Universidad Nacional Mayor de San Marcos

Departamento acadmico de qumica analtica e instrumental

Laboratorio de Anlisis qumicoPrctica N3: Determinacin gravimtrica de humedad, cenizas y calcio en producto orgnico.

Escuela: Ingeniera QumicaHorario: Lunes 8-12pmAlumna: Gabriel Vera Gina Luz

2015

Principios tericos1. Humedad: a) Humedad absolutaLahumedad absolutaindica la cantidad total de vapor de agua que contiene un volumen de aire, a una temperatura y presin determinadas, y se expresa en gramos por metros cbicos (g/m3). Debido principalmente a los cambios en su densidad, mientras ms alta es la temperatura del aire ms vapor de agua puede contener sin producir condensaciones. Dicho en otros trminos, conforme aumenta la temperatura del aire ms elevada puede ser la humedad absoluta. Como se ver ms adelante, si bien este parmetro indica con claridad el nivel de humedad en el aire, por si mismo no es muy til para estimar su impacto en el confort del ser humano.Existen algunas variables de medicin de la humedad absoluta, como lahumedad especficay larazn de mezcla. El primer concepto indica la cantidad de vapor de agua por masa de aire hmedo, mientras que el segundo se define como la razn entre la masa de vapor de agua y la masa de aire seco. Ambos parmetros se expresan en gramos por kilogramo (g/Kg).b) Humedad relativaLa humedad relativa representa la razn entre lahumedad absoluta realde un volumen de aire y la humedad absoluta mximaque podra alcanzar sin producir condensaciones, dadas las mismas condiciones de temperatura y presin atmosfrica. Dicho en trminos ms simples, nos indica la relacin entre la cantidad real y la cantidad posible de vapor de agua. La humedad relativa se mide como porcentaje; por ejemplo, si una masa de aire contiene la mitad del vapor de agua que podra contener, de acuerdo a las condiciones de temperatura y presin atmosfrica, entonces su humedad relativa equivale al 50%. Debido a que mientras ms caliente es el aire ms vapor de agua puede soportar, una alta humedad relativa en una masa de aire caliente representa una humedad absoluta mucho mayor que la misma humedad relativa en una masa de aire fro.Obviamente el mximo valor de humedad relativa es 100% (cuando la humedad absoluta real es igual a la mxima posible). Este valor mximo tambin se identifica como elpunto de saturacinoroco, es decir el punto a partir del cual se empiezan a producir condensaciones.A diferencia de la humedad absoluta, la humedad relativa nos da una idea muy clara del impacto que la cantidad de vapor de agua presente en el aire genera en el confort de las personas. Esto se debe fundamentalmente a que refleja de manera directa el potencial de evaporacin de los fluidos del cuerpo humano. Cuando la humedad relativa es muy baja, digamos menor al 25%, significa que el aire puede recibir vapor de agua con mucha facilidad, lo cual eleva de manera importante las tasas de evaporacin. Si esta condicin se da junto con una temperatura elevada el cuerpo genera una gran cantidad de sudor que se evapora con rapidez, lo que puede provocar malestar fsico e incluso deshidratacin. Los ojos y las membranas mucosas tambin se secan con facilidad, incrementando la incomodidad y las posibilidades de infeccin. Por otro lado, si la humedad relativa es muy elevada, por ejemplo superior al 80% (cerca del punto de saturacin), significa que el aire no puede recibir ms vapor de agua con facilidad, con lo que se reducen las tasas de evaporacin. Si esto se da junto con una elevada temperatura, el sudor producido por el cuerpo humano no se evapora fcilmente y pierde eficiencia como mecanismo de enfriamiento. En condiciones extremas esta situacin puede llevar a un choque de calor.

2. Mtodos de anlisis del agua en alimentos:

Humedad: Mtodo Dean Stark por destilacin.Determinacin del contenido de humedad, en alimentos.

Fundamento:Determinar la humedad de un alimento, ( manzana, naranja , pera, cualquier tipo de alimento).

