitacin, de los sulfatos con cloruro de bario para luego proceder a la filtracin, secado y calcinacin para un anlisis cuantitativo de sulfatos. Efectuar los respectivos clculos estequiomtricos utilizados en gravimetra. Identificar el tipo de precipitado (coloidal o cristalino)

PREGUNTAS Y/O EJERCICIOS PREVIOS

Que es un mtodo de anlisis gravimtrico Explicar a que corresponde poner a peso constante un crisol? Explicar a que temperatura se determina la humedad de la muestra y a que temperatura se elimina el agua de cristalizacin? A qu temperatura se elimina el agua de cristalizacin y a que humedad? Cul es la reaccin de precipitacin entre el cloruro de bario y el ion sulfato?

FUNDAMENTO TEORICO

Los mtodos gravimtricos se basan en las mediciones de masa. Hay dos tipos principales de mtodos gravimtricos: mtodos de precipitacin y mtodos de volatilizacin. En los primeros, el analito se convierte en un precipitado poco soluble. Este precipitado se filtra, se lava para eliminar las impurezas y se convierte en un producto de composicin conocida mediante el tratamiento trmico adecuado y finalmente, se pesa. En los mtodos de volatilizacin, el analito o sus productos de descomposicin se volatilizan a una temperatura adecuada. El producto voltil se recoge y se pesa o, como opcin, se determina la masa del producto de manera indirecta por la prdida de masa en la muestra.

1.PROPIEDADES DE LOS PRECIPITADOS Y AGENTES PRECIPITANTES

El xito de los mtodos gravimtricos por precipitacin va unido a la obtencin de buenos precipitados que deben recolectarse con elevada eficacia. Las principales caractersticas son las siguientes:

1. El precipitado debe ser tan insoluble, que la parte del constituyente buscado que quede en disolucin debe ser inferior al peso ms pequeo que pueda detectarse con la balanza analtica (alrededor de 0,1 mg). 2. Los otros constituyentes presentes en la disolucin no deben ser precipitados por el reactivo ni impedir la precipitacin del constituyente buscado. 3. La forma de precipitacin no debe quedar contaminada con las sustancias solubles que hay en disolucin. Normalmente, esta condicin no se cumple, si bien puede reducirse al mnimo la contaminacin, eligiendo las condiciones de precipitacin ms adecuadas. 4. En cuanto a la preparacin para la pesada, la forma de precipitacin debe ser fcilmente filtrable y lavable, quedando libre de impurezas solubles. En muchos casos la forma de precipitacin no es adecuada para la pesada y es preciso disolverla y volver a precipitar en otra forma o calcinarla para transformarla en una forma pesable.

Un agente precipitante gravimtrico debera reaccionar especficamente, o al menos selectivamente, con el analito y formar un producto tal que:

1. Se pueda filtrar y lavar fcilmente para quedar libre de contaminantes.2. Tenga una solubilidad lo suficientemente baja para que no haya prdidas im portantes durante la filtracin y el secado.3. No reacciones con los componentes atmosfericos.4. Tenga una composicin conocida despus de secarlo o de calcinarlo, si fuera necesario.

El reactivo o agente precipitante es una solucin lo ms diluida posible pero de una concentracin aproximada, a la que se le debe agregar siempre un ligero exceso por dos razones: 1. Para asegurarse de que la reaccin ha sido total. 2. Para disminuir la solubilidad del precipitado. Por efecto ion comn, el precipitado es ms insoluble en una solucin que contenga un ion comn con l, que con agua pura.

2.TAMAO DE PARTICULA

El tamao de partculas de los slidos formados por precipitacin es sumamente variable. En un extremo se encuentran las suspensiones coloidales, 10-7 a 10-4 cm de dimetro, que no tienden a sedimentar ni se filtran con facilidad. En el otro estn las partculas con dimensiones del orden de dcimas de milmetro o mayores, a cuya dispersin temporal en la fase liquida se le denomina suspensin cristalina. Las partculas de una suspensin cristalina tienden a sedimentar espontneamente y pueden filtrarse con facilidad.

Una solucin sobresaturada es una solucin inestable que contiene ms soluto que una solucin saturada. Con el tiempo, la sobresaturacin se alivia por la precipitacin del exceso de soluto. El tamao de partcula esta relacionado con la Sobresaturacin relativa, donde

SobreSaturacin Relativa = Q S S

En esta ecuacin. Q es la concentracin del soluto en cualquier momento y S es su solubilidad en el equilibrio. Con valores elevados de SSR se incrementa la tendencia a formar coloides, mientras que con valores decrecientes de SSR se incrementa la tendencia a formar cristales. Se facilita la formacin de cristales manteniendo bajo el valor de SSR mediante el uso de disoluciones y reactivos diluidos, con la adicin lenta del reactivo precipitante, manteniendo la agitacin de la disolucin y calentando la misma.

En la formacin de un precipitado compiten dos tipos de procesos: Nucleacin y Crecimiento del cristal. El primer proceso sucede cuando solo un nmero de iones, tomos o molculas se unen, un proceso espontneo o inducido; el segundo proceso comprende el crecimiento tridimensional del ncleo de una partcula para formar la estructura de un cristal. Si predomina la nucleacin el resultado es un precipitado con muchas partculas pequeas; si domina el crecimiento de partculas se produce un nmero menor de partculas, pero de mayor tamao. La nucleacin ocasiona la formacin de coloides, mientras el crecimiento de partculas genera la formacin de cristales.

