Normas de seguridad en los laboratorios de química€¦ · · 2012-02-02Para ello puede referirse a un manual de reactivos, o para una búsqueda completa a un Handbook de físico-química

Profesor Argenis J. Sánchez Henríquez

1

I. INTRODUCCIÓN

Tales de Mileto, Demócrito, Aristóteles, entre otros grandes filósofos griegos

de la era antes de cristo, así como artesanos y grandes alquimistas de distintas

latitudes ocuparon gran parte de sus vidas en el estudio de la materia;

transmitiendo su conocimiento práctico y teórico a través de cientos de escritos,

que fueron posteriormente traducidos a las principales lenguas. Desde el primer

libro sistemático de química (Alchemia), escrito por Andreas Libavius en el siglo

XVI, hasta la más reciente publicación sobre química analítica cualitativa y/o

cuantitativa (libros, manuales, revistas, entre otros) de nuestra época, persigue el

fin de transmitir las ideas fundamentales del análisis químico, algunas veces de

forma abstracta y otras de manera simple. El presente trabajo fue realizado con el

propósito de servir como herramienta básica para el estudiante que se inicia en la

práctica del análisis químico cuantitativo y cualitativo. El análisis de materia

homogénea y heterogénea (muestras) en sus distintos estados de agregación es

una tarea que requiere de gran dedicación, técnica y conocimiento. Por tal razón,

es aconsejable que el estudiante en los primeros años de su aprendizaje logre el

dominio de las técnicas básicas del análisis químico, que le permitirán seguir

avanzando en este amplio campo de la química. En este sentido, el presente

manual toma en consideración aspectos prácticos y definiciones preliminares

importantes para la consecución de los objetivos planteados a lo largo del mismo;

sin olvidar un aspecto relevante, como es la seguridad dentro del laboratorio de

química. De igual manera, se enriquece el número de ilustraciones que

acompañan cada procedimiento analítico, para que el estudiante aferré mejor las

ideas y se le facilite el proceso de aprendizaje.

Hay que recordar que las distintas teorías y definiciones del análisis químico

clásico se mantienen hoy día, transcurridos ya muchos siglos; sin embargo el

análisis instrumental está en constante evolución, y nos exige cada día estar

atentos a estos cambios.


2

II. PRELIMINARES

II.1. Normas de seguridad en los laboratorios de química

La actitud de todo el personal que ingresa a un laboratorio de química es de

vital importancia, ya que la mayoría de los accidentes que ocurren en los

laboratorios son originados por la apatía del personal que labora, recibe

instrucción o visita el lugar. Es por esto que todas las personas que ingresan a un

laboratorio de química deben tener una actitud de interés hacia las actividades que

se van a desarrollar, además de emplear el sentido común y seguir

cuidadosamente las normas de seguridad. La seguridad en los laboratorios de

química es responsabilidad tanto de los docentes, personal técnico, obreros,

estudiantes y visitantes, y por consiguiente es importante que todos tomen parte

activa en la prevención de accidentes. Para prevenir los accidentes en los

laboratorios de química se deben seguir las reglas de seguridad que a

continuación se enumeraran, éstas se refieren a la actitud y vestimenta que se

deben tener antes y durante nuestra permanencia en el laboratorio de química:

Antes de ingresar al laboratorio de química usted debe estar al tanto de

los peligros involucrados en la manipulación y exposición a las sustancias

químicas que va a emplear para el desarrollo de la actividad práctica.

Para ello puede referirse a un manual de reactivos, o para una búsqueda

completa a un Handbook de físico-química. Más adelante, en esta sección

de seguridad encontrará un par de figuras (1 y 2) que representan una

típica etiqueta de reactivo y pictogramas, que deben acompañar a los

reactivos en su presentación comercial, que le ayudaran a reconocer la

información más relevante para su correcta manipulación. De igual forma

en el apéndice de este manual, encontrará información completa

relacionada con las frases de riesgo (R) y seguridad (S), codificadas en

estas etiquetas de reactivos.

Antes de ingresar al laboratorio de química usted debe estar familiarizado

con el procedimiento que seguirá para el desarrollo de la actividad


3

práctica que realizará. Recuerde que este procedimiento puede constar

de diferentes etapas, que a su vez pueden estar constituidas por diversas

operaciones. Es por ello que es recomendable hacer diagramas que

contengan a las distintas operaciones que están involucradas en cada

etapa del procedimiento.

Al ingresar al laboratorio de química usted debe llevar colocada la bata de

laboratorio. Ésta debe poseer ciertas características que le permitan

protegerlo de salpicaduras y derrames que puedan ocurrir durante el

desarrollo de sus actividades, es por tanto que el diseño de la misma

debe tomar en cuenta el largo apropiado en el cuerpo principal de la bata

y sus mangas. Usted debe vestir pantalones largos y evitar prendas cortas

como bermudas o faldas, ya que se expone de forma innecesaria a

sustancias altamente corrosivas e irritantes. Por otra parte, usted debe

utilizar calzados de cuero completamente cerrados y de tacón bajo. Evitar

el uso de joyería, ya que la misma puede ser dañada por las sustancias

químicas, además que permiten un contacto más prolongado entre su piel

y las sustancias químicas, al quedar éstas acumuladas en las prendas.

Por último, si tiene el cabello largo debe recogerlo.

Una vez que se encuentre en el laboratorio de química usted debe

familiarizarse con la ubicación de las salidas de emergencia, dispositivos

de seguridad como: lava ojos, duchas, extintores de fuego, anaquel de

primeros auxilios entre otros.

Una vez que se encuentre en el laboratorio de química usted debe

mantener una actitud responsable y seria durante su permanencia en el

mismo. No se aceptan juegos ni bromas, así como tampoco se permiten

cambios en los procedimientos establecidos en las prácticas sin previa

consulta con el profesor o el personal técnico que labora en el laboratorio.

Durante su permanencia en el laboratorio de química y a lo largo del

desarrollo de las actividades prácticas usted no debe preparar, consumir o

almacenar ningún tipo de alimento o bebida. Para ello existen áreas


4

destinadas para tal fin. Tampoco debe masticar chicle, fumar cigarrillos o

utilizar cosméticos, ya que las sustancias químicas pueden absorberse en

estos.

Una vez que se encuentre en el laboratorio de química nunca desarrolle

prácticas si no está bajo la supervisión del profesor o del personal técnico

que allí labora.

Durante el desarrollo de las actividades prácticas en el laboratorio de

química, usted debe siempre estar atento al desplazarse por las áreas del

laboratorio y anticipar el movimiento de sus compañeros. Si llegase a

tropezar o caer mientras traslada material de vidrio o sustancias químicas,

procure siempre, si no logra equilibrarse, lanzarlas lejos de usted y de sus

compañeros de trabajo.


química mantenga siempre el material de vidrio, equipos y sustancias

químicas lejos del borde de la mesa de trabajo.

Durante el desarrollo de sus actividades prácticas en el laboratorio de

química nunca pipetee sustancias químicas con la boca. Para ello utilice

una perilla de succión o pro-pipeta.


química utilice los lentes de seguridad cuando se estén manipulando

sustancias químicas, o mezclas de ellas, que puedan generar vapores o si

está trabajando con algún sistema de baja presión. Ya sea usted la

persona que realiza la operación o algún compañero que se encuentre en

su cercanía.


química utilice la campana extractora si va a realizar alguna operación

que genere gases, vapores, humos o partículas que puedan resultar

peligrosos al ser inhalados.


química queda terminantemente prohibido descartar sustancias


5

inflamables, tóxicas o corrosivas a través de los desagües de los

lavaderos. En cada caso se deben almacenar los residuos en

contenedores apropiados y seguir el protocolo de higiene y seguridad

avalado por las autoridades del ministerio del ambiente.


química si llegase a romperse algún material de vidrio, éste no debe

descartarse en la papelera con los residuos comunes (papel, plásticos

entre otros). Dé aviso del accidente al profesor o personal técnico. Éstos

lo envolverán en papel y bolsas apropiadas, previo lavado del mismo, y lo

colocaran en una caja destinada para tal fin.

Una vez terminadas sus actividades en el laboratorio de química organice

su sitio de trabajo y antes de salir del laboratorio lave siempre sus manos

con jabón y abundante agua.

Las siguientes figuras de pictogramas y etiqueta son de uso obligatorio en

las presentaciones comerciales de las sustancias químicas o reactivos

(Chemdat.net, revisado Octubre 2007). El formato de las etiquetas puede variar

según las políticas de cada compañía productora de reactivos, pero los

pictogramas tienen un carácter universal. El objetivo que se persigue al

mostrarlas, es vincular a los usuarios de estos reactivos con la información mínima

para su correcta manipulación.

Materiales Explosivos

Materiales Oxidantes Materiales Nocivos o Comburentes (XN) o Irritantes (Xi)

Materiales o Altamente Materiales Inflamables (F) Inflamables (F+) Corrosivos

Materiales Peligroso para el Tóxicos (T) Medio Ambiente Muy Tóxicos

Figura 1. Pictogramas de Seguridad (Fuente: Chemdat.net, Octubre 2007)


6

Seguidamente la figura 2 muestra una etiqueta de reactivo en la cual se han

enmarcado con óvalos los pictogramas de seguridad que identifican las

características peligrosas que supone la manipulación de este material; así como

también se han resaltado de la misma forma los códigos que se originan de las

combinaciones de frases de riesgo (R) y seguridad (S). (Ver Apéndice 5

Figura 2. Etiqueta de reactivo con pictogramas y códigos de frases de riesgo (R) y seguridad (S) (Fuente: www.Chemdat.net, Octubre 2007)

R:

11-2

0/2

1/2

2-3

6

S:

16-3

6/3

7R

: 11-2

0/2

1/2

2-3

6

S:

16-3

6/3

7R

: 11-2

0/2

1/2

2-3

6

S:

16-3

6/3

7R

: 11-2

0/2

1/2

2-3

6

S:

16-3

6/3

7


7

II.2. Materiales de laboratorio

En el análisis químico cuantitativo y cualitativo se emplean una amplia

variedad de materiales o instrumentos elaborados con diferentes compuestos de

partida (vidrio, cuarzo, platino, plata, níquel, plástico, porcelana, entre otros). La

elección de los compuestos para la fabricación de estos instrumentos obedece,

por una parte al propósito para el cual se diseña el instrumento, y por otra parte a

las ventajas que el mismo le confiere al producto terminado. A continuación se

ofrecen algunas definiciones de los instrumentos de laboratorio más comunes.

Pipetas: Son cilindros de vidrio fabricados para

transferir líquidos de forma precisa. Básicamente

encontramos dos tipos de pipetas: 1) Pipetas

Volumétricas, las cuales tienen una marca o aforo

que les permite proporcionar un volumen de líquido

determinado bajo ciertas condiciones señaladas

por el fabricante; 2) Pipetas graduadas, las cuales

pueden suministrar diferentes volúmenes de

líquido a través de la graduación grabada en su

vástago, siempre bajo las condiciones

especificadas por el fabricante. Las pipetas

graduadas, a su vez, pueden ser de dos tipos: 2.1)

Pipetas de Mohr, y 2.2) Pipetas serológicas.

(1) (2.1) (2.2)

Buretas: Son cilindros largos de vidrio que

mantienen una calibración uniforme a lo largo de

su porción graduada, el extremo inferior de la

misma se cierra con una llave de vidrio o de teflón,

estos instrumentos están fabricados para emitir o

transferir volúmenes de líquido precisos. Las

buretas son instrumentos más precisos que las

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10m

L 1

/10

0

1

2

3

4

5

6

7

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L 1

/10

0

1

2

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10m

L 1

/10

10


8

pipetas. La precisión de una bureta puede oscilar

entre 0.02 0.1mL, dependiendo de la capacidad

del instrumento.

Matraz volumétrico: Son recipientes de vidrio de

fondo plano, con forma de pera y cuello largo,

diseñados para contener un volumen específico a

una temperatura determinada, generalmente 20 C.

Tienen una línea delgada (línea de aforo) grabada

en el cuello del instrumento la cual indica el

volumen para el cual fue calibrado el recipiente. Su

capacidad oscila entre 1mL y 6000mL (6L), y su

precisión se incrementa entre 0.01 2mL, en

función de la capacidad del recipiente.

Cilindros graduados: Son recipientes cilíndricos

de vidrio relativamente grueso o de plástico,

graduados a lo largo de su cuerpo. Estos

recipientes están diseñados para transferir

volúmenes de líquidos aproximados, por tal razón

no deben emplearse para análisis que requieran

de una exactitud relativa. Su capacidad puede

variar entre 5mL y 4000mL (4L), con una precisión

que se incrementa desde 0.1mL hasta 29mL.

Matraz Erlenmeyer: Son vasos cónicos de vidrio o

plástico rematados en un cuello cilíndrico y corto,

con o sin tapa. Su capacidad puede variar entre

25mL y 6000mL (6L). Tienen numerosas

aplicaciones, siendo la más resaltante de ellas su

uso en el análisis volumétrico para la titulación de

soluciones.


9

Vaso de precipitado o Berzelius: Son recipientes

cilíndricos de vidrio o plástico diferentes diámetros

y altura, con un pico que facilita la transferencia de

líquidos. Son de gran utilidad en la precipitación de

sólidos y en la evaporación de líquidos. Su

capacidad puede variar desde 10mL hasta 4000mL

(4L).

Vidrio de reloj: Es un circulo de vidrio cóncavo

que sirve para tapar vasos de precipitados,

cápsulas de porcelana o embudos. Se elaboran

con diferentes diámetros y en ocasiones pueden

emplearse para pesar sólidos usando una balanza.

Embudos cuantitativos: 1) Instrumento de vidrio,

plástico o porcelana, hueco de forma cónica

(ángulos de 58-60 ) o cilíndrica y cuello largo, o

corto, de diámetro muy pequeño en relación con su

parte superior. El diámetro de la boca de este

instrumento puede variar entre 6 y 15 cm y se

emplea para la filtración de líquidos y transferencia

de sólidos precipitados. 2) Los embudos cilíndricos

con placa de vidrio sinterizado se denominan

embudos de Buchner, y resultan muy útiles cuando

el líquido a ser filtrado ataca con facilidad al papel

filtrante.

(1) (2)

Pisetas o botellas de lavado: Son envases de

plástico con tapa de rosca en la parte superior y

con una salida para el líquido en forma de cuello

de cisne. Se elaboran con diferentes polímeros

dependiendo del tipo de solvente que vaya a

contener y su capacidad varia entre 125-1000mL.


10

Crisoles: Son recipientes cónicos elaborados

generalmente de porcelana, sílice, óxido de

aluminio o platino. Básicamente los crisoles se

clasifican en dos tipos: 1) Crisoles comunes (sin

perforaciones en el fondo) y 2) Crisoles filtrantes

(como los crisoles de Gooch y Munroe). Los

crisoles se utilizan para el secado y la conversión

de los precipitados en formas más adecuadas para

su pesada.

(1)

(2)

Espátulas: Son Paletas metálicas (Nikel/Stainless

Steel), plásticas o de porcelana, con terminaciones

simples o en forma de cucharilla, que sirve para

tomar pequeñas porciones de sólidos para pesar o

ser transferidos de un recipiente a otro.

Pesa-filtros o pesa-sustancias: Son recipientes

generalmente de forma cilíndrica fabricados, en

algunos casos de polietileno, pero más

comúnmente de vidrio de borosilicato con tapa y

boca esmerilada para garantizar el cierre

hermético del recipiente. Los pesa filtros, con la

ayuda de un desecador, se emplean para

conservar muestras y reactivos, que han sido

sometidos a procesos de desecación, aislados de

la humedad atmosférica y de los gases como el

CO2 y el O2.

Varillas de vidrio: Barra de vidrio de 20 cm. de

largo aproximadamente y 3 - 4 mm de diámetro

con extremidades redondeadas, que sirve para

agitar las soluciones y transvasar líquidos y sólidos

precipitados.


11

Mechero: Instrumento elaborado con distintas

aleaciones constituido básicamente de un tubo

cilíndrico y una base, que varían de diámetro

según el modelo. El tubo cilíndrico posee en su

parte inferior una llave o válvula aguja y un

mecanismo que permite regular la entrada del

carburante (gas) y el comburente,

respectivamente. Este instrumento se emplea para

calentar soluciones, así como para secar y calcinar

precipitados. Se pueden alcanzar temperaturas

variables en función del tipo de mechero

empleado. Existen básicamente tres modelos de

mecheros comúnmente utilizados en los

laboratorios: 1) Mechero Bunsen (a), 2) Mechero

Tirril, 3) Mechero Meker (b). Es de resaltar que a

través de los años se han modificado estos

modelos dando origen a otros mecheros como por

ejemplo; el mechero Fischer que es una

modificación del mechero Meker.

Desecador: Son recipientes semi-cilíndricos de

vidrio grueso Pyrex®, Phoenix® y más

recientemente de plástico, todos con tapas, con un

diámetro que puede oscilar entre 14 y 23 cm y una

altura comprendida entre 20 y 32 cm. El fondo del

recipiente contiene un material desecante (cloruro

de calcio anhidro, pentóxido de fósforo, entre

otros) separado por una placa porosa,

generalmente de cerámica, sobre la cual se

colocan las sustancias, contenidas en un crisol o

(1)

(2)


12

en un pesa-filtro, que serán secadas o aisladas de

la humedad, oxígeno y dióxido de carbono. Los

hay básicamente de dos tipos: el de Scheibler (1) y

al vacío (2)

Pera de succión o pro-pipeta: Son dispositivos

empleados para llenar las pipetas de diferentes

capacidades, evitando así el uso de la boca. Estos

dispositivos pueden ser tan sencillos como una

simple pera de goma con una boquilla para

succión y otra para expulsión, o más complejos

con cuerpos de vinilo y mecanismos internos

automáticos que pueden proporcionar mayor

control en el volumen medido y durabilidad del

aparato.


13

II.3. Técnicas comúnmente empleadas en el laboratorio

Seguidamente se ofrecen un conjunto de breves descripciones referidas al

uso y técnicas adecuadas para el manejo de ciertos materiales o instrumentos de

laboratorio.

Uso de equipo volumétrico

El material volumétrico esta fabricado y calibrado fundamentalmente con el

propósito de contener o transferir (verter) ciertos volúmenes de líquidos, esto se

indica generalmente en la superficie del material con las letras “TC” y “TD”,

respectivamente. Cuando se requiere la medición de volúmenes confiables (con

alta precisión) se emplean pipetas, buretas y balones aforados. Los vasos de

precipitados, cilindros graduados y Erlenmeyers son materiales fabricados con

otros propósitos tal como se describe en la sección anterior.

Pipetas. Para el análisis volumétrico de alta precisión se deben emplear

pipetas volumétricas (página 6). Antes de comenzar a describir el

procedimiento debemos recordar, atendiendo a las normas de

seguridad, que para aspirar sustancias químicas al interior de una pipeta

se emplea siempre una pro-pipeta o perilla de succión. Para el uso

correcto de este instrumento se deben cuidar las siguientes

instrucciones, estas son aplicables también a otros tipos de pipetas:

a) Se debe curar el interior de la pipeta limpia con una

pequeña porción (aproximadamente un 25% de la capacidad del

instrumento) de la solución que se va a transferir. Para ello, aspire una

porción del líquido en la pipeta y moje la superficie interior inclinando y

rotando la pipeta suavemente. Repita este proceso por lo menos dos

veces. Para terminar esta etapa aspire una porción del líquido y con

mucho cuidado hágala subir por la pipeta hasta unos milímetros por

encima de la marca de aforo del instrumento.

b) Una vez curada la pipeta puede proceder a transferir el

volumen del liquido para lo cual fue calibrada la pipeta. Para ello debe

tener a mano los materiales volumétricos desde donde y hacia donde va


14

a realizar la operación. Aspire el volumen del líquido hasta la marca de

aforo, manteniendo para ello la pipeta en posición vertical (figura 3-a, b)

y a una altura apropiada para evitar errores de paralaje. Retire la punta

de la pipeta del interior del líquido y límpiela rápidamente con un papel

secante (figura 3-c)

Figura 3. Medición de una alicuota (Fuente: modificado del Skoog and West, 2001)

Para drenar el líquido contenido en la pipeta debe tomar en cuenta el

tipo de pipeta que esta utilizando, para las pipetas volumétricas el

drenado debe hacerse sosteniendo la pipeta en posición vertical

tocando suavemente las paredes del recipiente que contendrá el líquido

(figura 3-d), la columna de líquido debe hacerse descender por efecto de

la gravedad, es decir, vaciado libre, permitiendo al final del drenaje que

transcurra el tiempo de escurrimiento de la misma (aproximadamente 15

seg.).

Un tipo común de pipetas encontradas en muchos laboratorios

son las pipetas de Mohr y las pipetas serológicas (página 6). Para

utilizar estas pipetas se siguen las instrucciones descritas con

anterioridad, sólo que para drenar el volumen total para lo cual fueron

(

(c) (d)

(a) (b)

Lectura correcta

Error de paralaje

Error de paralaje

((

(c) (d)

(a) (b)

Lectura correcta

Error de paralaje

Error de paralaje

(a) (b)

Lectura correcta

Error de paralaje

Error de paralaje

Lectura correcta

Error de paralaje

Error de paralaje

Lectura correcta

Error de paralaje

Error de paralaje

(


15

calibradas (ya que son graduadas para transferir distintos volúmenes

entre 0,1 y 10 mL) se debe permitir que la columna de líquido descienda

hasta la línea de aforo en la pipeta de Mohr, mientras que en la pipeta

serológica la columna de líquido debe descender totalmente y soplarse

la última gota. Esta última acción esta señalada en las pipetas de

fabricación reciente por un anillo esmerilado localizado cerca de la parte

superior de la pipeta.

Buretas. Para el uso correcto de la bureta, en análisis titrimétrico, se

deben seguir las instrucciones que se dan a continuación. Antes

debemos acotar que para medir volúmenes de soluciones alcalinas no

deben emplearse buretas con llaves de vidrio, en su lugar se emplean

llaves de teflón. Igualmente para las soluciones corrosivas o altamente

oxidables deben emplearse buretas con dispositivos de llenado

automáticos.

a) Asegúrese que la llave de drenaje de la bureta está

cerrada. Previamente a su utilización se debe curar el interior de la

bureta limpia con una pequeña porción (aproximadamente un 25% de la

capacidad del instrumento) de la solución que se va a transferir. Para

ello, llene la misma con el volumen antes señalado (puede utilizar un

embudo tallo corto en la parte superior de la bureta para tal fin, así evita

derrames por las paredes externas de la bureta) e incline y gire

lentamente la bureta de tal forma que el líquido pueda mojar en su

totalidad (incluso la máxima graduación) las paredes internas del

instrumento, repita esta operación por lo menos 2 veces, drenando

totalmente el volumen del líquido en cada proceso de curado (tome en

cuenta que el tiempo de escurrimiento para las buretas es de

aproximadamente 1 min.).

b) Una vez curada la bureta, asegúrese de cerrar la llave de

drenaje y colóquela en un soporte para buretas. Proceda a llenar la

bureta hasta unos milímetros por encima del nivel de aforo. Permita que


16

se liberen las burbujas de aire introducidas en el proceso de llenado.

Proceda a liberar las burbujas de aire que se encuentran en la punta de

la bureta, esto se puede lograr girando rápidamente la llave de drenaje,

si la burbuja no logra salir, abra nuevamente la llave de forma rápida y

simultáneamente dé una sacudida vertical a la bureta. Repita este último

procedimiento tantas veces como sea necesario hasta lograr que no

haya burbujas en la punta del instrumento. Una vez libre de burbujas la

bureta, llene nuevamente el instrumento hasta unos milímetros por

encima del nivel de aforo y haga descender el menisco o curvatura del

líquido hasta la marca de aforo, evitando el error de paralaje. Limpie la

punta de la bureta con un papel secante.

c) Recuerde que este instrumento volumétrico se emplea para

el proceso de titulación o titrimétrico. Por tal razón, una vez curada y

enrasada la bureta para la titulación, usted debe manipular la llave de la

bureta como se muestra en la figura 4. Para ello, asegúrese que la

punta de la bureta esta dentro del recipiente hacia donde va realizar la

transferencia, sin llegar a tocar el líquido contenido en éste.

Figura 4. Manejo de la bureta (Fuente: Skoog and West, 2001)

En la medida que usted va adicionando volúmenes pequeños

(aproximadamente 1 mL) desde la bureta, también debe ir aplicando

suaves movimientos giratorios al recipiente que recibe el líquido, así

podrá homogenizar la mezcla. Estos volúmenes adicionados deben ser


17

cada vez más pequeños cuando se acerca al momento de detener el

proceso de adición del líquido, hasta ir gota a gota en el momento que

usted juzgue necesario detener la acción. Procure lavar con un poco del

solvente las paredes del recipiente que recibe el líquido. Se pueden

lograr incrementos, en en los líquidos adicionados al recipiente,

menores a una gota dejando que se acumule líquido en la punta de la

bureta y tocando posteriormente las paredes del recipiente con la punta

de la bureta.