Material a utilizar:

1) Papel de filtro.2) Soporte.3) Nueces y pinzas.4) Liebig-West (refrigerante).5) Colector con llave de tefln graduado.6) Matraz fondo redondo.7) Soporte para apoyo del matraz.8) Mangueras para entrada y salida de agua.9) Manta calefactora.10)Disolventen-heptano.--> voltil de punto de ebullicin prximo al del agua, e inmisible con la misma, esto quiere decir que no se puede mezclar con el agua.Tambin se pueden usartolueno y xileno.11)Pera , pelada y pesada 5 gramos=mililitros.12)Perlas de vidrio para introducir dentro del matrz.13)Balanza.14)Clips. Para sujetar el refrigerante y el colector.15)Grafito para colocar en las uniones de los tubos.

Procedimiento:TCNICA

1) Pesar 5 gramos de alimento y se tracea, (el alimento tiene que estar pelado).2) El alimento va al matraz de fondo redondo.3) Se coloca con el alimento el n-heptano que segn el procedimiento tiene que ser 120 ml. (observar bien el material que no tenga fisuras).4) Se introducen en el matrz las perlas de vidrio o trozos de plato poroso o pedazos de porcelana. (Para estabilizar la ebullicin y el movimiento brusco que esto provoca).5) Comienza el proceso de destilacin , cuando los vapores del disolvente al alcanzar la temperatura de ebullicin arrastran al agua y al enfriarse ambos condensan y se separan.6) Este enfriamiento es a causa del movimiento de agua circulante, al ingresar al refrigerante, y provoca la separcin del n-heptano con el vapor de agua que sale del alimento.7) ste es recogido en el colector separndose del disolvente, y mostrando una marcada diferencia de color (agua transparente, disolvente orgnico un color turbio que denota la separacin) disolvente queda por encima del agua pues es menos denso que ste.8) El proceso se da por concludo cuando el nivel de agua recogido en el vstago permanece fijo.9) Hacemos la diferencia tomando el dato recogido del vstago.

Ejemplo: Si el dato recogido es 3,80ml--> el procedimiento es as :

5,00 ml es a 100%3,80 ml es X % = 3,80x100/5= 76%

- Este 76 % es la cantidad de agua recogida en 5 miligramos de pera pelada-

10) Cmo el agua se puede separar bien del disolvente este se puede volver a reutilizar.

Otros mtodos de anlisis del agua

3. Mtodos de anlisis del agua en hidrocarburos:

a) Norma Venezolana: Productos derivados del petrleo, Mtodo de ensayo para determinar el contenido de humedad en hidrocarburos lquidos. Mtodo Karl Fisher

b) Titulador volumtrico automtico para medicin de contenido de agua por el mtodo de Karl Fischer marca kem de Japn modelo mka 520

