Análisis Gravimétrco
Se basa en las medidas de masa.
Requiere fundamentalmente dos medidas experimentales:
� Peso de la muestra analizada.
� Peso del analito o de una sustancia de
composición química conocida que
contenga el analito.
Clasificación
•
Métodos gravimétricos
por volatilización.•
Electrogravimetrías.
•
Metodos
gravimetricos
basados en la precipitacion
(gravimetrias).
Gravimetria por Volatilización
El componente a determinar es volátil.
Separación del analito de la muestra por destilación a temperatura adecuada.
Cuantificación:
(1) pesada de un sorbente
donde se recoge el destilado.
(2) pesada de la muestra antes y después de proceso de destilación.
Ejemplo: determinación del contenido de carbonato ácido de sodio en antiácido
Mezcla de reacción
HNaCO3
+ H2
SO4
Nitrógeno (g)
Vapor de agua y CO2
CO2
Tubo de secado
CaSO4
NaOH
sobre un silicato no fibroso
CaSO4
Reacción:
CO2
+ 2NaOH
→ Na2
CO3
+H2
O
••
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 3+, Ni2+, Co2+, Ag+, ….) utilizando un electrodo de mercurio.
Electrogravimetria
Gravimetria por Precipitación
• El analito se separa de los componentes deuna solución en forma de precipitado, que setrata y se convierte en un compuesto decomposición conocida que puede ser pesado.
Agentes precipitadores–Específico: son raros, reaccionan con una solaespecie química–Selectivo: es más común, reacciona con un numero limitado de especies químicas
• Para que el precipitado pueda ser útil engravimetría es necesario:
Que sea insoluble en el medio en que seproduce.
Que se pueda filtrar con facilidad.Que sea puro y que tenga una composición constante y conocida.
Gravimetria por Precipitación
FORMACION DEL PRECIPITADO
ANALITO + REACTIVO PRECIPITANTE ⇒ Disolución inestable
PROCESO DINAMICO
PRECIPITADO
EQUILIBRIO
o
El tamaño de las partículas del precipitado es función de la naturaleza del precipitado y de las condiciones experimentales bajo las cuales se producen
o Por el tamaño, el precipitado puede ser:� Coloidal� Cristalino
Clasificación de la partículas del precipitado
Precipitado coloidal•
El tamaño es en el
orden deMicrometros
(μm)
•
No sedimentan•
No se pueden filtrar
usando medioscomunes de filtración
Tipos de precipitados
Precipitado cristalino•Su tamaño es en el orden de milimetros
(mm)
•Sedimentan con facilidad•Se pueden filtrar usando una gran variedad de medios
Factores que determinan el tamaño de la partícula
Solubilidad del precipitado en el medioTemperaturaConcentración de reactivosRapidez con que se mezclan los reactivos
•
Estos factores se pueden explicar en formacualitativa asumiendo que el tamaño de laspartículas es función de una propiedad llamadasobre saturación relativa (SR)
La cantidad de especies en disolución es superior a la del equilibrio ⇒ cuanto mayor es la concentración de agente precipitante mayor es la sobresaturación
↑
Sobresaturación
⇒ ↓ Tamaño de partícula
SSQaciónsobresatur −
=S: solubilidad
Q: concentración del soluto (t)
Sobresaturación
NUCLEACION:NUCLEACION: formación de partículas diminutas de precipitado a partir de la agrupación de iones, átomos o moléculas después de la sobresaturación
CRECIMIENTO DE PARTICULA:CRECIMIENTO DE PARTICULA: formación de depósitos de iones procedentes de la solución sobre núcleos ya existentes dando lugar a partículas de mayor tamaño
PARTICULAS MUY PEQUEÑAS PARTICULAS GRANDES
Vc
Vn
Q -
s
V ↑
s → * ↑
Temperatura
* Control de pH
↓
Q → * Soluciones diluidas
* Adición lenta
* Agitación
En la práctica no es posible obtener muchos precipitados cristalinos! (Kps)
Factores que influyen en los precipitados
SOLIDOS
COLOIDALESSuspensiones coloidales son muy estables y no son adecuadas para
análisis gravimétricoAumentando la temperatura, agitación y/o añadiendo un electrolito ⇒
disminuye la estabilidad de las suspensiones ⇒
partículas de mayor tamaño (COAGULACION O AGLOMERACION)
PROCESOS DE DIGESTION
SOLIDOS
CRISTALINOSDisminuyendo la sobresaturación:
1) Utilizando disoluciones diluidas o añadiendo el reactivo lentamente con agitación.