Matraz volumétrico o balones aforados. Un balón aforado debe estar

perfectamente limpio antes de su uso. De ser necesario que se

encuentre seco, puede colocar el mismo en posición invertida durante

algún tiempo. Si requiere agilizar el proceso de secado puede

enjuagarlo con un solvente volátil como la acetona o insertar un tubo de

vidrio unido a una línea de vacío. Nunca debe colocarlo en una estufa o

almacenarlo en una nevera, recuerde que estos instrumentos se

calibran para contener un volumen a una determinada temperatura. Los

balones aforados pueden emplearse para preparar soluciones a partir

de sólidos que se introducen directamente al balón o también para

preparar disoluciones a partir de líquidos transferidos a los balones por

medio de una pipeta volumétrica. Seguidamente se describe la forma

correcta de preparar estas soluciones empleando balones aforados:

a) Si se requiere preparar una solución a partir de un sólido

pesado que será transferido a un balón aforado, puede emplearse para

tal fin un embudo tallo largo. Se coloca el embudo en la boca del balón

aforado y se transfiere el sólido desde el pesa sustancia o vidrio de reloj,

con una pequeña porción del solvente. Se lava bien el recipiente que

contenía al sólido y las porciones de lavado se transfieren al balón

aforado empleando el mismo embudo, se retira el embudo y se procede

a enrasar el balón con el solvente. Se tapa el balón aforado y se


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homogeniza la solución invirtiendo el balón suavemente dos o tres

veces.

b) Si se requiere preparar una solución a partir de un sólido

pesado que necesite un calentamiento previo para su disolución o a

partir de un líquido cuya disociación libera o consume calor (exotérmico

o endotérmico), se debe pesar el sólido o medir el volumen del líquido y

trasferirlos a un vaso de precipitado. Una vez allí se adiciona solvente

caliente en el caso del sólido o el solvente a temperatura ambiente en el

caso del líquido, y se permite que las soluciones reposen hasta alcanzar

la temperatura ambiente. Posteriormente se transfieren estas soluciones

al balón aforado con ayuda de un embudo tallo largo y una varilla de

vidrio, y se enrasan con el solvente. Tome la precaución de lavar bien,

por lo menos dos veces, el vaso de precipitado donde se preparó

inicialmente la solución y trasvasar los líquidos de lavado al balón

aforado antes de enrasar el mismo.

c) Si se requiere preparar una solución diluida a partir de una

solución concentrada se debe tomar el volumen requerido de esta última

con una pipeta volumétrica, la solución concentrada debe encontrarse

en un vaso de precipitado para evitar la contaminación de la misma. Una

vez aspirado el volumen requerido éste debe transferirse al balón

aforado teniendo en cuenta que la punta de la pipeta debe ubicarse por

debajo de la marca de aforo y tocando suavemente la pared del balón

aforado, el cual debe estar ligeramente inclinado para agilizar la

transferencia del líquido. Recuerde que debe dejar transcurrir el tiempo

de escurrimiento de la pipeta y por último proceda a enrasar la misma

con el solvente, homogenizando la solución con una o dos inversiones

suaves del balón aforado.

Uso de equipo para pesar

La balanza analítica es uno de los instrumentos de laboratorio más

importantes para el analista que requiere hacer mediciones de masa con una


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elevada precisión. Ésta junto con otros instrumentos como los pesa-filtros o pesa-

sustancias, espátulas y desecadores conforman el conjunto de materiales de

laboratorio empleados en la operación de pesada. Por esta razón, es importante

que el analista conozca el empleo correcto de estos instrumentos.

Balanzas analíticas. Existen diversos tipos de balanzas analíticas,

estas se diferencian en función de los detalles de construcción y la

sensibilidad que pueden ofrecer. Así, basándonos en la forma en que se

construye la balanza encontramos balanzas analíticas mecánicas

(balanzas monoplatos, de cadena, entre otras) y balanzas analíticas

electrónicas, éstas últimas han sustituido a las primeras debido a la

rapidez y sencillez con la que se lleva a cabo la operación de pesada en

una balanza electrónica. Por otra parte, si nos basamos en la

sensibilidad que ofrece la balanza podemos clasificarlas en: i) balanzas

macro-analíticas cuya capacidad máxima de pesada oscila entre 160 y

200 g, con una precisión de ±0,1mg, ii) balanzas semi-microanalíticas

con una capacidad máxima de pesada en el intervalo de 10 a 30 g, y

una precisión de ±0,01mg, y iii) balanzas microanalíticas con capacidad

máxima de pesada entre 1 y 3 g, y una precisión de ±0,001mg. Para el

uso apropiado de la balanza analítica se deben tomar en cuenta las

siguientes recomendaciones:

a) Centrar la carga sobre el platillo lo mejor posible.

b) Proteger la balanza de la corrosión. Para ello coloque

sobre el platillo sólo metales y plásticos no reactivos, así como

materiales de vidrio o cuarzo.

c) Verifique que la balanza este bien nivelada. Si la misma

requiere de algún ajuste comuníquelo al docente o personal técnico del

laboratorio.

d) Permita que los objetos que se hayan calentado regresen a

la temperatura ambiente antes de pesarlo. Es recomendable que el


20

objeto a ser pesado permanezca cerca de la balanza, al menos 20

minutos, en el interior de un desecador.

e) Utilice pinzas o guantes para evitar que los objetos secos

se humedezcan.

f) Mantenga la balanza limpia. Para ello puede emplear un

pincel de pelo de camello para limpiar cualquier residuo de material que

haya caído en el platillo o los alrededores se la balanza.

g) Procure que la balanza esté ubicada en un sitio

acondicionado para tal fin. Este sitio debe tener una humedad relativa

comprendida entre 50 y 60%, nunca inferior. Así mismo la temperatura

de la habitación debe variar en un intervalo máximo de ±1 C. La placa

sobre la cual descansa la balanza debe reposar sobre tacos de goma o

de plomo y los pilares que sostienen dicha placa no deben estar unidos

a la pared.

h) Durante la pesada debe usar exclusivamente las puertas

laterales de la balanza si desea pesar un sólido, y la puerta superior de

la misma si es un líquido no volátil lo que va a pesar.

i) No debe apoyarse sobre la mesa en la cual está colocada la

balanza.

Uso de equipo para secar

El desecador se emplea para mantener en su interior a algunos materiales

y reactivos en una atmósfera libre de humedad (seca), oxígeno, y dióxido de

carbono, constituyentes atmosféricos que pueden afectar la integridad de algunos

materiales y reactivos.

Los bordes esmerilados de las tapas y del recipiente, que conforman al

desecador, se cubren con una delgada capa de vaselina para conseguir un cierre

hermético al aire, una vez que se ha realizado el vacío. La vaselina o cualquier

otra grasa especial que se emplee en su lugar, no se deben colocar en mucha

cantidad, ya que se corre el riesgo de que la tapa resbale. El material empleado


21

como agente desecante puede variar y con ello el grado de eficiencia en el

proceso de retención de la humedad, tal como se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 1. Agentes desecantes

Agente desecante Agua Residual x Litro de Aire (mg)

Pentóxido difósforo 0,00002

Ácido Sulfúrico Concentrado 0,003

Sílica Gel 0,03

Cloruro de Calcio Anhidro puro 1,5

Sulfato de Calcio Anhidro 2,8

Una vez que el reactivo o material ha sido sacado de la estufa o de la

mufla, con ayuda de pinzas o guantes para objetos calientes, y se coloca en el

interior del desecador, se debe dejar transcurrir alrededor de 8 segundos para

permitir que el aire circundante en el recipiente se caliente y expanda.

Posteriormente se procede a colocar la tapa deslizándola suavemente hasta lograr

que el recipiente quede sellado herméticamente. Si se desea hacer un vacío

posterior de la atmósfera dentro del desecador (Desecador del tipo 2), se conecta

la llave de vidrio del desecador a una trompa o línea de vacío y luego de manera

gradual se abre la llave de vidrio del desecador, luego se cierra nuevamente la

llave de vidrio y se retira la línea de vacío.

Para abrir un desecador debe deslizarse suavemente la tapa para evitar la

entrada brusca de aire motivada a la depresión o diferencia de presión entre la

atmósfera externa y la atmósfera del interior del desecador, así evitamos pérdidas

de reactivos por bruscas corrientes de aire. Si se ha realizado un vacío adicional o

el desecador esta provisto de una llave para vacío, se debe primer lugar abrir

suavemente esta llave de tal forma de realizar la compensación de presiones, para

luego proceder a deslizar suavemente la tapa del recipiente.


22

Uso de equipo para filtrar

Antes de indicar el uso adecuado de los distintos instrumentos empleados

para el proceso de filtración, debemos detenernos para hablar de forma breve

acerca de la técnica de filtración. La filtración de un precipitado es un proceso que

está comprendido en tres etapas; decantación, lavado y transvase. La etapa de

decantación, consiste en pasar a través del medio filtrante la mayor cantidad de

líquido sobrenadante que sea posible, sin perturbar al sólido precipitado. Para ello

debemos ayudarnos con una varilla de vidrio para dirigir el líquido sobrenadante

que será decantado, al centro del medio filtrante sin pérdidas o derrames del

mismo, tal como se muestra en la figura 5. La etapa de lavado, a su vez puede

constar de varios lavados en función de la naturaleza del precipitado obtenido.

Figura 5. Etapas de la filtración (Fuente: Skoog and West, 2001)

Para el lavado se adiciona al vaso de precipitado una porción del líquido o

solución de lavado, se mezcla bien con el precipitado y se permite que el sólido se

asiente antes de decantar esta solución de lavado; esta operación debe repetirse

tantas veces como la naturaleza del precipitado lo permita para su purificación.

Por último, encontramos la etapa de transvase, en la cual el precipitado obtenido y

(a)

(b)

(a)

(b)


23

lavado se transfiere de forma cuantitativa al medio filtrante, con la ayuda de

chorros de solución de lavado (puede emplear una piseta para tal fin) dirigidos de

manera apropiada al vaso de precipitado, y la varilla de vidrio para canalizar la

mezcla sólido-solución de lavado y de esta forma minimizar las posibles pérdidas.

El método empleado para separar al precipitado de la solución madre que

lo originó, puede variar y va a depender, en cierto modo, de la disponibilidad del

laboratorio en el cual trabajemos. Básicamente, encontramos dos métodos para

filtrar: el primero de ellos por gravedad y el segundo al vacío. Éstos a su vez,

involucran a tres tipos de medios filtrantes: 1) Papel de filtro cuantitativo o no, en

embudos cuantitativos para filtrar por gravedad, 2) Mantos filtrantes, en crisoles de

Gooch o de Munroe, adaptado a una línea de vacío, y 3) Placas porosas filtrantes

de vidrio sinterizado, es decir, vidrio molido, en crisoles de vidrio Pyrex , adaptado

a una línea de vacío o tren de vacío como el mostrado en la figura 6.

Figura 6. Tren de filtración al vacío. (Fuente: Vogel A. I.,1960)

La selección y uso correcto de cada uno de estos métodos de filtración,

dependen principalmente de la naturaleza del precipitado que se desea filtrar, es

decir, del tamaño de partícula del precipitado formado. Si se desea filtrar por

gravedad haciendo uso de un embudo cuantitativo con papel de filtro, el papel de

filtro debe doblarse, ajustarse y asegurarse al embudo tomando en cuenta las

siguientes instrucciones: primero realice un dobles del papel justo a la mitad,

seguido de un segundo dobles que no haga coincidir ligeramente los extremos del

papel de filtro, de esta manera quedan dos secciones, una ligeramente superior y

A la línea de

vacío

A la línea de

vacío


24

otra inferior, estos dos pasos pueden observarse en la figura 7, etapas a y b. Corte

un pequeño trozo de la esquina del papel que corresponde a la sección inferior,

como se muestra en la etapa c, luego abra en forma de cono el papel de filtro en el

centro de la sección que no fue cortada y ajuste el cono al embudo, tal como se

muestra en las etapas d y e. Finalmente, asegure el papel de filtro al embudo

humedeciendo ligeramente el papel con la solución de lavado, para que se adhiera

a las paredes del embudo.

Figura 7. Preparación del papel de filtro. (Fuente: Skoog and West, 2001)

Los crisoles de Gooch y Munroe utilizan los mantos filtrantes de amiento y

platino, respectivamente. Los embudos de Gooch pueden ser de porcelana,

platino y sílice, con perforaciones en el fondo del embudo donde reposa el manto

filtrante de amiento. Por otro lado, el crisol de Munroe es de platino íntegramente.

Anteriormente, el amianto debía ser preparado de forma cuidadosa en el

laboratorio, hoy día se puede adquirir en el comercio. Cuando el amianto se agita

en agua se separa en fibras muy pequeñas. Al emplear un crisol de Gooch para

filtrar un sólido a través de mantos filtrantes de amianto se debe utilizar un tren de

filtración como el mostrado en la figura 6, conectado a una línea de vacío. Luego

se prepara la suspensión de amianto en agua, y se agrega al crisol hasta alcanzar

la mitad de su capacidad, posteriormente se deja reposar entre 2-3 minutos para

(a) (b)

(c)

(d)

(e)

(a) (b)

(c)

(d)

(e)


25

que las partículas de amianto de mayor tamaño se sedimenten en el fondo de

embudo, luego se aplica una ligera succión hasta que logre pasar el agua de la

suspensión, para finalmente llevar la succión al máximo y lograr así un manto

filtrante uniforme y de grosor apropiado (2-3 mm), bien adherido al fondo del

embudo. Para el lavado del manto de amianto emplea agua hasta no observar

fibras en el líquido filtrado. Nunca dirija un chorro de solución de lavado de la

piseta directamente al manto, utilice para ello la varilla de vidrio, tal como se indico

en la introducción a esta sección.

II.4. Concentración de las soluciones

En análisis químico las concentraciones se expresan, directa o

indirectamente, como el peso de soluto en una unidad de volumen de solución.

Recordemos que una solución es una mezcla homogénea de uno o varios solutos

en un solvente, en la cual no ocurre deposición o sedimentación de alguno de los

solutos. Pese a que las soluciones pueden incluir varias combinaciones de la

materia en sus diferentes estados: sólido, gas, líquido, plasma; normalmente en

química encontramos soluciones conformadas por solutos (constituyente en menor

proporción en la solución) sólidos o líquidos, en solventes (constituyente en mayor

proporción en la solución) líquidos.

Las unidades de concentración físicas (donde la unidad fundamental es el

gramo) y químicas (donde la unidad fundamental para establecer la cantidad de

materia es el Mol y el Equivalente) que emplearemos en el desarrollo de las

prácticas de laboratorio son:

Molaridad (M). Se define como el número de moles de soluto por litro (L)

de solución.

)(

º

LVsolución

solutomolesnM


26

Normalidad (N). Se define como el número de equivalentes de soluto por

litro (L) de solución. A su vez, el número de equivalentes de soluto se define como

los gramos de soluto por peso equivalente-gramo del mismo, y el peso

equivalente-gramo del soluto es su masa molar o atómica entre los equivalentes.

Los equivalentes se definen en función del tipo de reacción química en la cual

participa el reactivo, como veremos más adelante. En las ecuaciones: M.M. (Masa

molar), M. At. (Masa atómica), Peq. (Peso equivalente gramo), eq. (equivalentes).

Partes por millón (ppm). Se define como la cantidad en masa de un soluto

en un volumen de solución. Esta masa puede ser microgramos ( g) o miligramo

(mg), y los volúmenes respectivos son mililitros (mL) y litros (L).

o

Tanto por ciento en volumen [%(v/v)]. Se define como la cantidad en

volumen del soluto en 100 partes en volumen de solución. Este volumen por lo

general se expresa en unidades de mililitro (mL).

Tanto por ciento masa en volumen [%(m/v)]. Se define como la cantidad

en masa de soluto en 100 partes en volumen de solución. Por lo general, la masa

se expresa en gramos (g) y el volumen en mililitros (mL).

)(

º

LVsolución

solutoesequivalentnN

PEq

solutogesequivalentnº

eq

AtMoMMPEq

...

)(mLVsolución

solutogppm

)(LVsolución

solutomgppm

100)/%(soluciónV

solutoVvv

100)/%(soluciónV

solutomasavm


27

II.5. Soluciones tipo patrón

Los métodos volumétricos emplean soluciones titulantes cuya

concentración es conocida, estas soluciones pueden ser de tipo patrón primario o

de tipo patrón secundario. Las soluciones tipo patrón primario son soluciones

preparadas a través del método directo. El método directo consiste en pesar en

una balanza analítica la masa del reactivo patrón primario que se necesita para

que una vez disuelta esta masa, en un volumen final del solvente, se obtenga

directamente la concentración deseada. Por otra parte, las soluciones tipo patrón

secundario o estándar, se preparan a través del método indirecto. Este método

consiste en pesar en una balanza analítica una cantidad aproximada del reactivo

patrón secundario que se requiere para que al disolver esta masa, en un volumen

final del solvente, se obtenga una concentración aproximada del reactivo; luego

una porción o alícuota de este reactivo patrón secundario es estandarizada con un

reactivo patrón primario, de allí su nombre de solución estándar o solución patrón

secundario.

Ambos métodos de preparación de soluciones tipo patrón requieren el

empleo de reactivos denominados patrón primario. Para que un reactivo sea

considerado patrón primario debe cumplir con los siguientes requisitos:

1. Debe tener pureza absoluta (100%) en cuanto a su componente activo,

de no ser así se debe conocer exactamente el contenido de componente activo y

de las impurezas presentes, las cuales no deben ser mayores al 0,2% de la

composición total del reactivo.

2. De estar presentes impurezas en el reactivo, éstas deben ser inertes con

respecto a las especies químicas que participan en la reacción analítica de interés;

además estas impurezas deben ser susceptibles de ser identificadas a través de

ensayos simples.

3. El reactivo debe ser estable en su exposición al aire, es decir, que no sea

higroscópico, eflorescente y que no reaccione con el O2 y CO2 de la atmósfera.


28

4. El reactivo debe ser estable a las temperaturas comunes de desecación

(110-120ºC), de tal forma que se conozca siempre su composición después del

proceso.

5. El peso equivalente-gramo del reactivo debe ser preferentemente

elevado.

6. Debe ser de fácil acceso comercial y de razonado costo.

II.6. Muestreo

El análisis químico cuantitativo clásico e instrumental abarca un amplio

espectro de métodos analíticos fundamentados en una, no menos, amplia

variedad de técnicas de análisis. Sin embargo, todos estos métodos de análisis

para lograr su objetivo final cumplen, por lo general, con las siguientes etapas: a)

toma de muestra o muestreo, b) tratamiento o acondicionamiento de la muestra, c)

determinación del analito, e d) interpretación de los resultados. Todas estas

etapas se complementan y representan parte importante del análisis químico. Sin

embargo, las etapas de muestreo y acondicionamiento de la muestra son cruciales

para el análisis; ya que de la realización satisfactoria, o no, del muestreo depende

la veracidad de los resultados obtenidos, amén de la minuciosidad, tecnificación y

precisión del análisis. Por su parte, el acondicionamiento de la muestra está

relacionado con la manera como se somete a la muestra para cambiar su estado

de agregación y pureza, en función de la técnica que se desea emplear para la

detección del analito. En todo caso hay que tener presente que el tipo de muestra

que se desea analizar, va a definir al método de muestreo, así como el tipo de

acondicionamiento que se debe aplicar.

El analista químico debe tener conocimiento de la procedencia de la

muestra, así como tener control sobre la manera en que se obtiene la misma. De

modo general, pueden presentarse dos casos en los cuales se requiera la

cuantificación de un analito presente en: 1) una muestra de composición

homogénea, y 2) una muestra voluminosa y composición heterogénea.


29

Si la muestra es homogénea el muestreo es relativamente sencillo, ya que

al tomar una porción de la muestra que sea suficiente para el análisis, que

provenga de cualquiera de sus partes, ésta tendrá una misma composición físico-

química. Si por el contrario, la muestra a ser analizada presenta un gran volumen

o masa y heterogeneidad a lo largo de la misma, difícilmente cada porción tomada

tendrá la misma composición fisico-química. Este último caso plantea la búsqueda

de una forma de lograr obtener, un pequeño volumen o masa de la muestra, que

represente de forma fidedigna la composición fisico-química de la muestra original;

esto se conoce como muestra representativa. La representatividad en una muestra

se logra tomando el mayor número posible de porciones, de manera sistemática,

de diversos lugares de la muestra original, y luego mezclando éstas

sistemáticamente de tal forma de reducirlas a un volumen o masa suficiente para

el análisis. En función de los principales estados de agregación de la materia

(sólido, líquido, gas) podemos encontrar:

Muestreo de sólidos

Para el muestreo de sólidos se debe obtener una muestra bruta

representativa del material que se muestrea. Esto se logra recogiendo,

sistemáticamente, un cierto número de unidades de muestreo (porción del material

de volumen suficiente para contener aproximadamente la misma distribución de

tamaño de partícula que el material que se muestrea), mientras más unidades de

muestreo se recojan, más representativa será la muestra. Hay que tener presente,

que el número apropiado de unidades de muestreo a ser recogidas va a depender

de la heterogeneidad, en tamaño y composición, de la muestra, más que del

volumen o masa de la muestra sometida al muestreo. Posteriormente, la muestra

bruta debe ser sometida a una reducción de tamaño de partícula y cantidad, a

través de procesos de trituración y porfirización (pulverización a polvo muy fino);

para luego mezclarla sistemáticamente, la muestra final debe pasar por un tamiz

de 100 a 200 mallas. La muestra obtenida debe conservarse protegida de la

absorción o liberación de agua, dióxido de carbono, y la oxidación atmosférica.


30

Asimismo la mayoría de los sólidos deben secarse a 110ºC antes de ser

analizados.

Muestreo de líquidos

Si el líquido es homogéneo y se encuentra inmóvil debe agitarse

suavemente antes de proceder a tomar la muestra. Si por el contrario, hay

partículas suspendidas en el líquido o existe una segunda fase no miscible, debe

homogenizarse la mezcla antes de la toma de muestra, o en el caso más simple,

tomar muestras del líquido a diferentes profundidades. Si el líquido que se desea

muestrear fluye a través de un cause, se deben tomar pequeñas porciones del

mismo en un tiempo programado.

Muestreo de gases

Los gases no representan por lo general una matriz de difícil muestreo, ya

que estos son comúnmente homogéneos. Si el gas se encuentra en “reposo” a la

presión atmosférica, puede muestrearse por desplazamiento de un líquido

saturado con el gas; estos líquidos pueden ser el mercurio o el agua. Otra forma

de muestrear gases en estas condiciones, es a través de matraces evacuados. Si

el gas se encuentra en otras condiciones de presión, temperatura y flujo se debe

recurrir a equipos especiales de muestreo.

No es el propósito de esta sección profundizar en las distintas teorías

acerca del muestreo, ya que es un tema sumamente amplio para el cual existe

una bibliografía igualmente extensa en función del tipo de material que se desea

analizar.

II.7. Limpieza del material de vidrio

El análisis químico volumétrico puede presentar baja reproducibilidad si el

material de vidrio empleado en la medición de volúmenes exactos, no se

encuentra perfectamente limpio y libre de grasa. Las partículas de suciedad y la

grasa adheridas a las superficies de estos instrumentos volumétricos, retienen

pequeñas gotas de los líquidos contenidos en ellos, derivando esto en medidas de


31

volúmenes inexactos y por consiguiente afectando los resultados obtenidos. De

allí que se requiera un estricto control en la limpieza del material de vidrio

volumétrico como parte integral en el proceso de cuantificación de un analito.

Para comprobar si un material de vidrio está limpio, se debe llenar el mismo

con agua destilada y luego vaciarlo, si al escurrir el agua contenida en el material,

quedan pequeñas gotas o películas del líquido en las paredes del material, éste no

está limpio. Existen varios métodos para el lavado del material de vidrio, la

selección del más conveniente se hace principalmente en función del tipo de

suciedad que se desea eliminar, es decir, si el instrumental o material de vidrio ha

sido utilizado previamente para contener o transferir reactivos de naturaleza

orgánica o inorgánica. En el caso de material de vidrio volumétrico que ha sido

empleado para contener o transferir soluciones acuosas diluidas de compuestos

inorgánicos (sales, bases, ácidos), basta un método sencillo de limpieza, que

puede consistir en lavar el material con una solución al 5% de HNO3 o HCl, y

luego enjuagar repetidas veces con agua destilada, posteriormente se llena el

material con agua destilada y se deja escurrir para verificar ausencia de gotas o

películas de agua, de ocurrir lo contrario se procede a un método de lavado más

profundo. Un lavado más profundo del material de vidrio volumétrico implica la

utilización de soluciones ácidas o básicas más concentradas y/o soluciones

constituidas por mezclas de sales, ácidos y alcoholes. Estos métodos de lavado se

emplean generalmente cuando la suciedad es originada por restos grasosos

(reactivos de naturaleza orgánica) o impurezas que no logran limpiarse con un

método sencillo como el descrito anteriormente. Un método de limpieza profunda

muy empleado en la mayoría de los laboratorios de química, es el que utiliza

mezcla sulfocrómica como solución de lavado. La mezcla sulfocrómica es una

solución preparada a una concentración entre 2,5-5% de dicromato de potasio o

de sodio en ácido sulfúrico concentrado, en la preparación se prefiere emplear la

sal sódica debido a su mayor solubilidad y bajo costo en comparación con la sal

potásica. Esta mezcla tiene un carácter fuertemente oxidante y pierde su

efectividad luego de un prolongado uso. El método de limpieza con mezcla


32

sulfocrómica implica llenar el material con esta solución o sumergirlo en ella, y

dejarlo reposando unos minutos (en función del grado de suciedad) en la mezcla,

luego enjuagar el material repetidas veces con abundante destilada para

finalmente dejarlo secar, no sin antes hacer el ensayo o prueba de limpieza con el

agua destilada. Otro método de limpieza profunda utiliza como agente de lavado

una solución de HNO3 al 5% en H2SO4 concentrado, también se puede emplear

agua regía como solución de lavado. El agua regía consiste en una mezcla en

proporción 1:3 de HNO3 en HCl.

Dos métodos de limpieza que resultan altamente eficientes cuando el

material de vidrio se encuentra muy engrasado, consisten en utilizar por una parte

una solución jabonosa (detergente industrial) caliente, siempre que el material lo

permita, y luego enjuagar a fondo con agua, seguido de un lavado con HCl

concentrado y finalmente con abundante agua destilada. Por otra parte, el

segundo método al que hacemos referencia emplea como solución de lavado una

mezcla de KOH en alcohol, esta solución de conoce con el nombre de potasa

alcohólica.

Posterior al proceso de lavado del material de vidrio volumétrico se debe

secar el mismo. Esto debe hacerse tomando en cuenta el tipo de material, es

decir, debemos recordar que el material volumétrico ha sido calibrado para

contener o transferir ciertos volúmenes. Este tipo de material incluye pipetas,

buretas y balones aforados, los cuales no deben ser secados en la estufa, ya que

perderían su calibración. Para ello se debe realizar el lavado con suficiente

antelación a la utilización del material para permitir que se sequen a la atmósfera,

de requerirse el material de forma más inmediata se puede proceder a realizar un

último enjuague con acetona pura y a insuflar (pasar una corriente de aire) el

material de vidrio para su pronto secado.


