ANALISIS GRAVIMETRICO

ANALISIS GRAVIMETRICO

Las reacciones de precipitacin se aplican al anlisis qumico desde distintos puntos de vista: para llevar a cabo separaciones, importantes en anlisis cualitativos y cuantitativo, en las volumetras de precipitacin, y en anlisis gravimtrico. Puede decirse que actualmente los mtodos gravimtricos no ocupan un lugar predominante en Qumica Analtica, debido a ciertas dificultades de utilizacin, como ser procesos largos y tediosos, requerir un control riguroso de distintos factores, exigencia de personal experimentado, etc. Sin embargo, ofrecen importantes ventajas, tales como su carcter absoluto y su exactitud, por lo cual no es previsible que puedan desaparecer completamente del panorama analtico general.

Los mtodos gravimtricos se caracterizan porque lo que se mide en ellos es la masa. Como esta magnitud carece de toda selectividad, se hace necesario el aislamiento de la sustancia que se va pesar de cualquier otra especie, incluido el disolvente. As pues, todo mtodo gravimtrico precisa una preparacin concreta de la muestra, con objeto de obtener una sustancia rigurosamente pura con una composicin estequiomtrica perfectamente conocida. Las condiciones anteriores se consiguen fundamentalmente en las siguientes etapas:

a) Separacin, cuya finalidad es aislar el componente de inters de la mayor parte de las especies que lo acompaan. b) Desecacin o calcinacin, etapa destinada a eliminar el agua y los componentes voltiles, y transformar, en algunos casos, el componente aislado en uno de frmula conocida. Teniendo en cuenta que la fase ms importante y problemtica es la separacin, los mtodos gravimtricos se suelen clasificar segn el procedimiento empleado para llevar a cabo esa etapa.

Los mtodos de precipitacin electroqumica, tambin llamados electrogravimtricos, se basan en las leyes de la electrolisis, y consisten en precipitar el elemento a determinar (generalmente en forma elemental obtenida por un proceso redox electroqumico) y pesar la especie depositada sobre el electrodo. Estos mtodos presentan la ventaja de que generalmente el constituyente a determinar se deposita sobre el electrodo en forma pesable, por lo que por simple diferencia de peso en el electrodo antes y despus de la deposicin se obtiene la cantidad buscada.

Los mtodos gravimtricos de precipitacin qumica son los ms empleados, y por ello son los que se tratarn en este tema con cierta extensin. Antes de ello, se indica casi de forma telegrfica el fundamento de los otros mtodos gravimtricos incluidos en la clasificacin anterior. El fundamento de los mtodos gravimtricos de extraccin lo constituye la ley del reparto de un soluto entre dos disolventes inmiscibles. En estos mtodos, el componente a determinar se transforma por reaccin con un reactivo adecuado y se extrae con un disolvente apropiado. Una vez conseguida la separacin cuantitativa se elimina el disolvente y se pesa el producto buscado. La principal ventaja de estos mtodos frente a los de precipitacin es que generalmente son ms rpidos y "limpios", pues no existe la posibilidad de producirse fenmenos de contaminacin por coprecipitacin, oclusin, etc, que ocurren con cierta frecuencia en aquellos.

En los mtodos de volatilizacin, el componente a determinar o sus acompaantes se transforman en un compuesto voltil que se elimina, pudindose recoger sobre un absorbente adecuado que se pesa (mtodos directos) o se pesa el residuo obtenido, determinando por diferencia el peso del componente de inters (mtodos indirectos). Su principal dificultad reside en la falta de selectividad, pues, frecuentemente, junto con el constituyente de inters se pueden volatilizar total o parcialmente otros componentes de la muestra.

Pueden utilizarse otros mtodos gravimtricos, como los de sedimentacin, flotacin o los que utilizan propiedades magnticas.En anlisis gravimtrico la preparacin de la muestra es

relativamente sencilla y de forma general consta de dos etapas.

ESTEQUIOMETRIA Y FACTORES GRAVIMETRICOS

La estequiometria es el estudio de las proporciones en las que reaccionan las especies qumicas. Cuando se considera una ecuacin balanceada, los coeficientes que afectan a las especies intervinientes (reactivos y productos) expresan el nmero de molculas y/o tomos necesarios para obtener una cantidad determinada de molculas y/o tomos de los productos. Estos coeficientes pueden ser considerados como moles (pesos moleculares expresados en gramos) o tomo-gramos (pesos atmicos expresados en gramos); en el caso de las especies gaseosas sabemos que cada mol de gas ocupa un volumen de 22,414 l en CNPT, en el caso de las especies lquidas es necesario conocer su densidad para poder obtener el volumen a travs de la relacin:

El factor gravimtrico es una cantidad adimensional, resultado de la relacin estequiometria entre dos especies qumicas. Es til cuando se realizan anlisis qumicos en los que el compuesto obtenido por anlisis de un determinado elemento difiere del modo en que se desea expresar el resultado del mismo.Un factor gravimtrico (o factor qumico) puede definirse como el peso de una sustancia deseada equivalente al peso unitario de una sustancia dada. Los factores gravimtricos se obtienen con base en las siguientes reglas:

El factor gravimtrico est representado siempre por el peso atmico o el peso frmula de la sustancia buscada por numerador y el peso de la sustancia pesada por denominador.Aunque la conversin de la sustancia que se busca en la que se pesa se verifica mediante una serie de reacciones, solamente estas dos sustancias estn implicadas en elclculodel factor; no se tienen en cuenta las sustancias intermedias.El nmero de veces que los pesos atmicos o formulares de las sustancias figuran en el numerador y en el denominador del factor, debe representar la estequiometra de la reaccin qumica que se lleva a cabo.