Principio del formularioFinal del formularioDescripcin

Es un equipo para titulacin producto de la vasta experiencia de KEM en instrumentacin, combinada con alta tecnologa e ingeniera de avanzada.A partir de los resultados de la medicin se puede calcular la concentracin y los datos necesarios se pueden enviar a impresora externa.Para la medicin de slidos o muestras que no pueden ser colocadas directamente dentro del solvente, existe el evaporador ADP-511S, es fcil de operar y mantiene condiciones estables mientras evapora la humedad de la muestra. Almacena en la memoria la configuracin de manipulacin de la muestra, temperatura de vaporizacin, duracin del gas efluente y otras condiciones para las cuales el mtodo es controlable.Normas ASTM que han adoptado el mtodo de Karl Fischer: ASTM D 1533-96, ASTM D 1744-92, ASTM D 3277-95, ASTM D 4377-93, ASTM E 203-96CARACTERISTICAS Pantalla LCD amplia: muestra fcilmente mensajes de dilogo, resultados de las mediciones incluyendo contenido de agua y concentracin. Despliegue digital de los resultados con alta repetibilidad: para bureta de 10 ml 0.01ml Operacin fcil: puede ir a las rutinas de medicin presionando las teclas pre-titulacin -pre-titr. y start. Auto-diagnstico: mensaje de auto-diagnstico incluido, ayudas para localizar errores, problemas de operacin y encontrar la solucin. El Dispensador para reactivo Karl Fischer viene estndar con el equipo, elimina los problemas de reemplazo. El aire libre no entra en el matraz de valoracin al momento del cambio de reactivo, por lo tanto se alcanza la estabilidad despus del cambio rpidamente. Control automtico del evaporador de humedad: control en lnea de evaporador ADP-511S; control on line permite analizar muestras slidas bajo los mismos parmetros y condiciones. La temperatura de vaporizacin, la duracin del gas efluente etc., pueden ser almacenados en la memoria para control automtico. Interfaces estndar incluidas: RS 232C para PC, balanza e impresora. Modo de titulacin dual: viene equipado con doble accionador de bureta de 10ml estndar. Cada bureta puede trabajar por titulacin normal o por retroceso. Es posible Titular usando dos reactivos de Karl Fischer con diferente factor. El intercambiador manual de disolvente viene con el equipo estndar bombea disolvente dentro y fuera del recipiente de valoracin. Cumple totalmente con GLP y GMP, adems con FDA part 11 con el software KF-Win/ER. Se pueden guardar hasta 100 muestras, hasta 100 resultados de calibracin; registrar hasta 10 nombres de operador y 10 nombres de muestra.ESPECIFICACIONESRango de medida: volumen de titulacin:0.005 a 99.995 ml / 0.1mg a 500mg de H2O/ 10ppm -100% de H2O/Mtodo de control:microprocesador incluidoDeteccin de punto final: potencial polarizado por electrodo de platino (2 pines) por compensacin de resistencia lquida.Tiempo de espera para el punto final: *de 1 a 99 segundos seleccionable / *fijar un potencial o mantener nivel de EP.Formas de titulacin: titulacin normal y titulacin por retroceso.Funciones especiales: titulacin rpida control por 6 pasos, start automtico por deteccin de muestra, titulacin dirigida para mantener deshidratacin, titulacin continua: 0 -9999s, tiempo lmite para titulacin: 0-9999s, corte de titulacin: 0 -9999s.Archivo de mtodos individuales:parmetros para titulacin normal, evaporacin por ADP-511S, factor de medicin manual estndar etc., pueden ser almacenados en cinco mtodos diferentes.Indicacin de punto final: pito audible y mensaje en el display.Impresora: opcional IDP-100Clculos:estadsticos incluyendo concentracin, promedio, desviacin estndar, etc., factor de clculo.Diagnsticos:mensaje de error, clave de entrada errnea, exceso de titulacin, potencial polar anormal, resistencia lquida, etc.Display:LCD retroiluminado 240 * 64 puntos. Muestra: contenido de agua, datos del proceso, mensajes de dilogo: pre- trit., ready, stableControl externo: RS 232C: para impresora, balanza, PC.Bureta de pistn automtica Bureta cilindro con pistn: 2 Vlvula de intercambio automtica para succin/dosificacin: 2 Mecanismo de contragolpe y a su vez funcin de ajuste. Velocidad mxima: 0.5 ml/s Velocidad de succin: 10ml/20s o 10ml/80s en dos pasos. Capacidad: 10ml, precisin: 0.015ml, repetibilidad: 0.005ml; titulacin acumulativa es posible hasta el mximo volumen de titulante fijado. Solvente: mnimo 30 ml y mximo 100ml para recipiente tipo S.Funcin adicional:control del evaporador ADP-511S incluyendo temperatura de calentamiento, secuencia de envejecimiento.Condiciones ambientales:5 a 35C y hasta 85%HRVoltaje:AC 100 -120V, 200-240V, 50/60Hz, consumo: 35WPartes y componentes estndar:unidad MKA-520 (1), manual de operacin, cable de poder, unidad de agitacin (1), rotor para agitador (1), cable para agitador (1), tubo conector KF (2), boquilla anti-difusin (2), grasa, llave mecnica: 8mm, llave de extraccin del pistn.I. APLICACIONESPuede ser usado para anlisis en una gran variedad de productos naturales, productos crudos y productos industriales por ejemplo: COMPUESTOS ORGANICOS Y MATERIALES CRUDOS:cidos orgnicos, alcoholes, teres, steres, acetal, hidrocarbonados, anhdrido cido, cido clorhdrico, compuestos de nitrgeno, de halgeno, de sulfuro, perxidos, carbonil, sales orgnicas hidratadas etc. COMPUESTOS INORGANICOS Y MATERIALES CRUDOS:sales inorgnicas hidratadas, sales inorgnicas, anhdrido cido, anhdrido bsico, cidos inorgnicos, perxidos inorgnicos etc. PRODUCTOS NATURALES Y PRODUCTOS INDUSTRIALES:medicinas, alcaloides, tejidos del cuerpo, cpsulas, fertilizantes, qumicos agrcolas, madera, pulpas fibrosas, textiles, cueros, lana, jabones, cosmticos, , quesos, grasas, mantequillas, alimentos deshidratados, caf, resinas de intercambio inico, polmeros, aceites, lubricantes, gas licuado del petrleo, gases, pinturas, pigmentos adhesivos, caucho, azcar, caramelo, chocolates, cementos, polvos, azcar, grnulos, petrleo, aceites trasformadores, aceites de siliconas etc.