33

II.8. Categorización de los reactivos

Los diferentes reactivos que pueden ser suministrados, por distintas casas

comerciales alrededor del mundo, a la amplia variedad de laboratorios que

realizan análisis químico orgánico, inorgánico y bioquímico, han sido catalogados

por diferentes organismos e instituciones internacionales consideradas como

autoridades en la materia, en función de la calidad y aplicación que poseen estas

sustancias, tal como se muestra en la siguiente tabla.

Tabla 2. Categorización de reactivos químicos

Fabricación de

tarjetas

electrónicas y de circuitos

Solventes fabricados para asegurar un

bajo nivel de contaminación de metales.

Cumple con los requerimientos del

Instituto de Equipos Semiconductores y

Materiales (SEMI). Incluye el análisis

del lote actual en la etiqueta.

Electrónica

Electroforesis,

biología

molecular,

secuenciación,

síntesis de

péptidos y oligonucleotidos

Solventes y reactivos que tienen que

ser especialmente purificados y

ensayados para aplicaciones en

biotecnología.

Biotecnología

Detectores de

longitud de onda

visible y

ultravioleta (UV-

Vis)

Solventes para uso en Espectrometría.

Cumple con especificaciones ACS.

Incluye análisis de lote actual en la

etiqueta.

Spectranalyzed*

GC con detector

de captura de

electrones

(ECD)

Solventes para uso en análisis de

residuos de pesticida. Cumple o excede

los estándares de pureza ACS para

análisis de residuos de pesticidas

Pesticida

HPLC y

procedimientos

espectrométricos

Solventes fabricados específicamente

para HPLC. Cumple todas las

especificaciones ACS. Filtrado en

submicrones.

HPLC

HPLC, GC,

Espectrometría

ICP/Plasma y

análisis de

residuos de

pesticidas

Ácidos y solventes de extremada alta

pureza. Los ácidos son analizados para

72 metales por ICP/MS; en niveles de

impurezas de ppt. Los niveles de

impurezas de los solventes en ppm.

Curvas de absorbancia de UV y

cromatogramas de muestra disponibles

a solicitud. Para los ácidos OPTIMA, un

análisis del lote típico es mostrado en el

catalogo.

OPTIMA*

Cromatografía

de Gas (GC)

Solventes con alto grado de pureza y

consistencia lote a lote. Libre de

contaminantes en nivel de ppt, Cumple

especificaciones ACS. Cromatogramas

disponibles a solicitud

GC Resolv*

AplicaciónDefinición Grado

Fabricación de

tarjetas

electrónicas y de circuitos

Solventes fabricados para asegurar un

bajo nivel de contaminación de metales.

Cumple con los requerimientos del

Instituto de Equipos Semiconductores y

Materiales (SEMI). Incluye el análisis

del lote actual en la etiqueta.

Electrónica

Electroforesis,

biología

molecular,

secuenciación,

síntesis de

péptidos y oligonucleotidos

Solventes y reactivos que tienen que

ser especialmente purificados y

ensayados para aplicaciones en

biotecnología.

Biotecnología

Detectores de

longitud de onda

visible y

ultravioleta (UV-

Vis)

Solventes para uso en Espectrometría.

Cumple con especificaciones ACS.

Incluye análisis de lote actual en la

etiqueta.

Spectranalyzed*

GC con detector

de captura de

electrones

(ECD)

Solventes para uso en análisis de

residuos de pesticida. Cumple o excede

los estándares de pureza ACS para

análisis de residuos de pesticidas

Pesticida

HPLC y

procedimientos

espectrométricos

Solventes fabricados específicamente

para HPLC. Cumple todas las

especificaciones ACS. Filtrado en

submicrones.

HPLC

HPLC, GC,

Espectrometría

ICP/Plasma y

análisis de

residuos de

pesticidas

Ácidos y solventes de extremada alta

pureza. Los ácidos son analizados para

72 metales por ICP/MS; en niveles de

impurezas de ppt. Los niveles de

impurezas de los solventes en ppm.

Curvas de absorbancia de UV y

cromatogramas de muestra disponibles

a solicitud. Para los ácidos OPTIMA, un

análisis del lote típico es mostrado en el

catalogo.

OPTIMA*

Cromatografía

de Gas (GC)

Solventes con alto grado de pureza y

consistencia lote a lote. Libre de

contaminantes en nivel de ppt, Cumple

especificaciones ACS. Cromatogramas

disponibles a solicitud

GC Resolv*



34

Continuación tabla 2.

Conteo de

líquidos

fluorescentes

Solventes, fluorescentes, y cócteles

preparados para contadores de

centelleo liquido. Incluidos los

cócteles ScintaSafe* no flamables,

no tóxicos y biodegradables.

Scintanalyzed*

Fabricación y

uso general de

laboratorio

Productos químicos de razonable

pureza para situaciones donde no

existen ó requieren niveles de

impurezas de calidad de estándares

oficiales.

Laboratorio y

técnico

Procesamiento

de tejidos

Solventes y productos que están

especialmente preparados para uso

en los laboratorios de histología, Los

solventes son filtrados para

aplicaciones en el procesamiento de

tejidos.

Histología

Laboratorios de

alimentos y

drogas, análisis

biológicos.

Reactivos químicos que cumplen o

sobrepasan las especificaciones de

la Farmacopea de los Estados

Unidos (USP) y Formulación

Nacional (NF), Farmacopea Europea

(EP), Farmacopea Británica (BP),

Food Codex Chemical (FCC).

USP/NF/FCC/

EP/BP

Análisis en

general

Reactivos químicos para los cuales

la pureza estándar es establecida

por Fisher. La pureza es garantizada

para cumplir el limite máximo

publicado de impurezas.

Certificado

Aplicaciones

analíticas que

requieren esta

especificación.


exceden las especificaciones ACS.

El análisis del lote es incluido en la

etiqueta.

ACS

Certificado

Aplicaciones

analíticas que

requieren

especificacione

s especiales.

Ácidos que exceden las

especificaciones ACS (American

Chemical Society). Son analizados

para más de 16 metales. El análisis

del lote se incluye en la etiqueta.

Certificado

ACS plus

Primariamente

usado para la

digestión de

muestras a

analizar en

instrumentació

n (ICP).

Ácidos fabricados para análisis de

contaminación de metales en rangos

de ppm a ppb. Cada lote es

analizado para más de 30 metales

por ICP/MS.

Para ácidos Trace Metal, un análisis

típico de lote es mostrado en el

catálogo. Los niveles de impurezas

en el lote recibido puede variar de

las cantidades listadas.

Trace Metal


Conteo de

líquidos

fluorescentes

Solventes, fluorescentes, y cócteles

preparados para contadores de

centelleo liquido. Incluidos los

cócteles ScintaSafe* no flamables,

no tóxicos y biodegradables.

Scintanalyzed*

Fabricación y

uso general de

laboratorio

Productos químicos de razonable

pureza para situaciones donde no

existen ó requieren niveles de

impurezas de calidad de estándares

oficiales.

Laboratorio y

técnico

Procesamiento

de tejidos

Solventes y productos que están

especialmente preparados para uso

en los laboratorios de histología, Los

solventes son filtrados para

aplicaciones en el procesamiento de

tejidos.

Histología

Laboratorios de

alimentos y

drogas, análisis

biológicos.


sobrepasan las especificaciones de

la Farmacopea de los Estados

Unidos (USP) y Formulación

Nacional (NF), Farmacopea Europea

(EP), Farmacopea Británica (BP),

Food Codex Chemical (FCC).

USP/NF/FCC/

EP/BP

Análisis en

general

Reactivos químicos para los cuales

la pureza estándar es establecida

por Fisher. La pureza es garantizada

para cumplir el limite máximo

publicado de impurezas.

Certificado

Aplicaciones

analíticas que

requieren esta

especificación.


exceden las especificaciones ACS.

El análisis del lote es incluido en la

etiqueta.

ACS

Certificado

Aplicaciones

analíticas que

requieren

especificacione

s especiales.

Ácidos que exceden las

especificaciones ACS (American

Chemical Society). Son analizados

para más de 16 metales. El análisis

del lote se incluye en la etiqueta.

Certificado

ACS plus

Primariamente

usado para la

digestión de

muestras a

analizar en

instrumentació

n (ICP).

Ácidos fabricados para análisis de

contaminación de metales en rangos

de ppm a ppb. Cada lote es

analizado para más de 30 metales

por ICP/MS.

Para ácidos Trace Metal, un análisis

típico de lote es mostrado en el

catálogo. Los niveles de impurezas

en el lote recibido puede variar de

las cantidades listadas.

Trace Metal



35

II.9. Presentación del informe científico de laboratorio

Un informe científico de laboratorio es un documento estructurado de tal

manera que permita informar de forma clara y precisa al lector sobre los

procedimientos seguidos y resultados obtenidos a lo largo del desarrollo de una

actividad práctica. Si bien es cierto que el informe científico de laboratorio se debe

elaborar siguiendo el orden lógico del método científico, no es menos cierto que

dentro de esos parámetros podemos encontrar una amplia diversidad de formatos

para llevar a cabo su presentación. Por esta razón y con el propósito de unificar el

formato del informe presentado para esta unidad curricular, se describen a

continuación los elementos básicos que deben conformar la estructura del informe

científico de laboratorio:

Elementos iniciales

1. Lugar donde se realizó el experimento

2. Nombre de la unidad curricular (asignatura)

3. Titulo de la práctica

4. Nombre completo del autor o autores del informe

5. Ciudad y fecha de realización

Cuerpo del informe

1. Introducción: esta debe suministrar al lector un breve marco teórico de

los principios que rigen la experiencia práctica que va a realizar.

Seguidamente se realiza una descripción sencilla del método que será

utilizado y por último se señalan los objetivos que se pretenden alcanzar

al final de la experiencia.

2. Materiales y Métodos: esta parte del informe debe contener una

descripción detallada de los materiales de laboratorio, reactivos y

equipos que se emplearán para el desarrollo de la práctica. De igual

manera debe describirse el procedimiento y la secuencia en que fue

llevado a cabo, pueden emplearse para ellos diagramas, esquemas,

dibujos de los arreglos experimentales entre otros.


36

3. Resultados: los resultados involucran el tratamiento matemático

(cálculos) de los datos suministrados en el manual de práctica así como

de aquellos datos obtenidos en el desarrollo de la práctica de

laboratorio. Estos resultados deben presentarse en tablas y gráficos

numerados, que luego podrán ser citados en la discusión de los

resultados. Todos los datos y resultados analíticos deben ser tratados

estadísticamente según se exija en cada práctica. Tenga presente que

en algunos casos los cálculos pueden señalarse en el apéndice del

informe.

4. Discusión: en esta parte del informe se explican e interpretan los

resultados obtenidos en la experiencia práctica. Para el desarrollo de las

discusiones usted debe enfocarse en responder preguntas tales como:

¿qué resultados esperaba?, ¿qué resultados obtuve?, ¿Por qué discrepan

los resultados?, ¿qué método utilizo para comparar los resultados?, ¿qué

ventajas o desventajas tiene el método de análisis empleado?, ¿qué

puedo hacer para mejorar la experiencia práctica?, entre otras.

Recuerde, una buena discusión de resultados es el reflejo del

entendimiento de las actividades prácticas que realizó.

5. Conclusiones: las conclusiones deben estar relacionadas con los

objetivos que se pretenden alcanzar al finalizar la práctica. Se pueden

presentar en párrafos que reflejen ideas claras (de fácil lectura),

precisas (no debe existir ambigüedad) y concisas (breves) o pueden

numerarse para mostrar mejor orden en las ideas. Recuerde respaldar

sus conclusiones con argumentos lógicos, evidencia experimental

(observaciones o cifras) y referencias bibliográficas.

Elementos finales

1. Bibliografía: contiene las referencias bibliográficas (libros, revistas, entre

otros) que usted emplea para elaborar el informe. Esta referencias

deben numerarse siguiendo el orden de aparición o cita en el texto, y


37

deben contener la información completa de la fuente (autores, título,

edición, volumen, número, editorial, año de publicación o edición)

2. Apéndices (opcional): se emplea en aquellos casos en que el informe

involucre gran cantidad de cálculos, información importante para el

entendimiento del problema (Normas COVENIN, AOAC, ASTM), tablas

extensas, entre otros, que de incorporarse al cuerpo del trabajo

dificultarían la lectura del mismo

II.10. Aspectos importantes en la evaluación

La evaluación que se llevará a cabo en la presente asignatura, unidad

curricular, estará apegada a la normativa interna de evaluación del Decanato de

Agronomía. Siendo que las actividades aquí programadas tienen carácter práctico,

se recuerda que la asistencia a las mismas es obligatoria, perdiéndose la

asignatura por inasistencia al 25% de las actividades programadas (Artículo 6).

Por otra parte, las pruebas empleadas para evaluar el rendimiento académico

estudiantil serán: a) Por su naturaleza: escritas, prácticas de observación y mixtas.

b) Por su estructura: objetivas, de trabajos de investigación, experimentación o

cualquier otro tipo que se juzgue adecuado para comprobar el logro de los

objetivos propuestos. c) Por el momento de su aplicación: periódicas y diferidas. d)

Por su duración: cortas. Las características de las pruebas antes descritas, se

extraen del artículo 21, de la misma normativa. La calificación numérica final del

laboratorio representa el 40% de la calificación de la asignatura, estando

representado el 60% restante de la calificación en las evaluaciones o pruebas

parciales que se realicen en la teoría. La distribución de estos porcentajes

calificativos (60% teoría y 40% prácticas) se adaptará a tres bloques o etapas, que

cubrirán el contenido programático de la asignatura:

Bloque 1 (18% teoría + 12 % práctica) (3,6 pts teoría + 2,4 práctica) = 6 pts.

Bloque 2 (21% teoría + 14% práctica) (4,2 pts teoría + 2,8 práctica) = 7 pts.

Bloque 3 (21% teoría + 14% práctica) (4,2 pts teoría + 2,8 práctica) = 7 pts.

20 pts.


38

III. PARÁMETROS ESTADÍSTICOS BÁSICOS.

El análisis químico cuantitativo implica una serie de cálculos basados en

datos numéricos obtenidos a través de medidas cuidadosas de masas, volúmenes

u otros parámetros físico-químicos (Transmitancia, por ejemplo). Cuando un

determinado parámetro es medido varias veces, se impone un tratamiento

estadístico de la información obtenida; los resultados que se originan de estos

cálculos pueden o no tener un valor significativo para el analista, en función del

adecuado tratamiento estadístico de los datos y el uso correcto de las cifras

significativas. Dos parámetros estadísticos ampliamente empleados en el análisis

de confiabilidad de los resultados son: la precisión y la exactitud.

La pericia del analista y la calidad de los instrumentos que éste utiliza para

llevar a cabo las medidas, son dos factores importantes que se reflejan en los

resultados experimentales. Por ejemplo, el mismo analista al emplear distintos

instrumentos para medir el mismo parámetro, o distintos analistas midiendo el

mismo parámetro con el mismo instrumento, por lo general obtendrán en ambos

casos medidas diferentes. Es importante, para el buen desenvolvimiento de las

diferentes actividades prácticas que se llevaran a cabo a lo largo del presente

manual, un dominio de parámetros estadísticos básicos tales como; media de la

muestra de datos (medida), desviación estándar de la muestra de datos,

desviación estándar relativa, precisión, exactitud y cifras significativas.

Media de la muestra de datos ( x ). La media aritmética de un conjunto finito

de datos (n), es decir de un conjunto pequeño de datos, es la suma de todos los

datos individuales (Xi) dividida por el número total de datos sumados. El resultado

de esta operación algebraica puede constatarse en la tabla 3.

i

i nxx /

Desviación estándar de la muestra de datos (s). También conocida como

desviación cuadrática o desviación típica, es un indicador de la dispersión de un

conjunto finito de datos con respecto a su media ( x ). Ésta se define por la

ecuación:


39

Desviación estándar relativa de la muestra de datos (RSD). También

conocida como coeficiente de variación (CV), es una forma más práctica de

expresar la dispersión existente entre los resultados o datos pertenecientes a

diferentes conjuntos de medidas. Ésta viene dada por la ecuación:

100x

SRSD

La tabla 3, muestra los resultados para este parámetro estadístico obtenido

por tres estudiantes al estimar la masa de una moneda. Es clara una mayor

precisión en la medida que el valor de RSD disminuye.

Precisión. Es un parámetro estadístico que describe la reproducibilidad de

un conjunto de datos o de resultados, que se han obtenido de la misma forma.

Éste parámetro se puede expresar numéricamente a través de la desviación

estándar o del coeficiente de variación. Por ejemplo, si tres estudiantes obtienen la

masa de una moneda, cuya masa real es de 4,000 g, empleando la misma

balanza semi-analítica, y sus resultados son:

Tabla 3. Tratamiento estadístico de datos

Parámetro

medido (Xi)

Parámetro

estadístico Estudiante A Estudiante B Estudiante C

masa 1 3,980 g 3,971 g 3,999 g

masa 2 3,970 g 3,973 g 3,998 g

masa 3 3,965 g 3,970 g 4,001 g

x 3,972 g 3,971 g 3,999 g

s 7,638 x 10 3 1,527 x 10 3 7,527 x 10 3

RSD 0,192 % 0,038 % 0,038 %

Ea 0,028 g 0,029 g 0,001 g

Er 0,700 % 0,725 % 0,100 %

)1/()( 2 nxxsi

i


40

Si la desviación estándar (S), es el parámetro que expresa la

reproducibilidad o precisión en las medidas realizadas de la masa de la moneda,

entonces el estudiante que obtuvo una menor desviación estándar como resultado

del procesamiento estadístico de las medidas de la masa de la moneda fue más

preciso. Queda claro que los estudiantes B y C fueron más precisos que A.

Exactitud. Es un parámetro que describe la veracidad de un resultado

experimental. La exactitud de un conjunto de medidas indica la aproximación de la

media ( x ) del conjunto de medidas al valor considerado como real o verdadero

(Xt) para esa medida. Es así, como la media ( x ) es empleada para expresar la

exactitud de un resultado, a través del error absoluto y del error relativo; como

puede observarse en las siguientes ecuaciones:

ta xxE 100t

t

r

x

xxE

Del procesamiento estadístico de los datos experimentales de la masa de la

moneda obtenidas por los tres estudiantes, tabla 3, podemos concluir entonces

que el estudiante C no solo fue más preciso que A e igual de preciso que B, sino

también fue más exacto que A y B, al tener sus medidas de la masa un menor

error absoluto que el de sus compañeros.

Cifras significativa. Un dígito es cualquiera de los siguientes caracteres: 0,

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, que solos o combinados expresan un número. Los dígitos

del 1 al 9 son siempre significativos, el dígito cero puede ser significativo o no. Los

ceros que forman parte de un número, como por ejemplo el número 2,008; son

significativos, en cambio aquellos que sólo tienen dígitos significativos a su

derecha no son significativos (sólo indican orden de magnitud), por ejemplo:

0,0015 o 0,015. Las cifras significativas de una medida son todos aquellos dígitos

que se conocen con certeza tomando en cuenta el primer dígito incierto, sin tomar

en cuenta la coma. Es así, como los siguientes números 103,69, 1,0369, 0,10369

tienen todos 5 cifras significativas, y como el número 2,008, así como los números

0,0015 y 0,015 tienen 4 y 2 cifras significativas respectivamente.


41

Existen una serie de reglas sencillas que nos guían en la retención

adecuada de las cifras significativas, tanto de medidas realizadas con

instrumentos como de resultados derivados (suma, sustracción, multiplicación y

cociente):

1. Conservar en los datos obtenidos a través de medidas realizadas con

instrumento una sola cifra incierta. Por ejemplo, si un estudiante mide un volumen

de un líquido con una bureta que tiene una apreciación de 0,01 mL y obtiene 9,34

mL, el tercer dígito es incierto, ya que esta siendo estimado en una escala sin

graduación. Por lo tanto el número o valor del volumen reportado tendría tres

cifras significativas, de las cuales la última es incierta.

2. Para rechazar dígitos inexactos, se debe aumentar en cantidad de 1 el

último dígito que se conserva si el dígito siguiente rechazado es superior a 5. Es

así, que al rechazar el último dígito del número 35,576 el nuevo número es 35,58.

3. En la suma o en la sustracción de varios números la precisión de la suma

o de la sustracción no puede ser mayor que la de la medida o dato menos preciso;

esto es, los decimales de cada número sumado o restado deben ser iguales a los

que corresponden al número que tiene el dígito incierto más próximo a la coma. Es

así, que al sumar los tres números 0,0134, 35,70 y 2,06847 la operación y el

resultado será:

0,01 + 35,70 + 2,07 = 37,78

4. En la multiplicación y división de distintos números, debe mantenerse en

cada número multiplicado o dividido y en el resultado de la operación, una

cantidad de cifras significativas igual al del número que menor cantidad de cifras

significativas tenga. Es decir, si multiplicamos 0,0135, 35,71 y 2,06847 la

operación y el resultado será:

0,0135 x 35,7 x 2,07 = 0,998


42

IV. ANÁLISIS VOLUMÉTRICO

El análisis químico volumétrico se enmarca dentro del análisis químico

clásico cuantitativo y tiene como propósito principal determinar las cantidades

relativas de un elemento, radical o compuesto que se encuentra presente en una

muestra, a través de la medida del volumen requerido de una solución de

concentración exactamente conocida que reaccionará de manera cuantitativa con

un volumen determinado de este elemento, radical o compuesto u otra especie

químicamente equivalente a éstos. Generalmente, la solución que contiene a la

especie química a ser determinada se le denomina solución titulada, y la solución

cuya concentración se conoce y se emplea para titular se le denomina solución

titulante. Es propicio el momento para aclarar ciertos términos que se han

generalizado dentro del análisis volumétrico, sin tener en cuenta que su significado

es más amplio. Cuando se habla de métodos volumétricos, no se refiere sólo a las

titulaciones de cualquier naturaleza, sino también a todos aquellos métodos que

implican la medición de un volumen de forma general; por ejemplo, la medición del

volumen de un gas en condiciones controladas da origen a un método volumétrico

conocido como gasometría. Es por ello, que en el estricto sentido de la palabra se

debe referir a los métodos volumétricos que implican la acción de titular como

métodos titrimétricos o isolumétricos. La titulación, por lo general, es un proceso

que implica la adición de volúmenes medidos, de una solución de concentración

conocida (solución titulante), desde una bureta, a una solución de concentración

desconocida (solución titulada); las soluciones titulantes a su vez, por tener una

concentración conocida, pueden ser de tipo patrón primario o de tipo patrón

secundario (ver sección II.5, Pág. 27).

En la naturaleza podemos encontrar una amplia gama de reacciones

químicas, sin embargo, sólo pueden ser empleadas como base para los métodos

volumétricos (titrimétricos) de análisis aquellas que cumplan con los siguientes

requisitos: deben ser rápidas, completas, sin interferentes y estequiométricas, es

decir, se debe conocer tanto la proporción en la que reaccionan las especies,

como la proporción en la que se encuentran los productos. Una última condición


43

que tiene gran importancia, es que debe existir una forma de determinar el punto

estequiométrico o de equivalencia, definido como el punto de la titulación en el

cual los reaccionantes (solución titulada y titulante) se encuentran en proporciones

químicamente equivalentes, de tal manera que se debe detener el proceso de

titulación. Esto puede expresarse a través de la siguiente ecuación:

Esta última condición, nos conduce a la definición de punto final de la titulación y

al error de titulación.

El punto final de una titulación es el momento en el cual se detiene la

acción de titular, como consecuencia de un cambio físico-químico apreciable en el

seno de la mezcla reaccionante (solución titulada-solución titulante). Estos

cambios puede ser; la aparición o cambio de color, la formación de un precipitado,

cambios bruscos en el pH, la conductancia, entre otros. El punto o momento en el

cual se detiene la titulación, por lo general, no coincide con el punto de

equivalencia de la misma, estableciéndose entonces una pequeña diferencia que

puede ser por exceso o por defecto de la solución titulante adicionada; de tal

manera que se comete un error de titulación. Este error viene dado por la siguiente

ecuación:

Los métodos volumétricos de análisis se pueden clasificar en función al tipo

de reacción química que ocurre entre la especie titulante y la especie titulada, es

de esta forma que encontramos en la bibliografía:

1. Volumetrías de neutralización ácido-base.

2. Volumetrías de oxidación-reducción o redox.

tituladodelesEquivalentntitulantedelesEquivalentn ºº

100%titulaciónteóricoV

titulaciónteóricoVtitulaciónprácticoVTitulaciónError


44

3. Volumetrías de precipitación.

4. Volumetrías de formación de complejos.

A su vez, cada una de estas volumetrías pueden llevarse a cabo de forma

directa o indirecta; es decir, en el primer caso la especie que será analizada

(especie titulada) se titula directamente, hasta el punto final, con una solución

patrón de la especie titulante. En el segundo caso, o forma indirecta, se adiciona

un exceso de la solución patrón titulante, y la parte de este exceso que queda sin

reaccionar con la especie titulada, se titula posteriormente con otra solución

patrón; a este procedimiento de análisis también se le denomina análisis por

retroceso. El siguiente diagrama ilustra el procedimiento descrito:

Figura 8. Diagrama de una volumetría por retroceso. (Fuente: Autor)

IV.1. VOLUMETRÍA DE NEUTRALIZACIÓN ÁCIDO-BASE

Los métodos titrimétricos fundamentados en las reacciones de

neutralización ácido-base consisten en la titulación de los iones hidronios (H3O+), o

de los iones hidróxilos (OH ), producidos de forma directa o indirecta por el analito

en el seno de una solución. Esto puede resumirse en la siguiente reacción:

Las volumetrías de neutralización ácido-base se emplean para la

determinación de un gran número de especies químicas inorgánicas, orgánicas y

bioquímicas que poseen propiedades ácidas o básicas en medios acuosos u

OHOHOH 23 2

Exceso sol. Patrón titulante A1

Especie tituladaParte sin reaccionar

Sol. Patrón titulante A2


Primera etapa de la titulación

Segunda etapa de la titulación

Titulación

reversa

Sobretitulación







Titulación

reversa



Sol. Patrón titulante A2Sol. Patrón titulante A2




Titulación

reversa

Sobretitulación


45

orgánicos. Los métodos que conforman al análisis volumétrico de neutralización

ácido-base pueden ser clasificados, de forma general, como Alcalimetrías y

Acidimetrías. Las Alcalimetrías son titulaciones de neutralización ácido-base en la

cual se determina un ácido (especie titulada) a través del uso de una base de

concentración exactamente conocida o solución patrón básica (especie titulante), y

las Acidimetría son aquellas titulaciones de neutralización ácido-base cuyo

objetivo es determinar una base (especie titulada) a través del uso de un ácido de

concentración exactamente conocida o solución patrón ácida (especie titulante).