METODOS GRAVIMETRICOS POR PRECIPITACION

Un mtodo de anlisis gravimtrico de precipitacin por lo general se basa en una reaccin como sta:

Donde A representa el componente a determinar y R el reactivo (que puede ser la corriente elctrica en los mtodos electrogravimtricos). El producto AaRr es una sustancia poco soluble que se puede pesar como tal despus de secarla, o que se puede calcinar para formar otro compuesto de composicin conocida y despus pesarlo. La precisin de los resultados del anlisis depende en sumo grado de la acertada eleccin del reactivo precipitante, de qu cantidad de ste se ha agregado y de las condiciones en que se ha efectuado la precipitacin.La precipitacin del analito (constituyente deseado) se realiza con la ayuda de un agente precipitante el cual juega un importante papel en las caractersticas del precipitado que posteriormente se obtendr.

a A + r R > AaRrEl agente precipitante debe cumplir los siguientes requisitos.

Fcil eliminacin de su exceso.Experimentalmente se ha demostrado que durante la separacin del precipitado a partir de la solucin ste arrastra siempre diversas sustancias extraas o iones, entre los cuales figuran tambin los iones del precipitante, que se deben eliminar del precipitado por lavado. Puesto que el lavado puede resultar insuficientemente completo, conviene que el reactivo precipitante sea una sustancia voltil, por cuanto en este caso su parte no eliminada durante el lavado se volatilizar en el curso de la incineracin.

Selectividad

En la mayor parte de los anlisis, el ion que se determina, se debe precipitar en presencia de otros iones. Por esta razn es indispensable tener en cuenta la posibilidad de que con el reactivo empleado precipiten, simultneamente con las sustancias necesarias, tambin otras sustancias difcilmente solubles. Para que esto no ocurra, es muy importante elegir un reactivo precipitante que precipita solamente el ion dado, es decir, lo suficientemente especficoREQUISITOS QUE DEBE TENER LA FORMA PRECIPITADALa forma precipitada debe poseer una solubilidad suficientemente escasa, sin lo cual es prcticamente imposible obtener una precipitacin completa del ion (elemento) que se determina. b. Es deseable tambin que la estructura del precipitado permita efectuar con bastante rapidez la filtracin y el lavado para eliminar las impurezas. Es necesario que la forma precipitada se convierta bastante fcil y completamente en forma pesada.

FILTRACION Y LAVADO

La filtracin y el lavado de los precipitadoses una operacin de gran importancia, ya que los resultados analticos dependen considerablemente del cuidado con que se haya llevado a cabo esta operacin.

FACTORES QUE SE DEBEN CONSIDERAR PARA LAVAR EL PRECIPITADO:

Los posibles contaminantes deben ser solubles en la solucin que se toma para realizar el lavado y el precipitado debe ser insoluble en ella. Puede usarse tambin una solucin que contenga un in comn para disminuir la solubilidad del precipitado.La solucin de lavado debe volatilizarse completamente en las condiciones del procedimiento a seguir, de tal forma que no queden residuos que contaminen el precipitado.Si las caractersticas del precipitado en cuanto a solubilidad lo permiten, el lquido de lavado debe usarse caliente, pues los lquidos calientes filtran mucho ms rpido y la mayora de las impurezas son ms solubles a altas temperaturas.

PESADALadeterminacin de la masa del precipitado se lleva a cabo despus que el precipitado incinerado y el crisol hayan alcanzado la temperatura ambiente en una desecadora. El tratamiento de calor se repite y se chequea nuevamente el peso, el tratamiento finalizar cuando el precipitado haya sido llevado a peso constante.