Procedimiento1. Humedad1.1. Pesar 2 a 5 g de la muestra en un crisol o cpsula de fondo plano y de dimetro no superior a 5 cm (Si la muestra es lquida, calintese sobre un bao de vapor durante 10-15 min. Exponiendo al vapor vivo la mxima superficie posible del fondo de la cpsula).1.2. Introducirlo en una estufa de aire a 98-100C y mantnganse en ella por 3 horas, enfrese en un desecador por 10 minutos; pesar rpidamente la cpsula con el residuo seco y exprselo como porcentaje.2. Cenizas2.1. Pesar 5 g de la muestra en una cpsula adecuada (si es lquida, evaprese a sequedad en bao de vapor). Introducirlo en una estufa de aire a 98C-100C y mantngase en ella por 10 minutos.2.2. Incinrese en una mufla a no ms de 550C, hasta que la ceniza este exenta de carbn. Enfriar en un desecador por 10 min. ; pesar rpidamente la cpsula con el residuo calcinado y exprselo como porcentaje. 3. Calcio3.1. Disolver el residuo obtenido en el anlisis de cenizas, adicionando 10 ml de HCl (1+1) al crisol conteniendo el residuo. Calentar en la plancha y vaciarlo a un beaker de 400 ml, lavar el crisol con agua destilada y juntarlo en el beaker hasta un volumen final de 150 ml, agregar unas gotas de indicador rojo de metilo.3.2. Calentar a ebullicin incipiente y agregar en porciones pequeas y agitando 15 ml de solucin saturada de oxalato de amonio. Agregar gota a gota y agitando continuamente amoniaco concentrado, hasta que el indicador vire a amarillo. Continuar el calentamiento suave hasta ebullicin por unos minutos, sacar de la plancha y dejar en reposo por 30 minutos.3.3. Filtrar por decantacin a travs de papel Wathman #40, lavar 3 veces con porciones de 10 ml cada vez de solucin de oxalato de amonio (1 g/L), pasar el precipitado al papel con ayuda de una pizeta de agua.3.4. Colocar el papel filtro que contiene el precipitado al crisol de porcelana previamente tarado, a una estufa por 10 minutos y luego en la mufla a la temperatura aproximada que a continuacin se indica por media hora, segn el producto que se desea obtener:

CaC2O4.H2O 100C-226C > CaC2O4 420C > CaCO3 660C 840C > CaOSe han propuesto distintas formas de pesadas:A. CaC2O4.H2O, adecuado solo para determinaciones rpidas en que puedan tolerarse errores moderados.B. CaCO3, obtenido por calcinacin a 500CC. CaO, conviene efectuarlo a 1100-1200C.