Las principales soluciones patrones empleadas en las titulaciones de

neutralización ácido-base son: HCl y H2SO4 para las acidimetrías, y NaOH,

Ba(OH)2 y KOH para las alcalimetrías; claro está, al no ser estos reactivos

patrones primarios, éstos deberán ser estandarizados previamente a través de un

reactivo que si lo sea; éstos reactivos patrones primarios pueden ser: carbonato

sódico (Na2CO3), biftalato de potasio (KHC8H4O4), ácido benzoico (HC7H5O2),

ácido adípico (H2C6H8O4), ácido clorhídrico de punto de ebullición constante.

Los ácidos y las bases que se titulan pueden ser monofuncionales o

polifuncionales, es decir, pueden generar un solo protón o hidróxido de forma

directa o indirecta (hidrólisis), o pueden generar más de un protón o hidróxido de

manera simultanea o secuencial. Las especies de naturaleza ácida o básica

pueden tener un carácter fuerte o débil, en función de este carácter se puede

establecer una sub-clasificación de los tipos de titulaciones de neutralización

ácido-base, en: a) Titulaciones ácido fuerte-base fuerte, b) Titulaciones ácido

fuerte-base débil y viceversa, c) Titulaciones ácido débil-base débil. Además, se

pueden encontrar en la naturaleza mezclas ácidas y mezclas alcalinas, que

pueden resolverse a través de alcalimetrías y acidimetrías, respectivamente.

Cuando dos o más especies ácidas se encuentran mezcladas se debe tener

presente el carácter de cada constituyente de la mezcla, para establecer su

resolución o nó a través de una titulación. En este sentido, si la mezcla se

encuentra conformada por especies ácidas de carácter fuerte, no se podrá

resolver, ya que se considera que los iones hidronios (H3O+) presentes en la


46

solución provienen de la ionización total de los distintos ácidos fuertes presentes

en la mezcla, siendo posible entonces la neutralización total y simultánea de los

mismos a través de un álcali patrón (OH-). Esto puede resumirse en la siguiente

expresión:

[H3O+]= [H3O

+] ácido 1 + [H3O+] ácido 2 +...+ [H3O

+] ácido n

Cuando la mezcla esta constituida por ácidos fuertes y débiles, es factible

resolverla por titulación, si se toma en cuenta la magnitud de las constantes de

ionización de las especies débiles. Si el ácido es débil (Ka ≤ 1 x 10-4) y

monofuncional su ionización estará inhibida por el exceso de iones hidronios

(H3O+) provenientes del ácido fuerte, y en consecuencia primero se neutralizara

prácticamente sólo el ácido fuerte y posteriormente el ácido débil. Si el ácido es

débil y polifuncional, entonces hay que tomar en cuenta la magnitud de sus

constantes de ionización. Siempre que las magnitudes de estas constantes se

encuentren lo suficientemente separadas entre sí (Ka1 / Ka2 >10000, Ka2 / Ka3

>10000) cada etapa de ionización de este ácido puede ser considerada por

separado y tratada como si se encontrara en presencia de dos (si tiene Ka1 y

Ka2), o tres ácidos (si tiene Ka1, Ka2 y Ka3) débiles con diferentes fuerzas acídicas,

los cuales pueden ser neutralizados por etapas. Debido a la presencia del ácido

fuerte en esta mezcla se puede afirmar que las distintas ionizaciones del ácido

débil estarán inhibidas hasta tanto no se haya neutralizado prácticamente todo el

ácido fuerte, para luego dar paso a la neutralización por etapas del ácido débil. Si

el ácido débil posee una primera constante de ionización relativamente fuerte (Ka1

( 1 x10-3), entonces los iones hidronios (H3O+) provenientes de esta etapa de

ionización serán neutralizados paralelamente con los iones hidronios provenientes

de la ionización total del ácido fuerte en una primera etapa, y posteriormente serán

neutralizados los iones hidronios (H3O+) provenientes de las etapas sucesivas del

ácido débil, atendiendo a la magnitud de sus constantes. Por último, si se trata de

una mezcla de ácidos débiles monofuncionales con constantes de ionización

similares y con concentraciones analíticas (iniciales) parecidas, estos serán


47

neutralizados como una mezcla de ácidos fuertes y por lo tanto no podrá

resolverse la mezcla por titulación. Si se trata de una mezcla de ácidos débiles

polifuncionales, una vez más, se debe tomar en cuenta la magnitud de sus

constantes de ionización para poder establecer como se llevará a cabo su

neutralización y resolución titulométrica.

El punto final en las volumetrías de neutralización ácido-base puede ser

señalado a través de dos métodos. El primero de ellos, y más empleado, es el

método visual, que utiliza indicadores orgánicos ácido-base los cuales se

adicionan en cantidad apropiada a la mezcla reaccionante (especie titulada-

especie titulante), con el propósito de que estos indicadores cambien su estructura

en función de la concentración de iones H3O+ en las cercanías del punto

estequiométrico de la titulación. Estos cambios estructurales en el indicador se

acompañan de cambios de color, que señalan el momento en el cual se debe

detener la titulación; en el apéndice de este manual encontrará una tabla con los

indicadores orgánicos ácido-base más empleados. Dentro de los métodos visuales

también se encuentran indicadores turbidimétricos, de adsorción, fluorescentes y

quimioluminiscentes.

El segundo método para determinar el punto final de una titulación implica

el uso de un electrodo de vidrio calomelanos para medir y registrar el pH, o la

conductancia de la mezcla reaccionante, en función del volumen de especie

titulante, a lo largo de toda la titulación; posteriormente se construye la curva de

titulación y se determina a través de métodos gráficos o examen visual el punto de

inflexión o de máxima pendiente en la curva, el cual se acepta como punto final de

la titulación.


48

PRÁCTICA Nº 1

DETERMINACIÓN VOLUMÉTRICA DE ÁCIDOS MONO Y POLIFUNCIONALES

FUERTES Y DÉBILES

1. Objetivo General

Determinar a través del análisis volumétrico (Alcalimetrías) las

concentraciones de los diferentes ácidos mono y polifuncionales presentes en

muestras sintéticas y comerciales.

2. Objetivos Específicos

2.1. Desarrollar las destrezas del estudiante en las distintas etapas

involucradas en la preparación de soluciones alcalinas tipo patrón.

2.2. Establecer la concentración de ácido clorhídrico (fuerte-monofuncional)

en una muestra sintética, a través de una alcalimetría con solución de hidróxido de

sodio (NaOH) estándar.

2.3. Determinar la acidez total del vinagre comercial, en tanto por ciento

peso-volumen (%p/v), como ácido acético (débil-monofuncional), a través de una

alcalimetría con solución de hidróxido de sodio estándar.

2.4. Contrastar el valor teórico del pH al inicio, en un punto intermedio, y en

el punto final, de la neutralización de ácido acético comercial con NaOH, contra el

valor experimental del pH obtenido para los mismos puntos.

2.5. Establecer la concentración de ácido fosfórico (débil-polifuncional), en

tanto por ciento peso-volumen (%p/v), en una muestra sintética, a través de una

alcalimetría con solución de hidróxido de sodio (NaOH) estándar.

2.6. Redactar un informe científico de laboratorio siguiendo las pautas

establecidas al principio de este manual, donde se reflejen los resultados y

conocimientos adquiridos en el transcurso de la presente práctica.


49

3. Actividades a Desarrollar

Antes de comenzar a desarrollar tus actividades de laboratorio mantén

siempre presente las normas de seguridad que se encuentran al principio de este

manual. Recuerda que la seguridad dentro del laboratorio es responsabilidad de

todos.

3.1. Preparación y estandarización de una solución de hidróxido de

sodio (KOH) aproximadamente 0,1N.

Fundamentos

Las soluciones tipo patrón secundario, como las de NaOH, deben ser

estandarizadas a través de un patrón primario. En este caso se debe preparar una

solución patrón de NaOH a través del método indirecto; y emplear una solución de

ácido clorhídrico Titrisol como patrón primario para su estandarización.

Material a Utilizar

1. Balanza analítica.

2. Espátula.

3. Matraz Volumétrico

4. Botella de lavado con agua destilada/desionizada.

5. Vaso de precipitado.

6. Pipeta Volumétrica.

7. Pro-pipeta

8.Matraz Erlenmeyer

9. Bureta

10. Soporte para bureta.

11. Soporte Universal.

Reactivos a Utilizar

1. Hidróxido de sodio

2. Ácido clorhídrico Titrisol

3. Fenolftaleína

Nota Importante: Es responsabilidad de

cada estudiante entregar al inicio de cada

práctica, en su cuaderno de laboratorio, una

tabla donde se resuman las siguientes

características de los reactivos arriba

señalados: Fórmula, % Pureza, Densidad,

Código de frases de riesgo (R) y seguridad

(S) para cada reactivo.


50

Procedimiento

1. Pese ligeramente por exceso en un vaso de precipitado una masa

aproximada del reactivo (NaOH) que le permita obtener, en el volumen requerido,

una concentración de NaOH 0,1N. Para ello, debe realizar previamente el cálculo

teórico de la masa de NaOH necesaria. Donde: M.M. (Masa molar), M. At. (Masa

atómica), Peq. (Peso equivalente gramo), eq. (equivalentes)

2. Lave rápidamente la masa pesada de NaOH con agua destilada y

desionizada, y descarte la solución sobrenadante. De esta forma arrastrará con el

lavado la mayor cantidad de carbonatos posible.

3. Disuelva la masa de NaOH en agua destilada/desionizada previamente

hervida, tápela y deje enfriar por unos minutos hasta temperatura ambiente.

4. Transfiera cuantitativamente la solución de NaOH del vaso de precipitado

al matraz volumétrico, y enrase con agua destilada/desionizada. Invierta

suavemente dos o tres veces el matraz para homogenizar la solución.

5. Guarde la solución de NaOH en botellas de polietileno, ya que los álcalis

fuertes atacan el vidrio.

6. Estandarice por triplicado la solución de NaOH preparada. Para ello tome

tres alícuotas de 10 mL de ácido clorhídrico Titrisol y transfiéralas a tres matraces

Erlenmeyer.

(Alícuotas de HCl Titrisol )

)(

º

LVsolución

solutoesequivalentnN PEq

solutogsolutoesequivalentnº

eq

AtMoMMPEq

...


51

7. Cure la bureta con una pequeña porción (15mL) de solución de NaOH

preparada y enrase la misma. Cuide de no dejar burbujas de aire atrapadas en la

punta de la bureta.

8. Adicione dos (2) gotas del indicador ácido-base fenolftaleína al matraz

Erlenmeyer que contiene la solución de ácido clorhídrico Titrisol , sólo en el

momento en que se disponga a titular.

9. Titule hasta el punto final y registre en su cuaderno de laboratorio el

volumen gastado de la solución de NaOH. Recuerde que tiene que repetir este

procedimiento de titulación dos veces más.

Vg (NaOH) = Y mL

10. Calcule la concentración de NaOH de la solución que preparó, la cual

servirá como patrón secundario para las demás actividades.

11. Rotule la botella de polietileno con la solución estandarizada de NaOH

con el nombre de la solución, su concentración y la fecha en que fue preparada.


ácidoácidobasebase VNVN


52

3.2. Determinación de la concentración de HCl en una muestra

sintética por alcalimetría.

Fundamentos

La reacción química de neutralización de un ácido monofuncional fuerte con

una base monofuncional fuerte, tiene un solo punto final bien definido y

establecido por el indicador visual ácido-base fenolftaleína, pasando la mezcla de

reacción de incolora a rosado pálido cuando se alcanza la equivalencia de las

especies. Tomando como base la ecuación que define al punto estequiométrico o

de equivalencia de esta titulación, podemos establecer la concentración del ácido

titulado.

Material a Utilizar

1. Pipeta Volumétrica

2. Pro-pipeta

3. Matraz Erlenmeyer

4. Bureta

5. Soporte Universal

6. Soporte para bureta

7. Botella de lavado con agua destilada y desionizada.



1. Hidróxido de sodio estándar 0,1N

2. Fenolftaleína

3. Ácido Clorhídrico









Procedimiento

1. Transfiera con una pipeta volumétrica una alícuota de 10mL de la

muestra a un matraz Erlenmeyer limpio. Este procedimiento debe realizarse por

triplicado.


53

2. Diluya, con agua destilada/desionizada, el contenido de cada Erlenmeyer

hasta aproximadamente 50mL.

3. Cure la bureta con una pequeña porción de solución estandarizada de

KOH 0,1N y enrase la misma. Cuide de no dejar burbujas de aire atrapadas en la

punta de la bureta.

4. Agregue dos (2) gotas ( 50 L) del indicador ácido-base fenolftaleína a

cada matraz Erlenmeyer, sólo en el momento que se disponga a titular.


volumen gastado de la solución estandarizada de NaOH 0,1N y el código de la

muestra para su posterior identificación. Recuerde que tiene que repetir este


Vg (NaOH) = Y mL

6. Calcule, con los datos obtenidos, la concentración de HCl presente en la

muestra sintética entregada.




54

3.3. Determinación de la acidez total del vinagre comercial por

alcalimetría.

Fundamentos

El vinagre comercial es una solución diluida de ácido acético (CH3COOH) al

5%. El ácido acético es un ácido orgánico soluble en agua que al ionizarse genera

por cada mol de ácido un mol de iones hidronios (H3O+):

CH3COOH + H2O CH3COO + H3O+ , Ka= 1,8 x 10 5

Estos iones hidronios son neutralizables empleando una solución alcalina

fuerte como el NaOH:

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

En la medida que avanza la neutralización y se forma la sal acetato de

sodio (CH3COONa), la sal forma con el ácido acético, aún sin neutralizar, un buffer

o solución tampón, que amortigua o regula los cambios brusco de pH del medio;

es por esta razón que el punto final en esta titulación no es tan nítido como en el

caso del ácido fuerte (HCl). Además, luego de la neutralización total del ácido, la

sal acetato de sodio sufre una disociación y posterior hidrólisis que hace al pH en

el punto de equivalencia ligeramente básico:

CH3COONa + H2O CH3COO + Na+ + H2O

CH3COO + H2O CH3COOH + OH , Khb= 5,5 x 10 10

Si empleamos fenolftaleína como indicador visual ácido-base, el punto final

de la titulación estará marcado por la aparición de un débil color rosado que

perdurará por algunos segundos antes de desvanecerse nuevamente. A través del

volumen de NaOH 0,1N gastado hasta el punto final, podemos establecer la

concentración en tanto por ciento peso-volumen (%p/v) del ácido acético presente

en la muestra de vinagre.


55

Material a Utilizar


2. Pro-pipeta


4. Bureta





9. Cilindro graduado

10. pH-metro

11. Agitador magnético

12. Plancha de agitación



2. Fenolftaleína

3. Vinagre Comercial







Código R y S para cada reactivo.

Procedimiento


muestra de vinagre a un matraz Erlenmeyer limpio. Este procedimiento debe

realizarse por duplicado.




56


KOH 0,1N y enrase la misma. Cuide de no dejar burbujas de aire atrapadas en la

punta de la bureta.

4. Agregue dos (2) gotas ( 50 L) del indicador ácido-base fenolftaleína a

cada matraz Erlenmeyer, sólo en el momento que se disponga a titular.


volumen gastado de la solución estandarizada de NaOH 0,1N y el código de la

muestra para su posterior identificación. Recuerde que tiene que repetir este

procedimiento de titulación una vez más.

Vg (NaOH) = Y mL

6. Calcule, con los datos obtenidos, la concentración en tanto por ciento

peso-volumen (%p/v), de CH3COOH presente en la muestra de vinagre entregada.

7. Transfiera 10 mL de la muestra de vinagre a un vaso de precipitado de

250 mL.

8. Mida 90 mL de agua destilada/desionizada con un cilindro graduado de

100 mL, y transfiera este volumen de agua al vaso de precipitado que contiene a

la muestra de vinagre (está diluyendo de 10 mL a 100 mL).

100/%muestra

basebase

V

PEqVNvp


57

9. Coloque el agitador magnético en el interior del vaso de precipitado y

seguidamente coloque al vaso de precipitado encima de la plancha de agitación.

10. Coloque el electrodo del pH-metro, calibrado, en el interior del vaso de

precipitado, dispuesto de tal manera que el electrodo quede sumergido, al menos

en un 50%, en la solución diluida de vinagre; y cerca de las paredes del vaso, tal

como se muestra en la figura inferior. Permita que el pH de la solución se

estabilice y registre su valor en el cuaderno de laboratorio. (pH a volumen 0 mL de

NaOH)

pH ( 0 mL de NaOH) = Z


NaOH 0,1N y enrase la misma. Cuide de no dejar

burbujas de aire atrapadas en la punta de la

bureta. Coloque la bureta en el espacio libre al

lado del electrodo, como se muestra en la

siguiente figura.

12. Agregue dos (2) gotas ( 50 L) del indicador ácido-base fenolftaleína al

vaso de precipitado; y encienda el sistema de agitación a una velocidad que

garantice la homogenización de la mezcla de reacción a medida que se adicione

titulante.


58

13. Adicione, desde la bureta, 4 mL de NaOH 0,1N y espere que el pH de la

solución se estabilice, luego registre el valor de pH en su cuaderno de laboratorio

(pH a Volumen 4 mL de NaOH).

14. Continúe la titulación hasta alcanzar el punto final indicado por la

aparición del color rosado pálido; registre en su cuaderno de laboratorio el

volumen gastado de la solución estandarizada de NaOH 0,1N hasta el punto final

y el valor de pH en este punto.

15. Calcule, con el volumen gastado de solución estándar de NaOH 0,1N

hasta el punto final, la concentración molar inicial del ácido.

16. Calcule, con la concentración molar del ácido, los valores de pH

teóricos para la mezcla de reacción cuando ha adicionado los siguientes

volúmenes de NaOH 0,1N: 0mL, 4 mL y el volumen del punto final. Contrástelos

con los valores experimentales obtenidos a través del pH-metro.

, (Antes de comenzar a titular)

, (Henderson-Hasselbalch, al comenzar a titular)

, (En el punto final)

nMN



iCOOHCHpKapH ][log2

1

2

13

e

e

COOHCH

COOCHpKapH

][

][log

3

3

14pOHpH

adicionadoe NaOHCOOCH ][][ 3

eCOOCHpKhbpOH ][log2

1

2

13


59

3.4. Determinación del % p/v de ácido fosfórico (H3PO4) en una

muestra sintética.

Fundamentos

El ácido fosfórico es una especie triprótica de carácter débil que se ioniza

en tres etapas; este comportamiento se debe a la relación numérica que guardan

sus constantes de ionización (Ka1/Ka2 >>10000). Empleando los indicadores

visuales ácido-base apropiados, se pueden titular de forma secuencial (uno

después del otro) los dos primeros protones que genera este ácido, siendo el

tercero de ellos un protón que carece de relevancia analítica por estar muy poco

ionizado (constante muy pequeña, Ka3 4,8 x 10 13). Si empleamos como titulante

en la alcalimetría una solución de NaOH (base fuerte monobásica), consumiremos

1 equivalente de NaOH por cada protón titulado del ácido. El primero y segundo

punto final del ácido fosfórico se encuentran en zona ácida y básica,

respectivamente. Con el empleo de un indicador ácido-base cuya zona de viraje, o

cambio de color, se encuentre en la zona ácida apropiada, como el rojo de metilo,

se puede neutralizar de forma cuantitativa al primer protón; y si se coloca en la

mezcla de reacción un segundo indicador cuya zona de viraje se encuentre en la

región básica apropiada, como la fenolftaleína, se puede neutralizar

cuantitativamente al segundo protón. Cualquiera de los volúmenes gastados de la

solución titulante de NaOH para alcanzar los puntos finales puede ser empleado

para determinar la concentración del ácido.

Material a Utilizar


2. Pro-pipeta


4. Bureta




2. Fenolftaleína y rojo de metilo

3. Ácido Fosfórico

Nota Importante: Cada alumno es

responsable de entregar al inicio de práctica,

en su cuaderno de laboratorio, una tabla


60




resumen de las siguientes características de

los reactivos arriba señalados: Fórmula, %

Pureza, Densidad, Código R y S de reactivos.

Procedimiento


muestra a un matraz Erlenmeyer limpio. Este procedimiento debe realizarse por

triplicado. Registre en su cuaderno de laboratorio el código de la muestra para su

posterior identificación




NaOH 0,1N y enrase la misma. Cuide de no dejar burbujas de aire atrapadas en la

punta de la bureta.

4. Agregue una (1) gota ( 25 L) del indicador ácido-base rojo de metilo y

dos (2) gotas del indicador ácido-base fenolftaleína a cada matraz Erlenmeyer,

sólo en el momento que se disponga a titular.

5. Titule hasta el primer punto final y registre en su cuaderno de laboratorio

el volumen gastado de la solución estandarizada de NaOH 0,1N (Volumen

gastado al RM= X mL). El cambio de color de la solución en este punto será de


61

rojo púrpura a un color anaranjado claro. Continúe la titulación hasta el segundo

punto final y registre en su cuaderno el volumen gastado de NaOH (Volumen

gastado a la F= Y mL). El cambio de color en este punto será de amarillo a un

color anaranjado claro.

VgRM (NaOH) = X mL

VgF (NaOH) = Y mL

6. Calcule, con los datos obtenidos, la concentración de H3PO4 presente en

la muestra sintética en tanto por ciento peso-volumen (%p/v).

, (Para el 1er punto final)

, (Para el 2do punto final)

4. Post- Laboratorio

Redactar un informe científico de laboratorio siguiendo las pautas


conocimientos adquiridos en el desarrollo de las actividades realizadas (3.1, 3.2,

3.3 y 3.4).

100/% 43

43

muestra

POHgRMbase

V

PEqVNPOHvp

100/% 43

43

muestra

POHgFbase

V

PEqVNPOHvp

eq

MMPEq

POH

POH43

43

.


62

5. Cuestionario

1. ¿Cuál es el propósito del análisis volumétrico, y cómo se logra el mismo?

2. ¿Qué es una solución buffer? De un ejemplo.

3. Defina: a. Punto de equivalencia de una titulación.

b. Punto Final de una titulación.

c. Error de titulación.

4. Explique los métodos empleados para señalar el punto final en una

titulación ácido-base.

5. ¿Cómo se clasifican las volumetrías de neutralización ácido-base y

defina cada término?

6. Describa la preparación de las siguientes soluciones:

a. 500 mL de NaOH 0,25 M, a partir de NaOH sólido al 98% de

pureza. Masa molar (NaOH): 40,00 g/mol.

b. 250 mL de HCl 2 N, a partir de una solución de HCl 5 N.

c. 500 mL de HCl 3M, a partir de del ácido concentrado con una

pureza de 37% y densidad de 1,18 Kg/L. Masa molar (HCl): 36,46 g/mol.

d. 250 mL de ácido acético 2 M, a partir del ácido glacial con una

pureza de 98% y densidad de 1,05 Kg/L. Masa molar (CH3COOH): 60,05 g/mol.

6. Referencias Bibliográficas

Ayres Gilbert H. (1970). Análisis Químico Cuantitativo. (2a Ed.). Ediciones

del Castillo. Madrid (España).

Alexéiev Víctor N. (1976). Análisis Cuantitativo. Trad. Liminík E. Editorial

Mir. Moscú (Rusia).

Maritza Machado y Sorely Peraza. (2001). Manual de Práctica de

Laboratorio Química Analítica Instrumental. Universidad Centroccidental “Lisandro

Alvarado”. Barquisimeto (Venezuela).


63

PRÁCTICA Nº 2

DETERMINACIÓN DE MEZCLAS DE ÁCIDOS Y SALES ÁCIDAS

POLIFUNCIONALES

1. Objetivo General

Determinación de pares compatibles en mezclas constituidas por ácidos

y sales ácidas polifuncionales, a través del uso de puntos finales sucesivos.


2.1. Establecer a través de la volumetría de neutralización ácido-base la

proporción en la que se encuentran presentes los constituyentes de una mezcla de

ácidos polifuncionales.

2.2. Establecer a través de la volumetría de neutralización ácido-base la

proporción en la que se encuentran presentes los constituyentes de una mezcla de

ácido polifuncional y su sal ácida.








todos.


64

3.1. Determinación de una mezcla de ácidos polifuncionales (H2SO4 +

H3PO4).

Fundamentos

El ácido sulfúrico es un ácido diprótico de carácter fuerte ya que sus dos

protones se ionizan en solución prácticamente de manera simultánea (Ka2 =

1x10 2) según la siguiente reacción:

H2SO4 + 2H2O SO42

+ 2H3O+, Ka2 = 1x10 2

Por otra parte, el ácido fosfórico posee una primera constante de ionización

(Ka1= 7,5x10-3) que es relativamente fuerte. Siendo así, en una mezcla conformada

por estos dos ácidos, los dos iones hidronios provenientes de la ionización total

del ácido sulfúrico pueden ser titulados, en el primer punto final, de forma paralela

con el ion hidronio proveniente de la primera ionización del ácido fosfórico, si se

emplea el indicador ácido-base apropiado. Esto quiere decir, que el segundo punto

final en la titulación de esta mezcla, corresponderá sólo a la neutralización del

segundo protón del ácido fosfórico (H2PO4 ). Si la titulación se lleva a cabo

empleando como solución titulante una base fuerte como el NaOH, se consumirá 1

equivalente de NaOH por cada protón neutralizado; lo que deriva en un volumen

consumido de la solución titulante mayor para el primer punto final, donde se

neutralizan tres protones, y menor para el segundo punto final. Esto puede

representarse matemáticamente de la siguiente manera:

VFN < 2VRM

Empleando el indicador ácido-base rojo de metilo para señalar el primer

punto final, y la fenolftaleína para señalar el segundo; se pueden establecer los

volúmenes de solución del titulante NaOH, que permiten evidenciar que se está en

presencia de una mezcla de ácidos polifuncionales y determinar la proporción en

la que se encuentran los constituyentes de la mezcla.