3.PROPIEDADES DE LOS SULFATOS

Los sulfatos se encuentran en las aguas naturales en un amplio intervalo de concentraciones. Las aguas de mina y los efluentes industriales contienen grandes cantidades de sulfatos provenientes de la oxidacin de la pirita y del uso del acido sulfrico. Causa dos problemas asociados con el manejo y tratamiento de aguas residuales: olor, resultante de la reduccin de los sulfatos a sulfuro de hidrogeno en condiciones anaerobias, y problemas de corrosin de caeras. Los estndares de agua potable del servicio de salud pblica tienen un lmite mximo de 250 ppm de sulfatos, ya que a valores superiores tiene una accin purgante. Los lmites de concentracin arriba de los cuales se percibe un sabor amargo en el agua son: para el sulfato de magnesio 400 a 600 ppm y para el sulfato de calcio son de 250 a 400 ppm. El mtodo gravimtrico, mediante precipitacin con cloruro de bario es un mtodo muy preciso y aplicable a concentraciones superiores a 10 mg/l.

4.CONCEPTOS GENERALES

Digestin del precipitadoDurante la digestin el precipitado va purificndose. Deja en las aguas madres los iones que lo impurifican (que eran impurezas adsorbidas). A la vez que se va formando la red cristalina del precipitado, los cristales se perfeccionan, se "sueldan", y forman cristales de mayor tamao, que presentan mejor filtrabilidad, y adems, no ocluyen la trama del filtro. FiltracinSi el producto de la precipitacin va a ser calcinado se usa papel de filtro analtico cuantitativo de dimetro apropiado para cada tipo de embudo.LavadoEl lavado tiene como objeto liberar al precipitado de las substancias que lo acompaan y que forman parte de la solucin madre. La solucin de lavado consiste en una solucin diluida de un electrolito que tenga un ion comn con el precipitado, para minimizar prdidas por solubilidad; otras veces se lava con agua caliente. Nunca un precipitado debe lavarse con agua fra porque se produce peptizacin.Secado y calcinacin de los precipitadosEl precipitado gravimtrico se calienta hasta que su masa se haga constante. Ejm. El calentamiento elimina el disolvente y cualquier especie voltil, arrastrada con el precipitado. Algunos precipitados tambin se calcinan para descomponer e slido y obtener un compuesto de composicin conocida. Este nuevo compuesto se denomina con frecuencia forma pesable.

EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS

EQUIPOS / MATERIALESREACTIVOS

Crisol de porcelana Desecador Hornilla Mufla Pinzas para crisol Balanza analtica Papel filtro sin ceniza Embudo de vidrio Varilla de vidrio con terminal de goma Vaso de precipitado Acido clorhdrico concentrado Cloruro de Bario: Disulvanse 100g de BaCl2 * 2H2O en un litro de agua y fltrese. Anaranjado de metilo: al 0.04% en agua

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Tarar una cpsula de porcelana calentando en mufla 30 a 40 minutos a 500-600 C, enfriar en desecador y pesar (peso P1)2. Disuelva con precisin del mg entre 0.2 g y 0.3 g de sulfato de sodio (peso P2) y transferir a un vaso de precipitado de 250 ml, disulvanse en un volumen de aproximadamente 80 ml. Agrguense unas cuantas gotas de anaranjado de metilo y 1 ml de cido clorhdrico concentrado. 3. Calintese hasta ebullicin y adase, en chorro la solucin de cloruro de bario, sobre la varilla de vidrio, revolviendo constantemente. (en caliente)4. Djese en temperatura moderada, hasta que el volumen se reduzca a aproximadamente la mitad. 5. El precipitado de sulfato de bario se filtra (en caliente) mediante un papel filtro sin ceniza y se lava con agua caliente hasta que quede libre de cloruros. 6. A continuacin se dobla cuidadosamente el papel filtro, se pone en el crisol tarado de porcelana o silicio, se inflama en un horno mufla bien ventilado a temperatura de punto rojo bajo (550- 600 C) una a dos horas,7. Se enfra en desecador y se pesa. (peso P3). (para acelerar la eliminacin completa de los ltimos fragmentos de carbono se puede elevar la temperatura hasta 900 C)

Nota: Se obtendr mejores resultados si: a) se deja en reposo ms de 2 horas a 70 C el precipitado obtenido en el (paso 5). b) si se calcina el precipitado a 800 C (paso 6). Obviamos stos pasos por la disponibilidad de tiempo de clases.

CLCULOS Y RESULTADOS

% sulfato SO42- = (P3-P1) *9600 P2*233.33

BIBLIOGRAFIA1.Mtodos de anlisis para suelos, plantas y aguas, Homer Chapman Editorial Trillas, Mxico(1973) .2.Official Methods of Analysis AOAC. Edited By Sidney Willams 14 Ed. (1984). 3.Qumica Analtica, Skoog D.A., West D.M., Holler F.J. Crouch S.R. 7a Ed. Editorial, Mc GRAW-HILL, Mexico. (2001)