2) Calentando y/o ajustando el pH
para aumentar la solubilidad.El calor y la agitación ⇒ proceso de disolución y recristalización
del
sólido de forma continua ⇒ precipitado más puro
Aumentan el tamaño de las partículas y minimizan la contaminación
Coloides: electrolito coagulanteCapa de adsorción primaria cargada positivamente sobre la partícula coloidal
Sólido coloidal
Capa de contra- iones de la
disolución. Con exceso de aniones
Disolución homogénea (cargas equilibradas)
El aumento de la concentración de electrolito coagulante produce disminución del volumen de la capa de contra-iones y por lo tanto favorece la coagulación
Partícula coloidal Doble capa
•
Precipitación de otras especies en la muestra junto con el analito •
Estas especies son solubles ⇒ no precipitan en
condiciones normales (↑
S)•
Las especies que precipitan (concentración > S) ⇒ NO se
considera COPRECIPITACION
COPRECIPITACION
TIPOS DE COPRECIPITACIONES
ADSORCIÓN EN LA SUPERFICIE
FORMACIÓN DE CRISTALES MIXTOS
OCLUSION Y ATRAPAMIENTO MECANICO
TIPOS DE COPRECIPITACIONES
ADSORCIÓN EN LA SUPERFICIE: -
Adsorción de especies solubles por arrastre sobre la superficie del
coloideEjemplo: AgCl
coagulado esta contaminado por Ag+
y NO3-
-
Solución: disolver el precipitado una vez filtrado y a continuación reprecipitarlo
FORMACIÓN DE CRISTALES MIXTOS:-
Uno de los iones de la red cristalina del sólido se reemplaza por otro ión
-
Los iones intercambiados tienen la misma carga y no difieren en
más 5% en su tamañoEjemplo: BaSO4
(contaminado con PbSO4
)-
Solución: usar otro reactivo precipitante que no contenga ese ión
OCLUSION Y ATRAPAMIENTO MECANICO:-
Iones extraños que quedan atrapados en el interior del cristal
-
Solución: disminuir la velocidad de formación del precipitado o disolver el precipitado (se abren los huecos y salen los iones extraños)
PRECIPITACION HOMOGENEA
Se añade una sustancia a la disolución que no es el reactivo precipitante
El agente precipitante se genera lentamente y de manera inmediata precipita con el analito
Formación de precipitados con buenas propiedades mecánicas y poco contaminados
EJEMPLO: Precipitación de óxidos metálicos hidratados de forma gradual mediante el empleo de ureaSi añadimos a una disolución de un ión metálico (Fe3+) una disolución de urea y calentamos de forma gradual se forma amoniaco que en disolución acuosa da lugar a NH4
+
y OH-
que precipitan con el íón
metálico en forma de hidróxido
( )−+
↑
+⎯→←+
+⎯⎯→←+
OHNHOHNH
NHCOOHCONH T
423
32222 2
↓→+ OxHOHFeFe 233 .)( PRECIPITADO GELATINOSO DENSO (Poco contaminado)
Métodos clásicos utilizados desde la antigüedad en análisis cuantitativo
Lentos, tediosos y difíciles de automatizar ⇒ actualmente poco utilizados
PREPARACION DE LA MUESTRA
PRECIPITACION FILTRACION Y LAVADO
SECADO O CALCINACION
PESADA
OPERACIONES GENERALES EN ANALISIS GRAVIMETRICO
ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO
1.
PREPARACION DE LA MUESTRALa muestra debe estar en estado líquido ⇒ si es sólida hay que disolverla (digestión o fusión)Eliminación de interferencias ⇒ técnicas previas de separación, ajuste del pH o adición de agentes complejantes que enmascaren las interferencias y no precipiten ⇒ SELECTIVIDADAjuste del pH óptimo del medio ⇒ disminuir la solubilidad del precipitadoVolumen de muestra ⇒ la cantidad de precipitado se pueda pesar ⇒SENSIBILIDAD
2.
PRECIPITACIONEl agente precipitante se añade a la muestra ⇒ formación del precipitadoLa reacción debe ser cuantitativa (todo el analito precipite)El precipitado debe ser muy insoluble (S < 10-6 M) ⇒ evita pérdidas en la etapa de lavadoLa reacción debe ser selectiva ⇒ mínimas interferencias
ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO
3. FILTRACION Y LAVADOFiltración: separación de la fase líquida del soluto Lavado con agua: eliminación del agente precipitante y del mayor
número de contaminantesLavado con disolución de electrolito: en precipitados coloidades
coagulados para que no se produzca la PEPTIZACION del coloide
-
Si se elimina el electrolito responsable de la coagulación ⇒ las partículas coloidales se separan
- En la peptización
las aguas de lavado son turbias
ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO
4. SECADO Y/O CALCINACION
Precipitado está en la forma adecuada para ser pesado ⇒ Secar en estufa a 110-120 ºC durante 1-2 h (eliminación del agua)
Precipitado NO está en una forma adecuada para ser pesado ⇒Calcinar a temperaturas altas en un horno Mufla (transformación a una forma adecuada)
Temperatura (ºC)
Peso
(g)
CaC2
O4
.H2
O
CaC2
O4
CaCO3
CaO
Influencia de la temperatura de calcinación en la forma de pesada
ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO
5. PESADA Y CALCULO DE LA CONCENTRACION DE ANALITO - El precipitado se pesa en una balanza analítica ⇒ Pg (g)- Cálculo del factor gravimétrico (Fg)
pesadadeformamolecularPesoanalitofórmulaPesoFg =
Gramos de analito en la muestra:
Pg
x Fg
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