El siguiente diagrama esquematiza el comportamiento de los constituyentes

de esta mezcla ácida durante la titulación:


65

Figura 9. Diagrama de neutralización mezcla de H2SO4/H3PO4. (Fuente: Autor)

Material a Utilizar


2. Pro-pipeta


4. Bureta








3. Ácido Sulfúrico







Pureza, Densidad, Código R y S para cada

reactivo.

Procedimientos


muestra seleccionada a un matraz Erlenmeyer limpio. Este procedimiento debe


66

realizarse por triplicado. Registre en su cuaderno de laboratorio el código de la

muestra para su posterior identificación





punta de la bureta.





el volumen gastado de la solución estandarizada de NaOH 0,1N (Volumen

gastado al RM= X mL). El cambio de color de la solución en este punto será de

rojo púrpura a un color anaranjado claro. Continúe la titulación hasta el segundo

punto final y registre en su cuaderno el volumen gastado de NaOH (Volumen

gastado a la FN= Y mL). El cambio de color en este punto será de amarillo a un

color anaranjado claro.

VRM (NaOH) = X mL

VFN (NaOH) = Y mL


67

6. Verifique, con los datos obtenidos, si la mezcla seleccionada está

constituida por los ácidos H2SO4 y H3PO4, y Calcule la concentración de cada

ácido presente en la muestra, expresada en tanto por ciento peso-volumen (%p/v).

(Si se cumple la condición la mezcla está constituida por H2SO4 y H3PO4).

Volumen de NaOH estándar gastado para titular sólo H3PO4 (Puede

apreciarse del diagrama en los fundamentos)

Volumen de NaOH estándar gastado para titular sólo H2SO4 (Puede


3.2. Determinación de una mezcla de ácido polifuncional y su sal ácida

(H3PO4 + NaH2PO4).

Fundamentos

La titulación del ácido fosfórico hasta su primer punto final con un

determinado volumen de un álcali (OH ), genera la neutralización del primer protón

ionizado, según las siguientes reacciones:

H3PO4 + H2O H2PO4 + H3O+ (Ka1= 7,5 x 10 3)

RMFN VV 2

RMFNNaOH VVPOHV )( 43

100/% 43

43

muestra

POHNaOHNaOH

V

PEqVNPOHvp

eq

MMPEq

POH

POH43

43

.

FNRMNaOH VVSOHV 2)( 42

100/% 42

42

muestra

SOHNaOHNaOH

V

PEqVNSOHvp

eq

MMPEq

SOH

SOH42

42

.


68

H2PO4 + H3O+ + OH H2PO4 + 2 H2O

El pH de la mezcla reaccionante en este primer punto estequiométrico es de

4,67 pH, y podemos observar este primer punto final empleando rojo de metilo

como indicador visual ácido-base. Posteriormente, se produce la segunda

ionización del ácido, la cual estuvo inhibida por la primera ionización, seguida de

la neutralización del segundo protón con un volumen de álcali (OH ) similar al

gastado para alcanzar el primer punto final, según las reacciones:

H2PO4 + H2O HPO42

+ H3O+ (Ka2= 6,2 x 10 8)

HPO42

+ H3O+ + OH HPO4

2 + 2 H2O

El valor del pH para la mezcla reaccionante en este segundo punto

estequiométrico es de 9,77 pH, lográndose observar su punto final a través del

uso de la fenolftaleína como indicador visual ácido-base.

De lo anterior se deduce que para la titulación del ácido fosfórico el volumen

de álcali (NaOH) gastado para alcanzar el segundo punto final, es el doble del

volumen de álcali necesario para alcanzar el primer punto final, esto es:

VFN = 2 VRM

Si consideramos una solución conformada por la mezcla del ácido fosfórico

(H3PO4) con su sal ácida primaria (NaH2PO4), y tomamos en cuenta que:

i) La sal ácida primaria una vez en solución se disocia y genera iones H2PO4

ii) Este ion (H2PO4 ), es también generado por el ácido fosfórico en su primera

etapa de ionización y posterior neutralización.

Podemos entonces concluir que el volumen de álcali (NaOH) que se

consumirá en la titulación de la mezcla, hasta el segundo punto final, debe ser

mayor que el doble del volumen de álcali gastado para alcanzar el primer punto

final, debido a la contribución protónica de la sal ácida primaria al segundo punto

final. Esto es: VFN > 2 VRM


69

El siguiente diagrama esquematiza el comportamiento de los constituyentes

de esta mezcla ácida durante la titulación:

Figura 10. Diagrama de neutralización mezcla de H3PO4/NaH2PO4. (Fuente: Autor)

Material a Utilizar


2. Pro-pipeta


4. Bureta








3. Fosfato ácido de sodio







Pureza, Densidad, Código R y S de reactivos.


70

Procedimientos


muestra seleccionada a un matraz Erlenmeyer limpio. Este procedimiento debe

realizarse por triplicado. Registre en su cuaderno de laboratorio el código de la

muestra para su posterior identificación





punta de la bureta.





el volumen gastado de la solución estandarizada de NaOH 0,1N

(Volumen gastado al RM= X mL). El cambio de color de la

solución en este punto será de rojo púrpura a un color

anaranjado claro. Continúe la titulación hasta el segundo punto

final y registre en su cuaderno el volumen gastado de NaOH

(Volumen gastado a la FN= Y mL). El cambio de color en este

punto será de amarillo a un color anaranjado claro.

VRM (NaOH) = X mL , VFN (NaOH) = Y mL


71

6. Verifique, con los datos obtenidos, si la mezcla seleccionada está

constituida por el H3PO4 y NaH2PO4, y Calcule la concentración de cada especie

presente en la muestra, expresada en tanto por ciento peso-volumen (%p/v).

(Si se cumple la condición la mezcla está constituida por H3PO4 y NaH2PO4).

Volumen de NaOH estándar gastado para titular sólo H3PO4 (Puede


Volumen de NaOH estándar gastado para titular sólo NaH2PO4 (Puede





conocimientos adquiridos en el desarrollo de las actividades realizadas (3.1 y 3.2).

5. Cuestionario

1. ¿Qué factor debe tenerse en consideración al momento de resolver una

mezcla ácida o alcalina a través de una titulación?

RMFN VV 2

RMNaOH VPOHV )( 43

100/% 43

43

muestra

POHNaOHNaOH

V

PEqVNPOHvp

eq

MMPEq

POH

POH43

43

.

RMFNNaOH VVPONaHV 2)( 42

100/% 42

42

muestra

SOHNaOHNaOH

V

PEqVNSOHvp

eq

MMPEq

SOH

SOH42

42

.


72

2. En presencia de una muestra que pueda estar constituida por alguna de

las siguientes mezclas compatibles:

a. H3PO4 y NaH2PO4 b. H3PO4 y H2SO4

3. Una solución contiene una mezcla compatible de dos de las siguientes

sustancias: Na2HPO4, NaH2PO4, H3PO4 y NaOH. Al titular con NaOH 0,125 N una

muestra de 25 mL de esta mezcla, en presencia de fenolftaleína se consumen

37,16 mL de la base. Con rojo de metilo, la misma muestra consume 15,40 mL del

NaOH. ¿Qué componentes y qué porcentaje de los mismos?

4. Una solución contiene una mezcla compatible de dos de las siguientes

sustancias: H2SO4, Na2HPO4, H3PO4 y NaOH. Al titular con NaOH 0,125 N una

muestra de 25 mL de esta mezcla, en presencia de fenolftaleína se consumen

44,5 mL de la base. Con rojo de metilo, la misma muestra consume 27,00 mL del

NaOH. ¿Qué componentes y qué porcentaje de los mismos?




Skoog Douglas A., Donald M. West, James F. Holler y Stanley R. Crouch.

(2001). Química Analítica. (7a Ed.). McGraw-Hill. México D.F. (México).

Skoog Douglas A. y Donald M. West. (1970). Introducción a la Química

Analítica. Editorial Reverté. Barcelona (España).





73

IV.2. VOLUMETRÍA DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN (REDOX)

Las reacciones de oxidación-reducción (redox) pueden ocurrir de dos

formas: (i) Directa entre el agente oxidante y el agente reductor en el mismo

recipiente, o (ii) Indirecta en la cual el agente oxidante y el agente reductor se

encuentran en recipientes separados, que a su vez están unidos por un circuito

eléctrico externo y un puente salino. Las volumetrías de oxidación-reducción

ocurren de la primera forma; el agente oxidante se adiciona desde una bureta al

agente reductor que se encuentra en un matraz Erlenmeyer, o viceversa, y una

vez juntos en solución se produce la reacción redox. Debemos tener presente que

cuando ocurre una reacción de oxidación, simultáneamente, ocurre una reacción

de reducción; es decir, los electrones perdidos por una especie deben ser

ganados por otra.

Un agente oxidante es aquella especie química que al reducirse, causa la

oxidación de otra especie química; y un agente reductor es aquella especie

química que al oxidarse, causa la reducción de otra especie química. Por ejemplo:

(Agente oxidante) Fe3+ + 1e Fe2+ , EºFe(III)/Fe(II) = 0,77 volts

(Agente reductor) Sn2+ Sn4+ + 2 e , EºSn(II)/Sn(IV) = 0,15 volts

Aunque el proceso de oxidación-reducción tiene lugar de manera

simultánea y en un mismo recipiente, es conveniente considerar las reacciones de

oxidación-reducción por separado como dos semi-reacciones. Estas semi-

reacciones, una de oxidación y otra de reducción, combinadas dan origen a la

reacción redox global. Por ejemplo:

Semi-reacción de reducción: Ce4+ + 1e Ce3+ , EºCe(IV)/Ce(III) = +1,44 volts

Semi-reacción de oxidación: Fe2+ Fe3+ + 1e , EºFe(II)/Fe(III) = -0,77 volts Reacción global redox: Fe2+ + Ce4+ Ce3+ + Fe3+, Eºredox = 0,77 volts


74

Una mirada exploratoria a una tabla de potenciales estándares normales de

oxidación o reducción, haría pensar que existen decenas de sistemas redox que

pueden emplearse como base para una volumetría de oxidación-reducción. Sin

embargo, la selección de los agentes oxidantes y reductores no es algo trivial.

Tanto el agente oxidante, como el reductor si fuera el caso, están sujetos a varias

condiciones. Primero, el oxidante debe ser lo suficientemente fuerte para que su

reacción con el agente reductor sea completa; esta condición se satisface si la

diferencia entre los potenciales normales de la semi-reacción de oxidación y

reducción son al menos 0,2 Voltios. Segundo, el oxidante no debe ser tan enérgico

que reaccione de forma rápida con cualquiera de los componentes presentes en la

mezcla de reacción, por ejemplo: el agua. Tercero, el oxidante debe ser selectivo y

reaccionar rápidamente con la especie reductora que se desea determinar; esta

última condición se refiere a que la reacción redox debe ser favorable, desde el

punto de vista termodinámico (potenciales redox globales positivos) y desde el

punto de vista del mecanismo de reacción.

Estas condiciones indican que no cualquier reacción química puede servir

como base para una volumetría redox. Por tal razón, existen una serie de

reactivos considerados como agentes oxidantes y agentes reductores estándares,

los cuales se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 4. Agentes estándares redox.

Agentes oxidantes Agentes reductores

Permanganato de potasio (KMnO4) Tiosulfato de sodio (Na2S2O3)

Dicromato de potasio (K2Cr2O7) Oxalato de sodio (Na2C2O4)

Sulfato cérico [Ce(SO4)2] Ácido oxálico (H2C2O4)

Yodo (I2) Sales Ferrosas

Yodato de potasio (KIO3) Sulfato o Cloruro titanoso

Bromato de potasio (KBrO3) Sulfato o Cloruro cromoso

Cloroamina T Sulfato o Cloruro vanadoso

Peróxido (H2O2) Tetra oxalato potásico


75

Una condición de vital importancia para cualquier titrimetría (titulación), es

poder establecer de manera clara y sencilla el punto estequiométrico. En la

volumetría de oxidación-reducción esta condición se satisface, comúnmente, a

través del empleo de indicadores visuales de oxidación-reducción. Los indicadores

de oxidación-reducción pueden ser básicamente de tres tipos. En primer lugar,

encontramos los reactivos auto-indicadores; estos reactivos empleados como

agentes titulantes presentan una fuerte coloración, resultando sus productos de

reacción incoloros o débilmente coloreados. Este es el caso del permanganato de

potasio en soluciones ácidas que pasa de violeta intenso a rosado tenue en el

punto final, y el ion cerio (IV) que pasa de amarillo a incoloro. Otra modalidad

enmarcada en los reactivos auto-indicadores son las soluciones tituladas que

presentan coloración como el caso de la solución de Fe(SCN)2+ de color roja, la

cual pasa a incolora al ser titulada con titanio (III). En segundo lugar, tenemos a

los indicadores redox reversibles; los cuales son compuestos orgánicos que

cambian su color de forma reversible al oxidarse o reducirse, su semi-reacción

puede resumirse en la siguiente expresión general:

InOx + ne InRd , EºOx/Rd = X volts

Al igual que todo sistema redox esta semi-reacción posee un potencial

estándar, este potencial estándar (EºOx/Rd) permite seleccionar el indicador redox

reversible más apropiado, en función del cambio de potencial alrededor del punto

de equivalencia, para llevar a cabo una determinada titulación. Y en tercer lugar,

están los indicadores redox irreversibles; que consisten en compuestos orgánicos

intensamente coloreados que sufren oxidación o reducción de manera irreversible,

cambiando su color con un ligero exceso de solución titulante. Dentro de estos

reactivos indicadores tenemos al rojo de metilo, la heliantina, y el azul negro de

naftol.

Por otra parte, los métodos potenciométricos representan la alternativa

instrumental para la señalización del punto estequiométrico de una reacción redox.

Hay que recordar que este método permite hallar el punto de equivalencia

gráficamente a través de la elaboración de una curva de titulación potenciométrica.


76

Las volumetrías de oxidación-reducción pueden clasificarse, de manera

general, atendiendo al tipo de agente titulante que se encuentra en la bureta; es

decir, si el titulante es un agente oxidante, entonces se denomina al método

oxidimetría, y si se trata de un agente reductor, se denomina reductimetría.

Entre los agentes titulantes más empleados en los métodos volumétricos

redox, encontramos al permanganato de potasio, dicromato de potasio, cerio (IV) y

yodo (ion triyoduro). En este manual nos dedicaremos a las aplicaciones

relacionadas con el uso del permanganato de potasio (KMnO4) como agente

oxidante y titulante; es decir, a la permanganimetría.

El permanganato de potasio tiene la ventaja, por su intenso color violeta, de

servir como reactivo auto-indicador en la mayoría de las titulaciones donde

participa. Sin embargo, el empleo de este agente oxidante involucra algunas

desventajas prácticas. En primer lugar, es difícil obtener el reactivo completamente

puro; ya que generalmente ésta impurificado con dióxido de manganeso. Además,

las soluciones acuosas de este oxidante no son lo suficientemente estables en el

tiempo, debido a que las trazas de sustancias reductoras presentes en el agua

destilada/desionizada reducen al ion permanganato (MnO4 ) a dióxido de

manganeso (MnO2), el cual cataliza la auto-descomposición de la solución de

permanganato, por catálisis fotoquímica, en el transcurso del tiempo. Por esta

razón, se filtran las soluciones de permanganato de potasio a través de medios

filtrantes no reductores para eliminar el MnO2.

Queda claro que el permanganato de potasio no es un patrón primario, por

lo que se requiere estandarizar sus soluciones contra un patrón primario para

determinar con exactitud su concentración. Los patrones primarios, generalmente,

empleados para esta estandarización son: oxalato de sodio (Na2C2O4), yoduro de

potasio (KI), oxido arsenioso (As2O3), entre otros.

La reacción de oxidación-reducción que ocurra entre el ion permanganato y

el agente reductor que se desea determinar, puede ocurrir en medio ácido, neutro

o alcalino; estableciéndose de esta forma los dos equilibrios redox principales que

puede tener el ion permanganato:


77

Medio ácido: MnO4 + 8H+ + 5e– Mn2+ + 4H2O

Medio neutro y alcalino: MnO4 + 2H2O + 3e MnO2 + 4OH


78

PRÁCTICA Nº 3

DETERMINACIÓN DE CALCIO POR PERMANGANIMETRÍA

1. Objetivo General

Determinar la concentración de calcio, en tanto por ciento peso-volumen

(%p/v), en una muestra de alimento a través de una permanganimetría.



involucradas en la preparación de una solución de permanganato de potasio

(KMnO4).

2.2. Establecer la concentración de una solución de KMnO4 a través de su

estandarización con el patrón primario oxalato de sodio (Na2C2O4).

2.3. Determinar a través de una permanganimetría el contenido de calcio

presente en una solución de cenizas, obtenida a partir de una muestra de

alimento.








todos.


79

3.1. Preparación de una solución de permanganato de potasio (KMnO4)

aproximadamente 0,05N (0,01M). (Para medio ácido)

Fundamentos

El permanganato de potasio da origen a soluciones de tipo patrón

secundario y se ha mencionado con anterioridad, que estas soluciones deben ser

preparadas a través del método indirecto. Tomando en consideración algunas

medidas, se puede preparar una solución de KMnO4 en un tiempo razonablemente

rápido y de tal forma, que se garantice la estabilidad y concentración del reactivo;

como veremos a continuación.

Material a Utilizar


2. Espátula.





7. Mechero Meker

8. Rejilla para calentamiento

9. Trípode

10. Embudo de Buchner

11. Vidrio de reloj

12. Soporte para embudo

13. Soporte universal



1. KMnO4










80

Procedimiento

1. Pese ligeramente por exceso en un pesa sustancia o vidrio de reloj una

masa aproximada del reactivo (KMnO4) que le permita obtener, en un volumen de

1L, una concentración de KMnO4 0,05N (Para medio ácido). Para ello, debe

realizar el cálculo teórico de la masa de KMnO4 necesaria.

2. Mida con un cilindro graduado 1L de agua

destilada/desionizada, y con la misma, transfiera la

masa pesada de reactivo KMnO4 a un vaso de

precipitado de 2L. Ver figura adjunta.

3. Coloque el vaso de precipitado con el reactivo

disuelto en el trípode, tal como muestra la figura adjunta,

puede ayudarse con una varilla de vidrio para revolver la

mezcla y disolver restos del reactivo, tápelo con un vidrio de

reloj y sin sacar la varilla de vidrio proceda a calentar la

solución hasta ebullición.

4. Una vez que la solución llegue a ebullición, baje la intensidad de la llama

y permita una ebullición suave durante 30 minutos. El calentamiento de la solución

)(

º

LVsolución


PEq


eq

AtMoMMPEq

...


81

cataliza la oxidación de cualquier agente reductor presente en el medio y permite

aligerar la preparación, de lo contrario se tendría que esperar 6 o 7 días

aproximadamente para poder filtrar la solución.

5. Apague el mechero y permita que la solución permanezca tapada en

reposo hasta alcanzar la temperatura ambiente.

6. Filtre la solución fría a través de un embudo de

Buchner y recoja la solución filtrada de KMnO4 en el matraz

volumétrico de 1 L. Tal y como se muestra en la figura anexa.

7. Enrase la solución de permanganato de potasio con

agua destilada/desionizada, homogenice y transfiérala a un

frasco color ámbar. Donde permanecerá guardada en la

oscuridad hasta el momento de su estandarización.

3.2. Estandarización de una solución de permanganato de potasio

(KMnO4) con oxalato de sodio (Na2C2O4).

Fundamentos

La solución patrón secundario de KMnO4 puede ser estandarizada a través

del uso de Na2C2O4 anhidro como patrón primario, en medio ácido. El oxalato de

sodio reacciona con ácido sulfúrico, en medio acuoso, para generar ácido oxálico

muy poco ionizado (exceso de ácido sulfúrico); la estequiometría de la reacción

puede representarse como:

Na2C2O4 + H2SO4 H2C2O4 + Na2SO4


82

Posteriormente, ocurre una reacción de oxidación-reducción entre el ácido

oxálico y el ión permanganato (MnO4 ); este mecanismo de reacción es muy

complicado, ya que presupone la participación de especies intermediarias

transitorias del manganeso (IV) y (VI). Sin embargo, la reacción analítica redox

global de interés puede representarse como:

2 MnO4 + 5 H2C2O4 + 6 H+ 2 Mn2+ + 10 CO2 + 8 H2O

Donde el ion permanganato reacciona muy lentamente al principio de la

titulación, requiriéndose la catálisis térmica; a medida que la titulación prosigue la

presencia de ion manganeso (II) cataliza la reducción del ion permanganato y la

reacción se hace casi instantánea, esto se evidencia en la desaparición inmediata

del color púrpura del permanganato. Una vez alcanzado el punto estequiométrico

de la reacción redox; y al caer el primer exceso de la solución titulante de

permanganato, la mezcla de reacción queda teñida de color rosa pálido

determinando de esta manera el punto final de la titulación.

Material a Utilizar


2. Espátula.



7. Mechero Meker.

8. Rejilla para calentamiento.

9. Trípode

11. Vidrio de reloj



14. Bureta

15. Termómetro


1. Na2C2O4 anhidro

2. Solución de KMnO4

3. H2SO4










83

Procedimiento

1. Pese exactamente, al 0,1 mg, en un pesa sustancia o vidrio de reloj una

masa de 0,1500 g de Na2C2O4 anhidro, previamente secado en estufa a 110 C por

espacio de 1 hora y enfriado en desecador. Registre la masa en su cuaderno de

laboratorio.

Masa de N2C2O4= Y g

2. Mida con un cilindro graduado 250 mL

de agua destilada/desionizada, y con la misma,

transfiera la masa pesada del reactivo Na2C2O4 a

un vaso de precipitado de 500 mL, como muestra

la figura adjunta.

3. Mida con una pipeta serológica o de Mohr, con ayuda de

una pro-pipeta, 7 mL de ácido sulfúrico (H2SO4) concentrado, y

adiciónelo lentamente al vaso de precipitado que contiene a la

solución de oxalato de sodio, como se indica en la figura adjunta.

4. Coloque el vaso de precipitado con la solución en el

trípode, ayúdese con un termómetro para agitar la mezcla y

homogenizarla, mantenga el termómetro dentro de la solución;

de lo contrario perderá parte del agente reductor. La figura

anexa muestra el montaje.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10


84

5. Caliente la solución hasta alcanzar 80 C (método McBride), mientras

esto ocurre, cure y enrase una bureta de 50 mL con la solución de permanganato

de potasio (KMnO4) que será estandarizada; cuide de no dejar burbujas en la

punta de la bureta.

6. Adicione desde la bureta 40 mL de la solución de KMnO4 (método

Fowler-Brigth) a la solución reductora del vaso de precipitado mientras agita con el

termómetro esta última, cuide que la temperatura de la solución no baje de 70ºC,

si es necesario calentar nuevamente hágalo. La siguiente figura ilustra el

procedimiento.

(KMnO4)

7. Una vez que el color púrpura haya desaparecido, continúe revolviendo la

mezcla reaccionante y titulando, gota a gota, hasta la aparición del color rosado

pálido que señala el punto final de la titulación. Registre en su cuaderno de

laboratorio el volumen gastado de KMnO4.

Vg (KMnO4) = X mL

8. Calcule con los datos obtenidos y registrados a lo largo de esta actividad,

la concentración de la solución de permanganato de potasio (KMnO4). Rotule el

frasco ámbar, donde conserva esta solución, con la concentración y fechas en que

fue preparada y estandarizada la misma; guárdelo en un lugar oscuro y libre de

polvo.

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10


85

(semi-reacción reducción sin balanceo) H2C2O4 CO2

(semi-reacción oxidación sin balanceo) MnO4 Mn2+

3.3. Determinación de calcio en una muestra de alimento.

Fundamentos

La determinación de calcio por volumetría redox es un ejemplo de una

titulación donde la determinación del analito, calcio, no se realiza por reacción

directa entre el agente titulante (KMnO4) y el analito, sino a través de la reacción

del agente titulante y una especie reductora (C2O42 ) que es químicamente

equivalente al calcio. La muestra de alimento se somete a un tratamiento físico-

químico para la destrucción progresiva de la materia orgánica; luego del secado,

carbonización y calcinación de la muestra, se obtienen las cenizas contentivas de

una muestra representativa de los minerales presentes en el alimento. Estas

cenizas son disueltas convenientemente y una alícuota de su solución es

analizada. El calcio presente en la alícuota se precipita como oxalato de calcio

monohidratado (CaC2O4H2O), se hace reaccionar con ácido sulfúrico, y su

producto se titula contra el agente oxidante permanganato de potasio hasta el

punto final.

)(

º

LV


PEq


eq

AtMoMMPEq

...


reductorreductoroxidanteoxidante VNVN


86

Material a Utilizar

1. Pipeta volumétrica 25 mL



4. Mechero Meker.


6. Trípode

7. Vidrio de reloj



10. Bureta

11. Termómetro

12. Embudo cuantitativo.

13. Soporte para embudo.

14. Papel de filtro cuantitativo.


1. Solución de cenizas

2. Solución de KMnO4 estandarizada

3. H2SO4

4. (NH4)2C2O4 al 3,5 % p/v.

5. Rojo de metilo

6. NH4OH 0,5 N.









Procedimiento

1. Transfiera, con una pipeta volumétrica y usando pro-pipeta, 25 mL de la

solución de cenizas (muestra) a un vaso de precipitado de 250 mL.

2. Diluya la muestra hasta 50 mL con agua destilada/desionizada.

3. Caliente la solución de la muestra hasta

ebullición, retírela de la llama y agregue

lentamente desde una pipeta 10 mL de NH4C2O4

al 3,5% p/v. Tal como se muestra en la figura

anexa.


87

4. Agregue a la solución de la muestra, aún caliente, dos (2) gotas del

indicador visual ácido-base rojo de metilo al 0,02% p/v; si la solución se torna roja

adicione, gota a gota, desde un frasco gotero, solución de NH4OH 0,5 N hasta el

cambio de color de la solución a amarillo.