SECADO Y/O INCINERACION

En esta etapa el precipitado es sometido a un tratamiento trmico con el fin de convertirlo en una forma apropiada para ser pesado (forma pesada). Existen casos donde este proceso es muy sencillo, slo, consiste en eliminar el agua, pero en otros casos se hace necesario incinerar a altas temperaturas para descomponer parcialmente el precipitado.REQUISITOS QUE DEBE CUMPLIR LA FORMA PESADA:

La exigencia ms importante que se presenta a esta forma es la correspondencia exacta de su composicin a su frmula qumica. Est claro que si tal correspondencia no tuviese lugar, por ejemplo, si el precipitado que se pesa, no fuese una sustancia qumicamente pura de una composicin rigurosamente definida, correspondiente a su frmula, sino una mezcla indefinida, sera imposible calcular los resultados del anlisis.La segunda exigencia es la suficiente estabilidad qumica de la forma pesada. Es evidente que el anlisis se dificulta si esta forma cambia fcilmente su composicin debido, por ejemplo, a la absorcin de vapor de agua o de CO2 atmosfrico, a la oxidacin (o reduccin), a la descomposicin y otros procesos anlogos. Es sabido que en estos casos se altera la correspondencia de la composicin del precipitado a su frmula, de la que se ha hablado anteriormente. Talespropiedades del precipitado, pese a que no imposibilitaran la determinacin, exigiran que se observen muchas precauciones a fin de prevenir el cambio de la composicin del precipitado, y con lo mismo complicaran el anlisis. c. Por ltimo, es deseable que el contenido del elemento que se determina en la forma pesada, sea lo menor posible, puesto que los errores de determinacin (por ejemplo, los errores de pesada, las prdidas debidas a la solubilidad del precipitado o a la transferencia incompleta del precipitado al filtro, etc.) en este caso repercutirn menos sobre el resultado final del anlisis.

CLCULOS Y EXPRESIN DE LOS RESULTADOS.

Generalmente, los resultados de la cuantificacin a travs de mtodos gravimtricos por precipitacin se expresan en porcientosSi el elemento o componente que se desea cuantificar (analito) es el mismo que se pesa finalmente (forma pesada), el clculo del porciento resulta muy simple, pero generalmente ocurre que el componente que se desea determinar no se obtiene en su forma elemental, sino que se pesa en forma de un compuesto de composicin qumica conocida que contiene al analito.METODOS GRAVIMETRICOS POR VOLATIZACION

Las separaciones por volatilizacin se fundamentan en una modificacin del estado fsico, que da lugar a la formacin de un gas o vapor. El mtodo puede aplicarse sencillamente a la expulsin de un material voltil, que no se recoge, para obtener el constituyente(s) buscado(s) como residuo, slido o lquido; como ejemplos pueden citarse la expulsin de humedad para desecar una muestra, la calcinacin de un residuo para eliminar las sales amnicas, la ebullicin de una disolucin para expulsar el oxgeno disuelto, el dixido de carbono, etc. En otros casos el mtodo implica la recogida del material voltil por absorcin del gas o vapor en un absorbente adecuado, o la condensacin del vapor al estado lquido o slido. Ejemplos de esto son la volatilizacin de amoniaco en la etapa de destilacin del mtodo Kjeldahl para la determinacin de nitrgeno, la purificacin del yodo por sublimacin, la destilacin del cloruro de arsnico (III) para separarlo del antimonio y del estao y la separacin de muchos compuestos orgnicos por destilacin fraccionada.

Las determinaciones fundadas en procedimientos de volatilizacin pueden ser de dos tipos.

Mtodos directosque implican la recogida de los componentes voltiles para realizar en ellos las medidas que correspondan. La determinacin del carbono e hidrgeno de los compuestos orgnicos se verifica por absorcin, sobre absorbentes adecuados, del dixido de carbono y del agua formados en la combustin.

Mtodos indirectos,consisten principalmente en mtodos en que se mide una prdida de peso. El constituyente buscado puede formar parte de la materia voltil determinada por diferencia del peso de la muestra antes y despus del tratamiento, como, por ejemplo, sucede en la determinacin de la humedad adsorbida mediante la prdida de peso en una estufa de desecacin, o la prdida por calcinacin de una muestra de caliza. Tambin puede ocurrir que el componente buscado quede en el residuo, como sucede en la determinacin de slidos no voltiles en el agua por evaporacin de la misma y pesada del residuo.

APLICACIONES DEL ANALISIS GRAVIMETRICO

Los mtodos gravimtricos revistan entre los ms antiguos de la Qumica Analtica, pero mantienen su vigencia en la actualidad: Constituyen anlisis claves en el control de calidad de medicamentos y otros productos de uso humano. Acoplados con mtodos modernos de separacin como la cromatografa de gases y de deteccin constituyen una poderosa arma de doble propsito: anlisis cualitativo y cuantitativo.

Algunas de sus aplicaciones podran serDeterminacin de lactosa en productos lcteos.Determinacin de salicilatos en frmacos.Determinacin de Fenolftalena en laxantes.Determinacin de Nicotina.Determinacin de colesterol.

BIBLIOGRAFIA:

Anlisis qumico de los alimentos: mtodos clsicos. -- Ciudad de La Habana: Editorial Universitaria, 2004. Pg. 433 http://ocw.usal.es/ciencias-experimentales/quimica-analitica/contenidos/CONTENIDOS/8.%20CONCEPTOS%20TEORICOS.pdfhttp://www.cin.edu.uy/bqa/pdf/metodos_gravimetricos_de_analisis_quimico.pdf