3.5. Pasar el crisol de la mufla a la estufa y luego de 5 minutos al desecador, enfriarlo por 10 minutos; pesar rpidamente y expresarlo como porcentaje.

Datos tericos

Peso molecular H2O18 g/mol

Peso atmico Ca40 g/mol

Peso molecular CaO56 g/mol

Contenido del calcio en la muestra1000 mg / 100g muestra

Porcentaje de Calcio por muestra1%

Factor gravimtrico0.7143

Datos experimentales

MuestrasPeso

12.7650

22.3935

33.0395

42.9410

53.2065

Residuo secoPeso

12.7290

22.3605

32.8145

42.8905

53.1565

Residuo calcinadoPeso

10.1405

20.0205

30.1450

40.1395

50.1525

Residuo para la determinacin del CalcioPeso

10.0451

20.2635

30.3675

40.5825

50.6715

Resultados

Muestra Porcentaje de humedad

11.3020%

21.3787%

37.4025%

41.7171%

51.5593%

MuestraPorcentaje de cenizas

1

20.8564%

34.7705%

44.7432%

54.7560%

MuestraPorcentaje de Calcio

1%

27.8967%

38.6364%

414.1476%

514.9588%

Clculos

1. Porcentaje de humedad

Ejemplo:

2. Porcentaje de cenizas

Ejemplo:

3. Porcentaje de Calcio

Ejemplo:

Discusin de resultados

Respecto a la exactitud del porcentaje de humedad en las cinco muestras, slo se observa que la muestra #3, presenta alrededor del 7%. Siendo la nica muestra que no presenta el valor de 1% aproximado, probablemente esto haya sido causado por un error sistemtico; personal e instrumental. Al igual, en el porcentaje de cenizas. Se observa que la muestra #2 no es exacta respecto a las dems muestras, siendo las dems muestras exactas al 5% aproximadamente. Para la determinacin de porcentaje de Calcio, slo hay una muestra que presenta alrededor de 1% de Calcio. Siendo el error personal, el error ms probable por la ausencia de exactitud entre las muestras, causado por la equivocacin de medida de los crisoles.

Apndice

1. Se us papel Whatman grado 40, retiene partculas de 8um, deduciendo de esta forma que el tamao de micras del compuesto (NH4)2C2O4 es menos que esta medida.2. Se usa amoniaco para la alcalinizar la solucin por encima de pH 4, la que contiene calcio y un oxalato soluble a ese pH como el oxalato de sodio o de amonio. Siendo el pH del oxalato de amonio entre 5-7.3. El lavado del precipitado obtenido es necesario, utilizando agua fra ya que a esa temperatura se encuentra menos soluble.4. Diagrama de flujos:

a) Humedad

b) Cenizas

c) Calcio

Bibliografa

Datos de composicin de alimentos: obtencin, gestin y utilizacin By H. Greenfield, D. A. T. Southgate pg. 109, 110 y 111 http://www.redlaboratorios.mx/wp-content/uploads/metodos/MetodosAnalisisHumedad.pdf http://www.kasselgroupsas.com/index.php/productos/tituladores-karl-fischer/titulador-volumetrico-automatico-para-medicion-de-contenido-de-agua-por-el-metodo-de-karl-fischer-marca-kem-de-japon-modelo-mka-520-detail http://www.sencamer.gob.ve/sencamer/normas/1009-82.pdf http://gretelim.blogspot.com/2009/02/humedad-metodo-dean-stark-por.html http://www.ictsl.net/productos/papelfiltracion/0000009f3a1311d0d.html http://ge-iic.com/index.php?option=com_fichast&Itemid=83&tasko=viewo&task=view2&id=35 http://www.uv.es/gidprl/Gravimetria/determinacin_de_calcio_con_oxalato