5. Caliente nuevamente la solución de la muestra y permita que alcance la

ebullición; luego de 3 minutos retírela de la llama y déjela reposar, tapada con un

vidrio de reloj, durante 12 horas, tal como se muestra en la figura anexa.

6. Separe cuantitativamente el precipitado de oxalato de calcio formado

filtrando la solución madre a través de un papel de filtro cuantitativo (A); lave al

precipitado, consecutivamente, con 3 porciones aproximadas de 7 mL de agua

destilada/desionizada (B). Para ello, lave con cada porción de agua el vaso de

precipitado donde se llevo a cabo la precipitación, y posteriormente vierta el

lavado sobre el precipitado en el papel de filtro (C), asegurándose de transvasar

todo el precipitado al papel de filtro.

(C)

(A)

(B)


88

7. Coloque el papel de filtro (con el

precipitado) en el mismo vaso de

precipitado en el que se realizó la

precipitación; y adicione desde una pipeta

volumétrica 10 mL de solución de H2SO4

al 7,7 % v/v, seguido de 50 mL de agua

destilada/desionizada; la figura adjunta

ilustra el proceso.

8. Caliente la solución hasta alcanzar 80 C (método

McBride), mientras esto ocurre, cure y enrase una bureta de 50

mL con la solución de permanganato de potasio (KMnO4)

estandarizada; cuide de no dejar burbujas en la punta de la

bureta.

9. Retire la solución de la llama una vez alcance la temperatura señalada; y

titúlela con la solución de KMnO4 estandarizada, agitando con el termómetro la

solución, y cuidando que la temperatura no baje de 70ºC. Tal como se muestra en

la siguiente figura.

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10

9

8

7

10


89

10. Continúe revolviendo la mezcla reaccionante y titulando, hasta la

aparición del color rosado pálido que señala el punto final de la titulación. Registre

en su cuaderno de laboratorio el volumen gastado de KMnO4 estándar.

Vg (KMnO4) = X mL

11. Calcule con los datos obtenidos la concentración de Calcio (Ca2+), en

tanto por ciento peso-volumen (%p/v).

(semi-reacción reducción sin balanceo) H2C2O4 CO2

(semi-reacción oxidación sin balanceo) MnO4 Mn2+




conocimientos adquiridos en el desarrollo de las actividades realizadas (3.1, 3.2 y

3.3).

5. Cuestionario

1. Defina y ejemplifique:

a. Agente Oxidante

b. Agente Reductor

2. ¿Qué condiciones deben cumplir los agentes oxidantes, o reductores,

para ser seleccionados para una volumetría redox?

3. ¿Qué tipo de indicadores emplea la volumetría redox para señalar el

punto estequiométrico en una titulación?

100/%22

muestra

Caoxidanteoxidante

V

PEqVNCavp

eq

AtMPEq Ca

Ca

2

2

.


90

4. Escriba algunas ventajas y desventajas del uso de KMnO4 como agente

titulante.

5. Escriba los dos equilibrios químicos redox principales que puede tener el

ion permanganato (MnO4 ).

6. Describa la preparación de 1 L de solución de KMnO4 0,25 N, que será

empleada como agente titulante en medio ácido. El reactivo tiene una pureza del

99% y su masa molar es de 158,04 g/mol.

7. Balancee el siguiente sistema redox global en medio ácido:

MnO4 + C2O42 Mn2+ + CO2








COMISIÓN VENEZOLANA DE NORMAS INDUSTRIALES. (1982).

Determinación de Calcio. Alimentos. Fondo Normas. COVENIN 1178-82. Caracas

(Venezuela).

Vogel Arthur I. (1960). Química Analítica Cuantitativa (Teoría y Práctica).

(2a Ed.). Editorial Kapelusz. Buenos Aires (Argentina).


91

IV.3. VOLUMETRÍA DE PRECIPITACIÓN

La volumetría de precipitación involucra a todos aquellos métodos de

titulación que se fundamentan en las reacciones químicas de formación de

compuestos poco solubles, precipitados. A pesar que se conocen muchos

sistemas químicos capaces de reaccionar para producir precipitados, la volumetría

de precipitación ha encontrado menor aplicación que la volumetría de

neutralización ácido-base y redox. Esto obedece, principalmente, a las

condiciones que deben satisfacer estos sistemas químicos reactivos para poder

ser considerados punto de partida de una volumetría de precipitación. Las

condiciones mínimas que deben cumplir estos sistemas son:

1.- El precipitado formado en el curso de reacción debe ser prácticamente

insoluble, es decir, debe tener una solubilidad molar (mol/L) baja.

2.- La reacción de precipitación debe ocurrir con suficiente rapidez, de esta

manera se mejora el reconocimiento del punto final. Además, si son rápidos; tanto

la velocidad de reacción entre el agente precipitante y la especie química que se

desea precipitar, así como el equilibrio de solubilidad entre el precipitado y los

iones en solución que lo conforman, se podrá seguir el progreso de la titulación de

manera más exacta.

3.- Los resultados de la titulación no deben ser afectados de manera notoria

por fenómenos de coprecipitación (adsorción, inclusión iso y no isomórfica,

oclusión). Es decir, la reacción de precipitación debe transcurrir de forma

cuantitativa y con una relación estequiométrica bien definida entre el agente

precipitante y la especie a ser precipitada; de esta manera se puede tener la

certeza de que el sólido obtenido tiene una pureza muy cercana al 100%.

4.- Por último, debe existir una forma sencilla y cómoda de establecer el

punto estequiométrico en la reacción entre el agente precipitante y la especie que

se precipita.

Al igual que en las volumetrías de neutralización ácido-base y de oxidación-

reducción, las volumetrías de precipitación se pueden clasificar en base a la


92

especie química empleada como agente titulante o agente precipitante; así es

como encontramos, por ejemplo, entre otras:

Argentometrías: Volumetrías de precipitación que emplean al catión plata

(Ag+) como agente precipitante. Este ion se incorpora a la solución generalmente

como una sal de nitrato de plata (AgNO3).

Mercurometrías: Volumetrías de precipitación que emplean a los cationes

Hg+1 y Hg+2 como agentes precipitantes. Estos iones son introducidos al medio de

reacción en forma de sales de nitrato mercurioso [Hg2(NO3)2] y cloruro mercúrico

(HgCl2), respectivamente.

La tabla que se presenta a continuación muestra un resumen de los

métodos de precipitación más empleados y sus aplicaciones.

Tabla 5. Métodos Volumétricos de Precipitación (Fuente: Skoog and West, 1970)

Reactivo

Precipitante

Elemento

Determinado

Indicación Punto

Final Notas

AgNO3 AsO43, Br , I ,

CNO , SCN

Volhard – Alumbre

Férrico

----------------------

AgNO3 CrO4

2, S

2, Cl ,

PO43

CO32, CN , C2O4

2

Volhard – Alumbre

Férrico

Es preciso separar la sal de

plata precipitada antes de

valorar por retroceso el exceso

de plata

AgNO3 BH4 Volhard – Modificado

Fundamento: valoración del

exceso de plata después de:

BH4 + 8Ag+ + 8OH

8Ag + H2BO3 + 5H2O

AgNO3 Epóxido Volhard – Alumbre

Férrico

Fundamento: valoración del

exceso de Cl después de

hidrohalogenación

AgNO3 K+

Volhard – Modificado

Fundamento: precipitación de

K+ con exceso conocido de

B(C6H5)4 , adición de un

exceso de Ag+ que precipita Ag

B(C6H5)4 y valoración por

retroceso de este exceso.

AgNO3 Cl , Br Mohr – K2CrO4 ---------------------

AgNO3 I Punto claro ---------------------


93

Continuación tabla 5.

AgNO3 SeO3

2, Br , I ,

Cl

Fajans – Indicadores

de Adsorción ------------------------

AgNO3 V(OH)4

+, ácidos

grasos, mercaptanos Electroanalítico Valoración directa con Ag

+

K4Fe(CN)6 Zn, In, Ga, Ag, Co,

Ni, Mn, Hg(II)

Difenilamina

electroanalítico o iodo-

almidón

electroanalítico

Valoración inversa también

posible.

Hg2(NO3)2 Fe(CN)63, Br , Cl

Difenilcarbazona

electroanalítico Valorar en alcohol al 20%

HgCl2 I Yodo-almidón

Pb(NO3)2 SO42


de Adsorción Indicador: Eritrosina B

Pb(OAc)2 PO43, C2O4

2


de Adsorción

Dibromofluoresceína para

fosfatos; fluoresceína para

oxalatos

Th(NO3)4 F , C2O42 Fajans – Indicadores

de Adsorción Alizarinsulfato sódico para F y

rojo de alizarina para C2O42.

Por los momentos, son de nuestro especial interés los métodos

argentométricos (AgNO3), por ser éstos los más utilizados en la determinación de

haluros en relación a los demás métodos de precipitación.

Las curvas de titulación en volumetría de precipitación son una

representación gráfica de la concentración de la especie titulada o del titulante,

expresada en concentración molar [A] o pA, en función del volumen gastado de la

especie titulante (figura 8). Estas curvas al igual que las curvas de otros métodos

volumétricos nos proporcionan, a través de cálculos teóricos o datos

experimentales, las variaciones que experimentan las concentraciones de las

especies reaccionantes durante el transcurso de la titulación; sirviendo de esta

manera como un herramienta valiosa para determinar si una especie química es

titulable, o no, a través de un método volumétrico particular. En la volumetría de

precipitación existen dos factores importantes que afectan la forma de la curva de

titulación. El primero de ellos es la concentración de las especies reaccionantes,

mientras mayor sea la concentración de los reaccionantes, mayor será el salto

reflejado en la curva de titulación en el eje relacionado con la concentración ([A] o


94

pA) de la especie medida (figura 11-A). El segundo factor se refiere a la

cuantitatividad de la reacción de precipitación; es decir, que tan desplazado se

encuentra el equilibrio hacia la formación del precipitado. En lo referente a este

factor encontramos un comportamiento inverso, mientras más soluble es el

precipitado formado (Kps muy grande) menor es el salto de la curva de titulación

en las cercanías del punto de equivalencia. (figura 11-B).

(A) (B)

Figura 11. Factores que afectan la curva de titulación en volumetría de precipitación. (A)Curva teórica de valoración del ion cloruro a diferentes concentraciones con ion

plata. (B)Curva de valoración de varios aniones con ion plata. Representación de los valores de pAg , agregado a 50 mL de una solución en la que la concentración del anión es 0,1 M. (Fuente: del Skoog D. and West D., 1970)

Existen varios métodos para establecer el punto final en una volumetría de

precipitación, todos ellos tienen como objeto señalar, en el mejor de los casos,

exactamente el punto de equivalencia teórico entre los reaccionantes, o al menos

el punto más cercano a éste. El primer método para establecer el punto final en

volumetría de precipitación, fue establecido por Gay-Lussac (1832); el mismo se

conoce como el método de igual enturbiamiento. Este método es muy exacto, pero

requieren de mucha pericia y laboriosidad; por esta razón hoy día no es empleado,

aunque resulta una alternativa para aquellos laboratorios que no disponen de

reactivos específicos (indicadores).


95

Luego tenemos el uso de indicadores externos, los cuales se emplean fuera

de la solución estudiada, en placas de toque; estos indicadores no introducen

errores significativos en la titulación, aunque sólo se recomienda su uso en

aquellos casos en los que no se disponga de indicadores internos.

Por otra parte, se encuentra los indicadores internos; éstos son

compuestos orgánicos e inorgánicos que en solución pueden formar un complejo

coloreado soluble que imparte color a la solución, o un precipitado coloreado que

se produce con el primer exceso de la solución titulante. Estos indicadores,

también pueden presentarse en forma de un complejo coloreado que se adsorbe

sobre la superficie del precipitado coloidal principal, por efecto de atracción

electrostática impartiendo de esta manera un color al precipitado.

Si la reacción de precipitación va acompañada del consumo o liberación de

iones hidronios o hidróxidos, o en los casos en que el agente precipitante es un

ácido o una base, el punto final puede detectarse a través de un indicador ácido-

base. Análogamente, en los casos en los que el agente precipitante posea

propiedades oxidantes o reductoras, se pueden emplear indicadores redox.

Todos los métodos mencionados hasta el momento pertenecen a los

procedimientos visuales para la determinación del punto final. Por último, y no

menos importante, se ha encontrado el uso de potenciómetros, conductímetros, y

amperímetros para determinar el punto final de una titulación de precipitación.

Enmarcados en el análisis argentométrico, se estudiarán dos métodos para

la determinación de punto final con indicadores visuales internos: Mohr y Volhard.


96

PRÁCTICA Nº 4

DETERMINACIÓN DE CLORUROS POR EL MÉTODO DE MOHR

1. Objetivo General

Establecer la concentración de cloruros solubles presentes en una

muestra sintética.



involucradas en la preparación de una solución tipo patrón primario de nitrato de

plata (AgNO3).

2.2. Determinar la concentración de cloruros solubles, en tanto por ciento

peso-volumen (%p/v), por argentometría con indicador visual interno de K2CrO4.








todos.

3.1. Preparación de una solución tipo patrón primario de nitrato de

plata (AgNO3) 0,1N.

Fundamento

El nitrato de plata es un reactivo que puede adquirirse con un alto grado de

pureza (99,8-100,5%), además de encontrarse en ampollas comerciales listas

para su dilución, a 1 o 4 L, y obtener concentraciones que oscilan entre 0,1 y 0,25

N. Este reactivo por reunir las características de un patrón primario debe


97

prepararse, a partir de su sal sólida, a través del método directo. Considerando el

costo del reactivo, y por supuesto, la exactitud de los resultados analíticos, se

deben tomar ciertas medidas preventivas para conservar en buenas condiciones,

tanto el reactivo sólido como sus soluciones; ya que ambos son susceptibles a la

luz, el polvo y las materias orgánicas, produciéndose como resultado de su

interacción la reducción del ion plata (Ag+) a plata metálica (Ag ).

Material a Utilizar


2. Espátula.

3. Pesa-sustancia.




6. Vidrio de reloj

7. ganchos de vidrio

8. Estufa


1. Hidróxido de sodio

2. Ácido clorhídrico Titrisol

3. Fenolftaleína









Procedimiento

1. Pese ligeramente por exceso en un pesa-sustancia, limpio y seco, una

masa aproximada del reactivo (AgNO3) que le permita obtener, en 1 L de solución,

una concentración de AgNO3 0,1N. Para ello, debe realizar el cálculo teórico de la

masa de AgNO3 necesaria.

)(

º

LV


PEq


eq

AtMoMMPEq

...


98

2. Coloque el pesa-sustancia, contentivo del reactivo, dentro de un vaso de

precipitado y tápelo con un vidrio de reloj, colocando tres ganchos de vidrio para

permitir la salida de vapores. Tal como se ilustra en la figura mostrada a

continuación:

3. Introduzca el conjunto (vaso de precipitado-pesa-sustancia) en una

estufa pre-calentada a 110ºC, por periodo de 1 hora.

4. Saque el conjunto de la estufa, tomando las medidas apropiadas para

manipulación de objetos calientes, y déjelo enfriar por varios minutos; luego

introduzca el pesa-sustancia con el reactivo en un desecador por espacio de 45

minutos.

5. Pese, con precisión de 1 mg, en un pesa-sustancia la masa exacta

(según cálculo anterior), que requiere para la preparación de la solución patrón

primario de AgNO3 0,1 N.

6. Transfiera la masa pesada a un matraz aforado de

1 L, con ayuda de un embudo cuantitativo de

cuello largo, procurando no tocar el pesa-

sustancia con los dedos desnudos. (Utilice

tiras de papel, ver ilustración)


99

7. Disuelva el AgNO3 en el embudo, empleando para ello una

piseta con agua destilada/desionizada. Lave bien el embudo

antes de retirarlo, así como el cuello del matraz; tal como se

muestra en la figura adjunta.

8. Disuelva completamente la masa de AgNO3 transferida antes de enrasar;

para ello revuelva bien la solución y adicione, sólo, el volumen mínimo requerido

de agua destilada/desionizada. Luego proceda a enrasar y homogenizar bien la

solución, por inversión del matraz aforado. Y finalmente, transfiera la solución a un

frasco limpio rotulado, para su almacenamiento en un lugar protegida de la luz.

3.2. Determinación de la concentración de cloruros solubles en una

muestra sintética.

Fundamentos

El método de Mohr es una excelente ejemplificación de una argentometría

en la cual el punto final de la titulación es señalado por la aparición, en el seno de

la mezcla reaccionante, de un segundo precipitado coloreado. Este método se

fundamenta en la determinación directa de iones cloruros, a través del uso de

nitrato de plata como agente precipitante (titulante); la reacción cuantitativa

obedece a la siguiente estequiometría:

Ag + + Cl AgCl (s) (color blanco)

El punto final en el método de Mohr se observa por adición del indicador

interno visual cromato de potasio (K2CrO4); este indicador reacciona, una vez


100

precipitados todos los iones cloruros, con el primer exceso de nitrato de plata para

formar un segundo precipitado de cromato de plata de color pardo – rojizo, según

la estequiometría:

2 Ag + + CrO4

2 Ag2CrO4 (s) (color pardo – rojizo)

En el método de Mohr existen varios factores importantes que pueden

afectar la veracidad de los resultados, estos son:

1.- El pH de la muestra a analizar

Si la muestra es ácida (pH<6,5), el punto final de la valoración puede

verse afectado por la formación de HCrO4 , según la siguiente reacción:

2 H+ + 2 CrO42 2 HCrO4

En caso de tener una muestra ácida, debe neutralizarse con una

solución de carbonato de calcio, bicarbonato de sodio o bórax (libres de cloruros).

Si la muestra es fuertemente básica (pH > 10,5), se produce hidróxido de plata con

posterior formación de su oxido (Ag2O) de color pardo oscuro, según la siguiente

estequiometría:

2 Ag + + 2 OH 2 AgOH(s) Ag2O(s) + H2O

En caso de tener una muestra alcalina, debe neutralizarse con una

solución de ácido nítrico libre de cloruros, utilizando un indicador visual ácido-base

como la fenolftaleína o el rojo de fenol, para señalar la neutralización.

2.- Cantidad y concentración del indicador interno

La concentración de iones cromato, CrO42 , en la solución que se titula

debe estar comprendida entre 3x10 3 y 5x10 3 mol/L, para un volumen final de

solución titulada comprendido entre 50 y 100 mL; para asegurar de esta forma el

rango de concentración requerida del ion cromato en el punto final.


101

3.- La presencia de sales y cationes

En la determinación de cloruros por el método de Mohr la presencia de

sales como: fosfatos, sulfitos, y arseniatos interfieren en la titulación; ya que

reaccionan con el nitrato de plata, para formar precipitados, produciendo un mayor

gasto del titulante.

De igual manera, la presencia de cationes como: Ba2+, Pb2+ y Bi3+,

interfieren; ya que forman precipitados con el ion cromato del indicador,

requiriéndose mayor cantidad del titulante para señalar el punto final.

4. Temperatura

Aumentos de temperatura solubilizan al precipitado Ag2CrO4, lo cual

impide la observación del punto final una vez alcanzado el punto estequiométrico;

esto trae como consecuencia resultados altos en la determinación.

Material a Utilizar

1. Pipeta volumétrica 10 mL




5. Bureta


7. Cilindro graduado.


1. Solución patrón primario de AgNO3 0,1 N.

2. Solución de HNO3 0,1 N.

3. Solución de NaHCO3 0,1 N.

4. Solución indicadora de K2CrO4 al 5% p/v.

5. Solución indicadora ácido-base de fenolftaleína.

6. CaCO3










102

Procedimiento

1. Coloque en dos (2) matraces Erlenmeyer 80 mL de agua

destilada/desionizada y vierta en cada uno de ellos 1 mL de la solución indicadora

(K2CrO4) al 5 % p/v.

2. Introduzca en cada matraz Erlenmeyer 300 mg de CaCO3 sólido

pulverizado, esto simulará el precipitado de AgCl . Conserve una de estas

soluciones como testigo para comparar el color antes del punto final.

3. Cure la bureta, limpia, con una pequeña porción (5mL) de solución de

AgNO3 estándar. Enrase la misma hasta 2 mL después de la última graduación del

instrumento. Cuide de no dejar burbujas de aire atrapadas en la punta de la

bureta.

4. Titule con la solución estándar el segundo matraz Erlenmeyer, gota a

gota, hasta la aparición del precipitado color rojo-pardo de Ag2CrO4. Registre en

su cuaderno de laboratorio este volumen de solución titulante de AgNO3 estándar,

como volumen del blanco o testigo. Conserve la solución como referencia del color

para el punto final de la titulación. Recuerde emplear la técnica correcta para la

titulación, observe la figura.

Vblanco (AgNO3) = X mL

5. Cure una pipeta volumétrica de 10 mL con una pequeña porción (3mL)

de la solución de muestra, posteriormente transfiera 10 mL de la muestra sintética

a los tres (3) matraces Erlenmeyer limpios de 250 mL.


103

6. Determine, cualitativamente, el pH de las muestras. Para ello, agregue 2

gotas de fenolftaleína, y dependiendo de su color realice la neutralización de la

siguiente forma: Con solución 0,1 N de bicarbonato de sodio (NaHCO3) si la

muestra es ácida, o con solución de ácido nítrico (HNO3) 0,1 N si la muestra es

alcalina.

7. Agregue a cada matraz, una vez ajustado el pH de las muestras, 1 ml de

cromato de potasio (K2CrO4) al 5% p/v.

8. Enrase la bureta con la solución estándar de AgNO3 0,1 N. Cuide de no

dejar burbujas de aire atrapadas en la punta de la bureta.

9. Titule con la solución estándar y agitación

permanente, cada muestra, hasta la aparición del precipitado

color rojo-pardo de Ag2CrO4. Registre en su cuaderno de

laboratorio estos volúmenes de solución titulante de AgNO3

estándar. (Puede colocar un fondo blanco, hoja de papel,

para ver con mayor claridad el cambio de color de la

solución).

V1 (AgNO3) = X mL

V2 (AgNO3) = Y mL

V3 (AgNO3) = Z mL

10. Calcule, con los volúmenes obtenidos, la concentración de cloruros

solubles presente en la muestra analizada, expresando esta concentración en

tanto por ciento peso-volumen (%p/v).


104

4. Post-Laboratorio




5. Cuestionario

1. ¿Qué es una argentometría?

2. ¿Cuáles son las condiciones mínimo que deben cumplir los sistemas

reactivos para ser empleados en volumetría de precipitación?

3. ¿Qué factores afectan la curva de titulación en una volumetría de

precipitación? Explique.

4. Describa los diferentes métodos empleados para señalar el punto

estequiométrico en una volumetría de precipitación.

5. Describa la preparación de 250 mL de una solución de K2CrO4 al 5% p/v.

6. Describa la preparación de 200 mL de una solución 0,2 N en AgNO3, a

partir del reactivo sólido con una pureza de 99,7% y una masa molar de 169,87

g/mol.

7. ¿En qué consiste el método de Mohr?

8. ¿Qué factores pueden afectar los resultados en el método de Mohr?

Explique.

100)(

/% 33

muestra

ClblancoAgNOAgNO

V

PEqVVNClvp

eq

AtMPEq Cl

Cl

.



105

6. Referencias Bibliográfícas









Fischer Robert B. y Dennos G. Peters. (1970). Análisis Químico

Cuantitativo. (3a Ed.). Editorial Interamericana. Trad. Toral M. Teresa. México D.

F. (México).


106

PRÁCTICA Nº 5

DETERMINACIÓN INDIRECTA DE CLORUROS POR EL MÉTODO DE

VOLHARD

1. Objetivo General

Establecer la concentración de cloruros solubles presentes en una

muestra sintética.



involucradas en la preparación y estandarización de una solución tipo patrón de

tiocianato de potasio (KSCN).

2.2. Determinar la concentración de cloruros solubles, en tanto por ciento

peso-volumen (%p/v), por argentometría con indicador visual interno de alumbre

férrico [Fe(NH4)(SO4)212H2O].








todos.


107

3.1. Preparación y estandarización de una solución de tiocianato de

potasio (KSCN) 0,1N.

Fundamentos

Por su naturaleza el tiocianato de potasio no puede considerarse un

reactivo tipo patrón primario; por lo cual, las soluciones preparadas de este

reactivo por el método indirecto, deben ser estandarizadas a través del uso de un

reactivo patrón primario, como el nitrato de plata (AgNO3).

Material a Utilizar


2. Espátula.

3. Vaso de precipitado 250 mL

3. Matraz Volumétrico 1 L


5. Varilla de vidrio.


7. Bureta 25 mL.

8. Matraz Erlenmeyer 250 mL

9. Pipeta volumétrica.

10. Pro-pipeta.

11. Soporte Universal.



1. KSCN grado analítico

2. AgNO3 0,1 N

3. Fe(NH4)(SO4)212H2O solución Saturada en HNO3 1M.

4. HNO3 1 y 6 M.









Procedimiento

1. Pese en un vaso de precipitado, limpio y seco, una masa aproximada del

reactivo (KSCN) que le permita obtener, en 1 L de solución, una concentración de

KSCN 0,1 N. Para ello, debe realizar previamente el cálculo teórico de la masa

requerida de KSCN.


108

2. Disuelva el reactivo, en el interior del vaso de precipitado, con una

porción de agua destilada/desionizada, y transfiéralo posteriormente al matraz

volumétrico empleando para ello una varilla de vidrio y un embudo cuantitativo

cuello largo. Lave bien, el vaso de precipitado, la varilla y el embudo antes de

retirarlo.

3. Afore la solución del matraz, tápelo y homogenice por agitación e

inversión del mismo.

4. Prepare una solución saturada de Fe(NH4)(SO4)212H2O en HNO3 1M.

Para ello, prepare 50 mL de HNO3 1M, y disuelva la máxima cantidad posible de la

sal férrica. Luego filtre la solución a través de papel cuantitativo y guárdela hasta

el momento de uso.

5. Prepare 100 mL de solución de HNO3 6 M.

)(

º

LV


PEq


eq

AtMoMMPEq

...


109

6. Estandarice por triplicado la solución de KSCN preparada. Para ello,

tome tres alícuotas de 15 mL, cada una, de solución 0,1 N de AgNO3 tipo patrón

primario y transfiéralas a tres (3) matraces Erlenmeyer. (La preparación de la

solución tipo patrón primario de AgNO3 0,1 N se explica en la práctica Nº 4,

actividad 3.1).

7. Cure la bureta con una pequeña porción (10 mL) de solución de KSCN

preparada y enrase la misma. Cuide de no dejar burbujas de aire atrapadas en la

punta de la bureta.

8. Adicione a cada matraz Erlenmeyer, sólo en el momento en que se

disponga a titular, 3 mL de HNO3 6 M, 1 mL de la solución indicadora saturada de

alumbre férrico y 10 mL de agua destilada/desionizada.

9. Titule la solución manteniendo una agitación continua,

hasta el momento en que un color rojo pardo débil aparezca de

forma permanente; este instante señala el punto final. Registre

en su cuaderno de laboratorio el volumen gastado de la

solución de KSCN. Recuerde que tiene que repetir este


Vg (KSCN) = a mL, Vg (KSCN) = b mL y Vg(KSCN) = c mL

10. Calcule la concentración de la solución de KSCN que preparó, a través

de los volúmenes gastados de solución de KSCN, y la concentración y volumen de

la solución tipo patrón primario. Rotule el recipiente que contendrá a la solución de


110

KSCN, la cual servirá como solución tipo patrón secundario o estándar para las

demás actividades.

3.2. Determinación de la concentración de cloruros solubles en una

muestra sintética.

Fundamentos

El método de Volhard se fundamenta en el análisis volumétrico indirecto de

haluros solubles, en este caso particular cloruros. La titulación emplea la

formación de complejos solubles estables de Fe3+ intensamente coloreados, para

destacar de forma apropiada el punto final de la misma; de estos complejos se

reconoce como principal responsable del color rojo pardo que señala el punto final

al [Fe(SCN)]2+. La aplicación que tiene el método de Volhard en la determinación

de haluros, en comparación con Mohr, es más amplia; esto se debe

principalmente a que el primero está menos interferido que el segundo. En este

sentido, las restricciones relacionadas con la acidez del medio reaccionante en

Mohr (6,5<pH<10), en Volhard quedan simplificadas por la presencia de un medio

netamente ácido que lejos de perjudicar a la reacción principal (titulado-titulante),

la favorece con resultados más precisos al evitar la hidrólisis del Fe3+. Por otra

parte, sólo interfieren en la titulación sales de mercurio, fuertes oxidantes y F ; ya

que los primeros precipitan y oxidan al ion SCN , respectivamente, y el último

quela o acompleja al Fe3+. Durante el desarrollo del método de Volhard se

formaran dos precipitados con distintas características de solubilidad; el primero

de ellos, entre el agente precipitante AgNO3 y el analito (ion cloruro), obedece a la

siguiente estequiometría de reacción:


oprecipitadoprecipitadteprecipiteprecipi VNVN tantan


111

Ag+ + Cl AgCl (s) (color blanco)

Esta precipitación se lleva a cabo en presencia de un exceso del agente

precipitante AgNO3, para asegurar la separación cuantitativa del ion cloruro del

seno de la solución y disminuir la solubilidad de precipitado (AgCl(s)). El segundo

precipitado, es el producto de la reacción entre el exceso del primer agente

precipitante (AgNO3) y la solución estándar de KSCN, la cual contiene al segundo

ion precipitante, SCN . Esta reacción sigue la estequiometría:

Ag+exceso + SCN AgSCN (s) (color blanco)

Este segundo precipitado, tiene la particularidad de presentar una menor

solubilidad que el primero (KpsAgSCN = 1x10 12, KpsAgCl = 1x10 10). Esto hecho

incide en dos aspectos importantes en la titulación, los cuales pueden conllevar a

errores de titulación por exceso o sobre-titulación de la solución. El primer

aspecto, está relacionado con la etapa de retro titulación o titulación inversa del

exceso del primer agente precipitante (AgNO3) con el segundo ion precipitante

SCN , en presencia del precipitado AgCl (s). En función del valor de sus Kps, se

puede predecir que habrá metátesis (conversión) del precipitado AgCl (s) por la

adición del ion SCN al medio de reacción. Esto obedece a la siguiente

estequiometría:

AgCl (s) + SCN AgSCN (s) + Cl

El segundo aspecto, compromete la nitidez del punto final en la retro

titulación, ya que el primer exceso de ion SCN que reacciona con el indicador

Fe3+ para formar el complejo que señala la culminación de la titulación, se ve

comprometido con la formación del precipitado AgSCN (s), según la

estequiometría:

[Fe(SCN)]2+ + AgCl (s) Fe3+ + Cl + AgSCN (s)

Estos inconvenientes pueden evitarse filtrando al precipitado de AgCl (s),

previamente a la titulación del exceso de Ag+ con SCN .


112

Material a Utilizar

1. Pipeta volumétrica.



4. Soporte universal.


6. Bureta.

7. Matraz Erlenmeyer.

8. Embudo cuantitativo cuello largo.

9. Papel de filtro cuantitativo.

10. Varilla de vidrio.



1. Solución tipo patrón primario de AgNO3 0,1 N.

2. Solución de KSCN 0,1 N.

3. Solución de HNO3 1 y 6 N.

4. Solución saturada indicadora de Fe(NH4)(SO4)212H2O









Procedimiento

1. Cure una pipeta volumétrica de 10 mL con una

pequeña porción (3mL) de la solución de muestra,

posteriormente transfiera 10 mL de la muestra sintética a los

tres (3) vasos de precipitado limpios de 250 mL.

2. Adicione 5 mL de HNO3 6 N a cada vaso de

precipitado.

3. Adicione lentamente, desde una bureta, a cada vaso de precipitado 50

mL de la solución tipo patrón primario de AgNO3 0,1 N. Mantenga el vaso de

precipitado en movimiento circular suave mientras realiza la adición.


113

4. Prepare un sistema de filtración por gravedad y

emplee como recipiente recolector un matraz Erlenmeyer

limpio de 500 mL. Debe disponer de 1 matraz Erlenmeyer y

1 embudo para cada muestra.

5. Filtre el precipitado coagulado de AgCl(s), recordando

las distintas etapas involucradas en la filtración: decantación,

lavado y transvase. Deben ser realizados 5 lavados con

porciones de 10 mL de la solución de HNO3 1 N. Cada lavado

debe pasarse por el papel de filtro y ser recolectado en el

mismo matraz Erlenmeyer, a fin de recuperar cuantitativamente

el exceso adicionado de AgNO3.

6. Adicione posteriormente, al líquido filtrado y los lavados, 4 mL de la

solución indicadora interna de alumbre férrico y homogenice removiendo

suavemente el matraz.

7. Titule esta solución con el KSCN 0,1 N estandarizado en

la actividad anterior. Recuerde mantener una agitación continua,

el color rojo pardo desaparecerá al principio rápidamente,

continúe la titulación hasta que observe que el color desaparece

relativamente despacio; en ese instante habrá alcanzado el punto

final. Registre en su cuaderno de laboratorio el volumen gastado

de la solución de KSCN. Recuerde hacerlo por triplicado

Vg (KSCN) = a mL, Vg (KSCN) = b mL y Vg(KSCN) = c mL


114

8. Calcule la concentración de cloruros presente en la muestra, a través de

los volúmenes gastados de solución de KSCN estándar, el volumen adicionado de

la solución tipo patrón de AgNO3 y el volumen de la muestra utilizado. Exprese los

resultados en tanto por ciento peso-volumen (%p/v) de cloruros en la muestra.

4. Post-Laboratorio




5. Cuestionario

1. Describa el fundamento del método de Volhard.

2. ¿Cuáles son las ventajas que presenta el método de Volhard con

respecto al método de Mohr para la determinación de haluros?

3. ¿Qué indicador emplea el método de Volhard para señalar el punto

estequiométrico?

4. ¿Qué complicación surge en el método de Volhard, si se lleva a cabo la

titulación inversa del ion Ag+, en exceso, en presencia del precipitado AgCl?

5. Describa la preparación de 500 mL de una solución de KSCN 0,25 N, a

partir del reactivo sólido con una pureza 99% y una masa molar 97,18 g/mol.

AgSCNAgCltotales AgesEquivalentnAgesEquivalentnAgesEquivalentn ººº

ClesEquivalentnAgesEquivalentn AgCl ºº

100º

/%muestra

Cl

V

PEqClesEquivalentnClvp

eq

AtMPEq Cl

Cl

.


115








F. (México).


116

V. ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO

El análisis químico gravimétrico esta enmarca dentro del análisis químico

clásico cuantitativo y tiene como propósito principal determinar las cantidades

relativas de un elemento, radical o compuesto que se encuentra presente en una

muestra, a través de la transformación de este elemento, radical o compuesto en

una nueva especie química de proporción bien definida que puede ser pesada. Al

igual que los métodos volumétricos, los gravimétricos también pueden ser

clasificados; esta clasificación obedece principalmente al procedimiento empleado

para llevar a cabo la separación del analito, o su derivado, de la matriz. Así

encontra: 1) Análisis gravimétrico por precipitación y, 2) Análisis gravimétrico por

volatilización. Los análisis basados en volatilización son menos aplicados, ya que

necesitan que el analito o su derivado sean volátiles para poder ser extraídos de la

matriz. Estos métodos por volatilización a su vez pueden ser directos o indirectos,

en los primeros el analito volatilizado se recolecta en una especie absorbente,

previamente pesada, por el aumento de la masa de la especie absorbente se

determina la cantidad de analito presente en la muestra. En los métodos indirectos

el analito se volatiliza de una porción pesada de la muestra, y por diferencia de

masa se obtiene la cantidad de analito.

Los métodos que se estudiarán en este manual se basan en el análisis

gravimétrico por precipitación del analito. En estos métodos la etapa que concreta

al análisis es la acción de pesar un precipitado que puede ser el analito puro o un

derivado de éste. Un precipitado es un compuesto muy poco soluble, formado por

la fuerte atracción entre los cationes y aniones que se encuentran en solución, que

una vez unidos se separan de la misma, formando así una solución heterogénea.

En este punto se hará una pausa para aclarar la terminología empleada en

análisis gravimétrico para designar a las especies o compuestos químicos que se

obtienen; el precipitado que se separa de la solución madre es conocido como

forma precipitada o forma aislada, por lo general, esta forma aislada de debe ser

sometida a un proceso de secado y/o calcinación antes de ser pesada, en este


117

proceso térmico la forma aislada puede o no transformarse en otro compuesto con

estequiometría bien definida y estabilidad apropiada, a este nuevo compuesto se

le conoce como la forma ponderable. En ocasiones la forma aislada y la forma

ponderable responden a la misma formula química. La forma aislada debe reunir

ciertas características para servir como base al método gravimétrico desarrollado.

Estas características, a su vez, están condicionadas y de no satisfacerse las

condiciones los resultados obtenidos carecerían de toda veracidad. Por esta

razón, estos precipitados deben tener características de solubilidad, pureza, y

filtrabilidad, que cumplan con las siguientes condiciones:

Solubilidad

El precipitado obtenido debe ser prácticamente insoluble a fin de minimizar

las posibles pérdidas por solubilidad del precipitado. Se ha demostrado que en el

caso de electrolitos binarios (cada mol de la molécula al ionizarse libera 1 mol de

cada ion, 1:1) que posean Kps < 1x10 8, la precipitación es prácticamente

completa y las perdidas por solubilidad son desestimables. Por esta razón, en

análisis gravimétrico no se emplean, por lo general, formas precipitadas que

tengan Kps > 1x10 8.

Pureza

El precipitado obtenido debe tener una pureza casi absoluta. Debido a que

existen especies químicas solubles en el seno de la solución madre de la cual se

obtiene el precipitado, es inevitable que algunas de estas especies químicas co-

precipiten con la forma aislada de interés. En este caso, el precipitado debe

poseer una naturaleza tal que permita, a través de procedimientos sencillos,

eliminar las impurezas presentes en él.

Filtrabilidad

Esta característica esta relacionada al tamaño de partícula obtenido en el

precipitado o forma aislada. El precipitado debe poseer un tamaño de partícula

que permita su separación cuantitativa del seno de la solución, a través de

métodos sencillos y razonablemente rápidos. Los precipitados de cristales grandes


118

(tamaños > 1x10 6 cm.) son de fácil filtración, además que sus superficies poco

desarrolladas absorben y adsorben menos impurezas del seno de la solución.

Así como existen características deseables condicionadas para la forma

aislada, también la forma ponderable debe cumplir con ciertas condiciones que

permitan un análisis más confiable, estas son:

1. Debe existir una correspondencia exacta entre la composición

(elementos) que presenta la especie química ponderable y su formula.

2. Esta forma ponderable debe ser químicamente estable, es decir, no debe

reaccionar con el H2O, CO2 u O2 del medio ambiente; así como sufrir oxidación o

reducción durante los procesos térmicos a los que sea sometida. En algunas

ocasiones, la forma ponderable debe ser tratada química y térmicamente, para

transformarla a una forma ponderable más conveniente para concretar el análisis.

Por ejemplo:

(f. Ponderable 1) (f. Ponderable 2)

3. Es deseable que el contenido de la especie que será analizada se

encuentre en baja proporción estequiométrica dentro de la forma ponderable, de

esta manera los errores por pesada, traspaso, solubilidad, entre otros, no

afectaran de forma significativa el resultado final del análisis. Por ejemplo, si en un

análisis se tuviese una pérdida neta de 2 mg para cada una de las siguientes

formas ponderables del cromo (Cr elemental), BaCrO4 y Cr2O3, los errores

cometidos al determinar la masa de cromo presente, a partir de las especies

ponderadas, serían:

422442 SOHOHCaSOSOHCaO

CrdemgBaCrOdemgBaCrOmg

Crdemg4,02

3,253

524

4

CrdemgOCrdemgOCrmg

Crdemg4,12

152

10432

32


119

Como pueden observar las características y condiciones exigidas a los

precipitados o formas aisladas, presuponen un conocimiento de las condiciones

apropiadas para llevar a cabo una precipitación. Por tal razón, es de vital

importancia conocer la teoría relacionada con la formación, tamaño, pureza y

solubilidad de estas especies poco solubles.

Los precipitados se forman una vez que su producto iónico (P.I) supera al

valor de su Kps. El P.I se define como las concentraciones molares de los iones

que constituyen al precipitado, elevadas a sus respectivos coeficientes

estequiométricos, en un instante dado fuera del equilibrio. Por ejemplo:

Ag+ + Cl AgCl (s)

Al3+ + 3OH Al(OH)3 (s)

Es así, como en función del valor del P.I, se define cuando una solución

está insaturada (P.I < Kps), saturada (P.I = Kps) o sobre-saturada (P.I > Kps).

Bien, sabemos que si el valor del P.I supera al valor del Kps la solución

estará sobre-saturada y se formaran partículas que posteriormente precipitaran.

Existen factores físico-químicos experimentales que van a definir el tamaño de las

partículas que se forman, y por ende la pureza del precipitado:

11][][. ii ClAgIP

313 ][][. ii OHAlIP

Factores que afectanel tamaño de partícula

1. Concentración de los reactivos

2. Velocidad de mezcla de los reactivos

3. Solubilidad

1. Efecto de ion común

2. Efecto salino

3. pH

4. Naturaleza del solvente

5. Temperatura

Factores que afectanel tamaño de partícula

1. Concentración de los reactivos

2. Velocidad de mezcla de los reactivos

3. Solubilidad


2. Efecto salino

3. pH


5. Temperatura


2. Efecto salino

3. pH


5. Temperatura


2. Efecto salino

3. pH


5. Temperatura


120

El efecto total de las variables relacionadas con el tamaño de partícula se

puede explicar a través de una propiedad conocida como sobre-saturación relativa

de la solución, definida por:

Donde: Q, es la relación de concentraciones molares de los reaccionantes y

productos; S, la solubilidad del precipitado; y Q S, la sobre-saturación de la

solución al comienzo de la precipitación.

Se puede decir que el tamaño de partícula para un precipitado es

inversamente proporcional a la magnitud de esta propiedad; así para magnitudes

grandes de SSR se formaran partículas pequeñas (tamaño<1x10 6 cm.), y para

magnitudes pequeñas se formaran partículas grandes (tamaño>1x10 6 cm.). Estos

tamaños de partícula a su vez definen el tipo de precipitado que se formará, es

decir, partículas con tamaño > 1x10 6 cm. forman precipitados cristalinos, mientras

que tamaños inferiores forman suspensiones coloidales que luego precipitan, por

coagulación, formando así precipitados coloidales. Relacionado al tamaño de

partícula se encuentra el grado de pureza del precipitado formado, ya que los

precipitados cristalinos al poseer una menor superficie irregular tienden a sufrir

menos los efectos de co-precipitación (adsorción, inclusión isomórfica y no

isomórfica, oclusión) lográndose una purificación suficiente, para efectos del

análisis cuantitativo, a través de simples lavados. En cambio, las suspensiones

coloidales coaguladas presentan una gran superficie efectiva amorfa propicia para

los efectos de co-precipitación, siendo además difíciles para su purificación a

través de métodos sencillos de lavado; ya que pueden peptizarse con facilidad, y

volver a su estado de suspensión. Seguidamente se realiza un análisis breve de

los distintos factores señalados en el esquema anterior.

S

SQSSRrelativasaturaciónsobre )(


121

Concentración de los reactivos

Este factor afecta el tamaño de las partículas, al emplear soluciones de

reactivos diluidas e ir adicionando volúmenes pequeños, el producto de solubilidad

(Kps) del precipitado se supera sólo ligeramente; de esta forma se evita una

sobre-saturación relativa grande y por ende se obtienen cristales pequeños.

Velocidad de mezcla de los reactivos

Al mezclar los reactivos diluidos y de manera lenta en porciones pequeñas,

se permite que las primeras partículas, o núcleos, del precipitado que se formen

en el seno de la solución puedan crecer a expensas de los nuevos iones

adicionados. Así se obtiene cristales de mayor tamaño.

Solubilidad del precipitado

Aumentando la solubilidad del precipitado en el momento de su formación

se puede lograr aumentar el tamaño de partícula del mismo, como consecuencia

de una disminución de la sobre-saturación relativa. Esto se puede conseguir de

distintas maneras, por ejemplo; llevando a cabo la precipitación a temperaturas

elevadas y dejando enfriar la mezcla de reacción de forma paulatina.

Alterando el pH del medio de tal manera que el precipitado se forme en

condiciones de pH que favorezcan su solubilidad, y luego se varía lentamente este

parámetro hasta lograr condiciones que favorezcan nuevamente su precipitación.

Hay que destacar que estos factores no siempre afectan la solubilidad de

todos los precipitados en la misma forma, es decir, para algunos podría

aumentarla y para otros disminuirla.

Siguiendo con los factores que afectan la solubilidad de un precipitado, se

encuentra que si se lleva a cabo la precipitación del analito en presencia de un

exceso estequiométrico, no mayor del 50%, del reactivo precipitante, el cual tiene

un ion común con el precipitado. Esto disminuiría la concentración del analito en

equilibrio con el precipitado. Se debe tener cuidado de los grandes excesos de


122

reactivo precipitante que podrían tener un efecto contrario por formación de

complejos solubles con el precipitado.

Por otra parte, la adición de electrolitos que tengan iones no comunes con

el precipitado aumenta la fuerza iónica de la solución, por disminución de la

actividad de los iones en solución; esto deriva en un aumento de la solubilidad del

precipitado. Esto se conoce como efecto salino.

Por último, es sabido que la naturaleza del solvente en el cual se lleva a

cabo la precipitación juega un papel importante en la solubilidad del precipitado;

así alterando la polaridad del medio de reacción, a través de la adición de

solventes orgánicos se puede aumentar o disminuir la solubilidad de un

precipitado.


123

PRÁCTICA Nº 6

EQUILIBRIO DE SÓLIDOS POCOS SOLUBLES

1. Objetivo General

Desarrollar las competencias del alumno dentro del área experimental a

través del estudio de los diversos factores físico-químicos que determinan el tipo

de precipitado formado en el curso de una reacción, y su solubilidad.


2.1. Desarrollar la habilidad del estudiante en el manejo de instrumentos y

técnicas para ensayos cualitativos.

2.2. Desarrollar la capacidad de observación del estudiante a través de la

ejecución de diversas experiencias relacionadas con la teoría de formación de

sólidos pocos solubles: BaCrO4, AgCl, MgCO3, Al(OH)3, PbI2.

2.3. Desarrollar el sentido crítico del estudiante a través de la relación de la

teoría del equilibrio químico con los hechos observados experimentalmente.


establecidas al principio de este manual, donde se refleje el análisis de sus

observaciones y los conocimientos adquiridos en el transcurso de la presente

práctica.





todos. Durante el desarrollo de las diferentes actividades toma nota detallada, en

tu cuaderno de laboratorio, de las observaciones experimentales que pueden

surgir de cada paso o etapa del ensayo. Es importante resaltar color, o cambios de

color, de las soluciones y los precipitados, aspecto de los sólidos formados y

soluciones sobre-nadantes, entre otros.


124

3.1. Equilibrios químicos del cromato de bario (BaCrO4).

Fundamentos

El ion cromato (CrO42 ) es un cromóforo ínterconvertible que cambia su

color en función del pH del medio según la siguiente estequiometría:

2 CrO42 + 2 H+ Cr2O7

2 + H2O (Amarillo) (Anaranjado)

Si el medio es netamente básico, predomina el ion cromato (CrO42 ) de color

amarillo; si el medio en cambio es netamente ácido, entonces el ion que se

encontrará en mayor concentración en la solución es el dicromato (Cr2O72) de

color anaranjado.

Por otra parte, el anión cromato en medio básico forma con el catión bario

un precipitado que posee una constante de equilibrio, o Kps, igual a 3x10 10;

según la estequiometría de reacción:

CrO42 + Ba2+ BaCrO4 (s) Kps = 3x10 10

Material a Utilizar

1. Tubo de ensayo.



4. Frascos gotero


1. K2CrO4 al 5 % p/v

2. HCl 2 N

3. NaOH 2 N

4. Ba(NO3)2 al 10 % p/v

Nota Importante: Es responsabilidad del

estudiante entregar al inicio de práctica, en su

cuaderno de laboratorio, una tabla donde se

resuman las siguientes características de los

reactivos arriba señalados: Fórmula, %

Pureza, Densidad, Código de frases de riesgo

(R) y seguridad (S) para cada reactivo.


125

Procedimiento

1. Coloque en un tubo de ensayo 10 gotas de

solución de K2CrO4 al 5 % p/v, tome nota del color de la

solución.

2. Adicione 2 gotas de HCl 2 N, y homogenice la

solución con giros ligeros, observe si hay cambios en la

solución, tome nota.

3. Agregue 5 gotas de NaOH 2 N, observe cuidadosamente la solución y

registre si hay cambios perceptibles en la misma, en la medida que adiciona gota

a gota el NaOH.

4. Añada 3 gotas de Ba(NO3)2 al 10 % p/v, y continúe registrando sus

observaciones.

5. Adicione 5 gotas de HCl 2 N, y mueva suavemente de forma circular el

tubo de ensayo y su contenido. Tome nota detallada de lo observado para su

posterior interpretación.

3.2. Equilibrios químicos del cloruro de plata (AgCl).

Fundamentos

El catión plata (Ag+), junto con el Hg+ y el Pb2+, son los únicos cationes que

forman cloruros insolubles. Si adicionamos a una solución que contiene iones Ag+

un volumen de HCl, se formara un precipitado de aspecto cuajoso y color blanco,

que obedece a la siguiente estequiometría:

Ag+ + Cl AgCl (s) Kps = 1x10 10


126

Este precipitado posee una constante de equilibrio, o Kps, igual a 1x10 10; y

si se expone a la luz sufre foto-descomposición, tomando el precipitado un matiz

púrpura, esta reacción sigue la estequiometría:

2 AgCl 2 Ag0 + Cl2 (g)

Por otra parte, el ion plata forma un ion complejo soluble estable con el

amoniaco (NH3), esta prueba sirve para identificarlo con respecto a los otros dos

cloruros insolubles. La formación del ion complejo diaminoplata (I) sigue la

estequiometría:

AgCl (s) + 2 NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl Kf = 1,7x107

El precipitado de cloruro de plata puede ser regenerado, por desplazamiento del

equilibrio químico, a través de la eliminación del amoniaco con HNO3, según:

[Ag(NH3)2]+ + Cl + 2 HNO3 AgCl (s) + 2 NH4

+ + 2 NO3

Material a Utilizar

1. Tubo de ensayo.



4. Frascos gotero.

5. Pipeta

6. Pro-pipeta


1. AgNO3 0,1 M

2. HCl 2 N

3. NH3 2 N

4. HNO3 4 N








hluz ,


127

Procedimiento

1. Coloque en un tubo de ensayo 2 gotas de solución de AgNO3 0,1 M y 1

mL de agua destilada/desionizada.

2. Adicione 4 gotas de HCl 2 N, y homogenice la



3. Agregue 4 gotas de NH3 2 N, homogenice la

solución con suaves giros, y observe cuidadosamente la

mezcla reaccionante. Registre si hay cambios perceptibles

en la misma.

4. Añada 3 gotas de HNO3 4 N, homogenice y registre en su cuaderno de

laboratorio lo observado, detalladamente, para su posterior interpretación.

3.3. Equilibrios químicos del carbonato básico de magnesio.

Fundamentos

El ion magnesio (Mg2+) incoloro, en medio acuoso, al combinarse con

carbonatos de metales alcalinos como el sodio y potasio, forma un precipitado de

carbonato básico de magnesio de color blanco semi-gelatinoso. Esta reacción

sigue la estequiometría:

4 CO32 + H2O 3 CO3

2 + HCO3 + OH 3CO32 + 2OH + CO2

4 Mg2+ + 4 CO32 + H2O Mg4(CO3)3(OH)2 (s)↓ + CO2 ↑


128

Esta reacción se encuentra condicionada por el pH del medio, de tal manera que si

se introduce al seno de la solución una especie química que altere el equilibrio

amortiguador establecido en la primera etapa de la reacción, el producto iónico (P.I) de las

especies que conforman al precipitado se verá afectado. Por ejemplo:

�NH4Cl + H2O NH3 + Cl( + H3O+

H3O+ + CO3

2 HCO3 + H2O

H3O+ + OH 2 H2O

Material a Utilizar

1. Tubo de ensayo.



4. Frascos gotero.

5. Pipeta

6. Pro-pipeta

7. Mechero.

8. Lentes de seguridad.

9. Pinza para tubo de ensayo.

10. Espátula.


1. Mg(NO3)2 0,1 M

2. Na2CO3 0,1 M

3. NH4Cl Sólido








Procedimiento

1. Coloque en un tubo de ensayo 2 gotas de solución

de Mg(NO3)2 0,1 M, y diluya con 1 mL de agua destilada

/desionizada.


129

2. Adicione 5 gotas de Na2CO3 0,1 M, y homogenice la solución con giros

ligeros, observe si hay cambios en la solución, tome nota.

3. Caliente la mezcla reaccionante directamente a la

llama. Para ello, siga las instrucciones del personal del

laboratorio y tome las debidas precauciones. Registre si hay

cambios perceptibles en la solución.

4. Coloque en un nuevo tubo de ensayo 2 gotas de

solución de Mg(NO3)2 0,1 M, y diluya con 1 mL de agua

destilada /desionizada.

5. Sature la solución con una porción de NH4Cl sólido y

posteriormente añada 5 gotas de Na2CO3 0,1 M, homogenice

la solución con giros suaves. Observe si hay cambios

perceptibles en la mezcla reaccionante.

NH4ClNH4Cl


130

6. Caliente la mezcla reaccionante directamente a la llama. Para ello, siga

las instrucciones del personal del laboratorio y tome las debidas precauciones.

Registre de forma detallada en su cuaderno de laboratorio lo observado para su

posterior interpretación.

3.4. Equilibrios químicos del hidróxido de aluminio, Al(OH3)(s).

Fundamentos

El catión aluminio (Al3+), al igual que el Cr3+, Zn2+ y Sn2+, forma en medios

ligeramente básicos, óxidos e hidróxidos anfóteros insolubles. El precipitado

hidratado de aluminio, Al(OH)3 o Al(H2O)3(OH)3, presenta un color blanco grisáceo

y aspecto gelatinoso; el mismo obedece a la estequiometría:

Al3+ + 3OH Al(OH)3 (s) Kps = 3,7x10 15

o

Al(H2O)63+ + 3 OH Al(H2O)3(OH)3 (s) + 3H2O

La propiedad anfotérica de estos óxidos e hidróxidos metálicos radica en

que son solubles tanto en soluciones ácidas como en básicas. Queda claro el


131

comportamiento de la solubilidad de estos precipitados en medios ácidos, si

tenemos en cuenta el producto iónico del compuesto y la conversión del ion básico

del mismo al electrolito débil, H2O. En cambio al adicionar un exceso de base

(OH ), el comportamiento de la solubilidad responde a la formación de un nuevo

complejo, esta vez soluble, entre el precipitado de aluminio y el exceso de

hidróxidos (OH ), el ion complejo tetrahidroxoaluminato, esto puede apreciarse en

la siguiente reacción:

Al(OH)3 (s) + OH [Al(OH)4]

Material a Utilizar

1. Tubo de ensayo.



4. Frascos gotero.


1. Al(NO3)3 0,1 M.

2. NaOH 2 N.

3. HCl 2 N.








Procedimiento

1. Coloque en un tubo de ensayo 8 gotas de solución

de Al(NO3)3 0,1 M.

2. Adicione por las paredes de tubo de ensayo 2

gotas de NaOH 2 N, observe si hay cambios en la solución,

tome nota.


132

3. Agregue 3 gotas de NaOH 2 N, homogenice la solución con suaves giros

y golpes con la palma de la mano. Observe cuidadosamente la mezcla

reaccionante. Registre si hay cambios perceptibles en la misma.

4. Añada 3 gotas de HCl 2 N, homogenice la solución con suaves giros,

observe si hay cambios en la solución, tome nota.

5. Adicione 3 gotas más de HCl 2 N, y observe cuidadosamente la mezcla

reaccionante. Registre en su cuaderno de laboratorio lo observado, de forma

detallada, para su posterior interpretación.

3.5. Equilibrio químico del ioduro de plomo, PbI2 (s).

Fundamentos

Las sales de plomo solubles, como el nitrato de plomo Pb(NO3)2, al

reaccionar con halogenuros (Cl , F y I ) de metales alcalinos, como el Na+ y K+,

precipitan formando un compuesto de solubilidad moderada para la sal de cloruro

y menos soluble para las sales de yoduro y fluoruro, respectivamente. La

estequiometría seguida en el curso de la reacción entre el Pb(NO3)2 y el KI para

generar el respectivo precipitado es:

Pb(NO3)2 + 2 KI PbI2 (s) + 2 KNO3 Kps = 2,4x10 8

Estos precipitados de plomo se pueden purificar moderadamente a través

de su disolución, en la solución madre, por aumento de la temperatura del medio.

Es así, como se originan cristales de PbI2 de mayor tamaño y pureza en la medida

que se ve favorecido un crecimiento de partícula, en lugar del proceso de

formación de nuevos núcleos, producto de una disminución paulatina de la

temperatura del medio.


133

Material a Utilizar

1. Tubo de ensayo.



4. Frascos gotero.

5. Mechero.

6. Lentes de seguridad.

7. Pinza para tubo de ensayo.


1. Pb(NO3)2 0,1 M

2. KI 0,1 M








Procedimiento

1. Coloque en un tubo de ensayo 2 gotas de solución de

Pb(NO3)2 0,1 M y 1 mL de agua.

2. Adicione 2 gotas de KI 0,1 M, y homogenice la



3. Caliente la mezcla reaccionante directamente a la

llama. Para ello, siga las instrucciones del personal del

laboratorio y tome las debidas precauciones. Registre si hay

cambios perceptibles en la solución.


134



establecidas al principio de este manual, donde se refleje el análisis de sus

observaciones y los conocimientos adquiridos en el desarrollo de las actividades

realizadas (3.1, 3.2, 3.3, 3.4 y 3.5).

5. Cuestionario

1. ¿Qué es un precipitado?

2. ¿Qué es el producto iónico (P.I) de un precipitado?

3. Defina:

a. Solución insaturada

b. Solución saturada

c. Solución sobresaturada

4. ¿Qué factores físico-químicos pueden definir el tamaño y la pureza de los

precipitados?

5. ¿Cómo afecta la sobre-saturación relativa al tamaño de partícula de los

precipitados?

6. ¿Qué es un precipitado cristalino y qué un precipitado coloidal?

7. ¿Qué es la peptización?

8. Explique los diferentes factores que afectan la solubilidad de los

precipitados.









135

PRÁCTICA Nº 7

DETERMINACIÓN GRAVIMÉTRICA DE CALCIO

1. Objetivo General

Determinar la concentración de calcio presente en una muestra sintética

a través de un método gravimétrico por precipitación.



experimentales involucradas en la obtención de oxalato de calcio hidratado en

condiciones acordes para el análisis gravimétrico.

2.2. Instruir al estudiante en las etapas de secado, carbonización y

calcinación de oxalato de calcio hidratado para obtener la forma ponderable más

conveniente.

2.3. Determinar la concentración de calcio, en tanto por ciento peso-peso

(%p/p), presente en la muestra.








todos.


136

3.1. Precipitación de calcio (Ca2+) como oxalato de calcio mono-

hidratado (CaC2O4H2O).

Fundamento

El calcio forma con el ion oxalato, en medio acuoso, un precipitado

hidratado de color blanco que sigue la estequiometría de reacción:

Ca2+ + C2O42 + H2O CaC2O4H2O (s) Kps = 2,6x10 9

Este precipitado o forma aislada, se caracteriza por separarse del seno de

soluciones neutras con un tamaño muy pequeño de partícula, lo cual por un lado;

hace casi imposible su filtración sin tener pérdidas en el proceso y conlleva a una

mayor contaminación del precipitado por fenómenos de co-precipitación. Por estas

razones, es conveniente establecer las condiciones adecuadas de precipitación

para lograr la formación de partículas de CaC2O4H2O de mayor tamaño. Esto se

logra estableciendo una sobre-saturación relativa (SSR) pequeña al momento de

la precipitación. Para ello, se precipita el CaC2O4H2O en un medio relativamente

ácido, donde éste es soluble, y se disminuye la acidez de forma paulatina hasta

alcanzar valores de pH comprendidos entre 3,5 y 4. El principio de esta baja SSR

se encuentra en el aumento de la solubilidad del precipitado por disminución de la

concentración del ion C2O42 en el seno de la solución en medios muy ácidos:

C2O42 + H+ HC2O4

HC2O4 + H+ H2C2O4

Posteriormente, al ir haciendo el medio de reacción paulatinamente menos

ácido (3,5 pH 4) la concentración de ion C2O42 aumenta gradualmente,

permitiendo así el crecimiento de partículas de CaC2O4H2O.

H


137

Material a Utilizar


2. Espátula.

3. Vidrio de reloj.



6. Mechero Meker


8. Trípode.

10. Cilindro graduado.


12. Papel de filtro cuantitativo Whatman Nº540.



15. Tubo de ensayo.


1. Ca(NO3)24H2O

2. (NH4)2C2O4 al 4 y 0,2 % p/v.

3. AgNO3 0,1 M.

4. HNO3 6 M.

5. NH3 1:1

6. HNO3 1:1

7. Rojo de metilo.









Procedimiento

1. Pese en un vidrio de reloj, al 0,1 mg, una masa de muestra comprendida

entre 0,7000 y 0,8600 g.

2. Transfiera cuantitativamente esta masa a un vaso de

precipitado de 400 mL. Para ello, puede ayudarse con una

porción de 10 mL de agua destilada/desionizada.


138

3. Adicione 15 mL de HNO3 (1:1) a la solución de la muestra, tápela con el

vidrio de reloj y caliente hasta ebullición; gradúe luego la llama para permitir una

ebullición suave de la mezcla reaccionante durante 3 minutos. El montaje es

mostrado en la figura adjunta.

4. Diluya el contenido del vaso de precipitado con agua

destilada/desionizada hasta alcanzar aproximadamente 200 mL de solución. Para

ello, con ayuda de una piseta agregue el agua de tal forma de lavar las paredes

del vaso de precipitado y el vidrio de reloj por la cara expuesta al vapor. Tal como

se muestra en siguiente figura:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

HNO30

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

HNO30

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

HNO30

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

mL

1/1

0

HNO3


139

5. Caliente nuevamente la solución hasta ebullición, retírela del fuego y aún

caliente adicione lentamente 75 mL de (NH4)2C2O4 al 4 % p/v, previamente

medidos con un cilindro graduado.

6. Adicione a la mezcla reaccionante 6 gotas del

indicador visual ácido-base anaranjado de metilo y

seguidamente, desde un frasco gotero, agregue gota a gota

la solución de NH3 (1:1) hasta observar el cambio de color

de la solución de rosado a amarillo.

7. Permita que el precipitado formado se sedimente por completo antes de

su filtración. Para ello, es necesario dejar la solución tapada y en reposo durante

al menos 12 horas.

8. Ensaye la cuantitatividad en la precipitación del Ca2+ a través de la

adición de gotas de (NH4)C2O4 al 4 % p/v; observe con detenimiento el punto de

contacto de cada gota adicionada, con la solución, para ver si se forma turbidez, lo

cual es indicativo de una precipitación incompleta.

9. Filtre el precipitado o forma aislada, CaC2O4H2O. Si la forma aislada

será sometida a tratamiento térmico para transformarla a la forma ponderable

CaCO3, se debe realizar la filtración en embudo de Gooch de sílice con manto

filtrante de amianto o disco de fibra de vidrio empleado por pares, además de un

tren de filtración como el mostrado en la figura 6 (página 23). Si se desea

transformar a la forma aislada a la forma ponderable CaO, se debe emplear papel

de filtro de porosidad apropiada (7 mm diámetro) y un embudo cuantitativo.

NH3NH3


140

Por razones técnicas y logísticas, emplearemos la filtración por gravedad a

través de papel de filtro cuantitativo.

10. Disponga el equipo de filtración y proceda a filtrar el precipitado de

CaC2O4H2O respetando las etapas de: A) decantación del líquido sobrenadante,

B) lavado del precipitado con 5 porciones de 5 mL de agua fría, y C) transvase

cuantitativo del precipitado al papel de filtro.

11. Recoja en un tubo de ensayo un último lavado de 5 mL directamente del

vástago del embudo cuantitativo, y ensaye la ausencia de Cl en el lavado. Para

ello, adicione a la solución de lavado recogida en el tubo de ensayo

aproximadamente 1 mL de HNO3 6 M y 3 gotas de AgNO3 0,1 M. De estar

presente el ion Cl se formará turbidez, y por lo tanto se continuará la etapa de

lavado hasta que el ensayo resulte negativo.

Una vez concluida esta etapa el precipitado, o forma aislada, contenido en

el papel de filtro está listo para su transformación térmica a la forma ponderable

más conveniente.

(A y C)

(B)

(A y C)

(B)

AgNO3AgNO3AgNO3


141

3.2. Secado, carbonización y calcinación de oxalato de calcio mono-

hidratado (CaC2O4H2O).

Fundamento

El oxalato de calcio mono-hidratado puede ser transformado a través de un

tratamiento térmico controlado es tres diferentes formas ponderables, como puede

observarse en la curva de pirólisis o termograma de la figura 12. De estas tres

formas ponderables, el carbonato cálcico (CaCO3) formado entre 420 y 600 ºC

representa la forma más conveniente para la determinación gravimétrica de calcio.

CaC2O4 CaCO3 + CO (g)

Esto se obedece principalmente a que el oxalato de calcio anhidro, CaC2O4,

obtenido entre 100 y 226 ºC, y estable hasta 390ºC, es higroscópico y gana

rápidamente agua del medio ambiente. Por otra parte, el óxido de calcio (CaO)

que se comienza a formar a partir de 600 ºC, según la estequiometría:

CaCO3 CaO + CO2 (g)

Presenta un equilibrio con el dióxido de carbono liberado (CO2) que debe

ser controlado, ya que una mayor presión parcial de CO2 en la atmósfera

circundante durante la calcinación conllevará a una baja tasa de conversión del

carbonato a óxido de calcio, además de que el óxido es higroscópico. Para evitar

estos problemas se realiza la calcinación en crisol de platino semi abierto en una

mufla a temperaturas entre 1100 y 1200 ºC durante 2 horas.

C25500,

C1100,


142

Figura 12. Termogramas. A, Oxalato cálcico; B, Oxalato magnésico. (Tomado de Ayres H. G., 1970)

Material a Utilizar


2. Mufla eléctrica.

3. Crisol de porcelana con tapa.

4. Mechero Bunsen.

5. Triángulo para calentamiento.


7. Pinza para crisol.

8. Desecador.

9. Aro metálico.


1. (NH4)2CO3 solución saturada









Procedimiento

1. Transfiera el papel de filtro a un crisol de porcelana con tapa,

previamente llevado a peso constante a través de un programa de calcinación a

525 ºC en una mufla eléctrica durante 2 horas. Tenga la precaución de permitir

que el papel de filtro se seque parcialmente antes de manipularlo con delicadeza,

siguiendo las instrucciones gráficas que se muestran a continuación; el papel de


143

filtro doblado en el paso 3 debe quedar con la mayor masa de precipitado cercana

al fondo del crisol, paso 4. La figura adjunta muestra el proceso.

2. Carbonice el papel de filtro dentro del crisol

empleando para ello el mechero Bunsen con una llama

muy suave al principio, para evitar pérdidas mecánicas

del precipitado por expulsión rápida de la humedad.

3. Aumente la intensidad de calentamiento del crisol, para eliminar el

carbón residual, bajando el mismo hacia la llama, en la medida que la columna

ligera de humo desaparece.

(1)

(3)

(2)

(4)

(1)

(3)

(2)

(4)


144

4. Introduzca el crisol semi tapado, en una mufla eléctrica, una vez

finalizada la etapa previa de carbonización del papel de filtro. Calcine su contenido

a 525 ºC durante 2 horas.

5. Enfríe el crisol con su contenido en un desecador y luego se pesa.

Humedezca la forma ponderable, CaCO3, dentro del crisol con unas gotas de

solución saturada de (NH4)2CO3 y seque en una estufa a 110 ºC durante 10

minutos; deje enfriar en el desecador y pese nuevamente. Un aumento de peso en

relación con la primera pesada, indica presencia de CaO.

6. Calcule con la diferencia de masa, entre el crisol tarado inicialmente y

después del calcinado conteniendo a la forma ponderable, el contenido de calcio

presente en la muestra sintética, expresado en tanto por ciento peso-peso.





crisolPesocalcinadocrisolPesoCaCOPeso )(3

100/% 3

2

3

2

muestraPeso

CaCOMolarMasa

CaAtómicaMasaCaCOPeso

Capp


145

5. Cuestionario

1. ¿Cuál es el propósito del análisis gravimétrico y cómo se logra?

2. ¿Cómo se clasifican los métodos gravimétricos de análisis?

3. ¿Qué es la forma aislada y qué la forma ponderable?

4. ¿Qué características condicionadas debe cumplir la forma aislada para

servir como base a un método gravimétrico?

5. ¿Qué condiciones debe cumplir la forma ponderable para permitir

resultados confiables?

6. Escriba cuales son las formas ponderables a las que pueden

transformarse el CaC2O4H2O aislado. ¿Cuál de ellas es más conveniente y a qué

temperatura se obtiene? Argumente su respuesta.

7. Determine los siguientes factores gravimétricos para convertir:

a. BaSO4 en Ba.

b. Nb2O5 en Nb.

c. Mg2P2O7 en MgO.

d. KClO4 en K2O.

e. (NH4)2PtCl6 en NH3.




F. (México).








146

VI. ANÁLISIS INSTRUMENTAL

El análisis químico instrumental se fundamenta en todas aquellas técnicas

analíticas, que emplean la medición de alguna propiedad física de la materia para

su cuantificación, o aprovechan estas propiedades físicas para su separación y

posterior cuantificación. Estas propiedades físicas pueden ser: conductividad

eléctrica, absorción de radiación, emisión de radiación, difracción de radiación,

razón masa a carga, adsorción, intercambio iónico, distribución entre dos fases,

entre otras. Fundamentalmente pueden distinguirse cuatro tipos de métodos

instrumentales de análisis: 1) métodos espectroscópicos, 2) métodos

electroanalíticos, 3) métodos cromatográficos, y 4) métodos térmicos. Éstos a su

vez engloban una amplia variedad de técnicas, por ejemplo; dentro de los métodos

espectroscópicos podemos encontrar las técnicas de espectroscopia de absorción

molecular UV-Visible, espectroscopia de absorción atómica, espectroscopia de

masa, entre otras.

Las actividades prácticas que se desarrollaran en esta parte del manual se

fundamentan en la técnica de espectroscopia de absorción molecular UV-Visible,

por esta razón se revizarán de forma breve algunas definiciones que nos serán de

utilidad.

La espectroscopia de absorción molecular UV-Visible (EAM UV-Vis) es una

técnica que estudia el comportamiento de absorción de radiación

electromagnética, en la región espectral del ultravioleta y visible, por parte de las

moléculas que constituyen una muestra. La región UV-Vis apenas abarca una

pequeña parte del espectro electromagnético de la radiación, esta parte se

extiende desde las longitudes de onda de 10 nm hasta 900 nm; dividiéndose en:

UV de vacío (10-190 nm), UV (191-350 nm) y Vis (351-900 nm).

El comportamiento de absorción de radiación por parte de las moléculas

que constituyen a la muestra, se debe principalmente a la transferencia de energía


147

desde la radiación electromagnética (c

hhE ) hacia los electrones de las

moléculas, localizados éstos en los distintos orbitales moleculares (n, , );

lográndose con esta transferencia de energía la excitación y transición de los

electrones a orbitales moleculares de mayor energía. En algunos casos, esta

transferencia de energía ocurre entre la radiación y los iones hidratados de los

metales de transición, lantánidos y actínidos, en cuyo caso los electrones se

localizan en orbitales 3d y 4d, y 4f y 5f, respectivamente. Los grupos funcionales

que pueden proporcionar orbitales del tipo , de tal forma de facilitar las

transiciones electrónicas del tipo n * y *, son conocidos como grupos

cromóforos.

Los instrumentos para EAM UV-Vis se constituyen fundamentalmente de 5

componentes: 1) fuente o lámpara, 2) selector de longitud de onda ( ), 3) celda o

cubeta para la muestra, 4) detector, y 5) transductor o registrador. La fuente

suministra el espectro continuo de radiación electromagnética que será

discriminado posteriormente por el selector de longitud de onda, el haz de

radiación aislado por el selector interaccionará luego con las moléculas de la

muestra contenidas en la celda, y la parte de la radiación que no se absorbe

continua su trayectoria hacia el detector, éste convierte la energía radiante que

llega a él en una señal eléctrica que el transductor puede mostrar en una escala

numérica analógica o digital. La figura 13, muestra un diagrama óptico del

espectrofotómetro Spectronic 20, instrumento muy empleado en la mayoría de los

laboratorios de análisis químico cuantitativo por su sencillez, robustez y bajo costo.

El comportamiento de absorción de radiación electromagnética, por parte

del analito (molécula o ion que se desea determinar) en la matriz (muestra),

medido a través de la absorbancia de la muestra y en función de la concentración

del analito, obedece a una linealidad, cuando se trabaja bajo ciertas condiciones

de concentración. Este comportamiento no sólo puede reflejarse a través del


148

parámetro absorbancia de la solución, sino también por medio del parámetro

transmitancia.

Figura 13. Diagrama óptico del Spectronic 20. (Fuente: Modificado del Skoog and Leary, 1994)

La absorbancia se define como la fracción de la radiación electromagnética

que es absorbida por la muestra, en cambio la transmitancia es la fracción de esta

radiación que es transmitida por la misma. Ambos parámetros encuentran

representación matemática a través de la Ley de Beer-Lambert:

(Ley de Beer-Lambert)

Donde: K, es una constante que depende de la temperatura, índice de

refracción de la solución, naturaleza de la especie absorbente, entre otros. b, es el

CbKP

PTA 0loglog

0P

PT

CbKA


149

paso óptico de la celda o distancia que recorre el haz de radiación a través de la

muestra. Y C, la concentración de la especie absorbente (analito) en la muestra.

En las otras expresiones matemáticas, P0 y P representan la potencia del haz de

radiación antes y después de atravesar la muestra, respectivamente.

La Ley combinada de Beer-Lambert permite llevar a cabo la cuantificación

del analito presente en la matriz, siempre que no se presenten serias

interferencias por parte de otras especies químicas que coexisten con el analito en

la muestra.


150

PRÁCTICA Nº 8

DETERMINACIÓN ESPECTROFOTOMÉTRICA DE FÓSFORO

1. Objetivo General

Determinar la concentración de fósforo inorgánico (PO43 ) presente en

una muestra de alimento a través de un método fundamentado en la

espectroscopia de absorción molecular UV-Vis.



experimentales involucradas en la preparación de cenizas a partir de una muestra

sólida de alimento homogenizada.

2.2. Adiestrar al estudiante en el procedimiento seguido para la obtención

de un extracto a partir de cenizas.

2.3. Instruir al estudiante en las diferentes etapas que constituyen la

elaboración y caracterización de una curva de calibración.

2.4. Determinar la concentración de fósforo inorgánico presente en el

extracto de cenizas a través de la curva de calibración y la Ley combinada de

Beer-Lambert.








todos.


151

3.1. Preparación de cenizas a partir de una muestra sólida de alimento

homogenizada.

Fundamento

La obtención de la fracción mineral (Calcio, potasio, hierro, fósforo, sodio,

yodo, magnesio, entre otros) de un alimento, tejido vegetal o animal, se realiza a

través de la incineración de la materia orgánica a la cual se encuentran ligados

estos minerales. De esta forma el residuo final o cenizas contendrá el porcentaje

total de los diferentes elementos minerales que constituían a la muestra.

Material a Utilizar


2. Mufla eléctrica.


4. Espátula.

5. Estufa eléctrica.

6. Pinza para crisol

7. Desecador.

8. Plancha de calentamiento.


1. Aceite de oliva o ajonjolí

2. H2O destilada/desionizada.









Procedimiento

1. Pese en un crisol de porcelana con tapa, previamente llevado a peso

constante a través de un programa de calcinación a 525 ºC en una mufla durante

un periodo de 16 horas, la masa adecuada de muestra homogenizada que será

transformada a cenizas. Esta masa va a depender del tipo de muestra estudiada

(ver normas COVENIN 1158-82). Tome nota en su cuaderno de laboratorio del

peso del crisol tratado y el peso de la muestra.


152

2. Coloque el crisol con la muestra en el interior de una estufa eléctrica que

se encuentre a 100 10 ºC, durante 12 horas, a fin de deshidratarla.

3. Adicione a la muestra, posteriormente al periodo

de deshidratación, unas gotas de aceite de oliva o ajonjolí,

suficientes para formar una delgada capa sobre ésta. Y se

procede a carbonizarla con el mechero empleando una

llama suave al principio e intensificando la llama hacia el

final de la carbonización.

4. Tape el crisol una vez finalizada la carbonización e introdúzcalo en una

mufla eléctrica a 525 ºC por espacio de 16 horas. Así se eliminará la materia

orgánica y se obtendrá un residuo (cenizas) blanco, gris pálido o amarillo. Guarde

las cenizas en el crisol tapado en un desecador mientras se enfrían.

5. Humedezca las cenizas en el crisol con unas gotas de agua

destilada/desionizada y séquelas en plancha de calentamiento.

6. Tape el crisol una vez finalizada la etapa de secado e introdúzcalo

nuevamente en una mufla eléctrica a 525 ºC por espacio de 4 horas. Déjelo enfriar

en un desecador y pese el crisol con las cenizas. Registre en su cuaderno de

laboratorio el peso del crisol + cenizas.


153

3.2. Preparación del extracto a partir de las cenizas del alimento.

Fundamento

Las cenizas obtenidas a través de la calcinación son sometidas a procesos

de digestión humeda con ácido clorhídrico, con la finalidad de deshidratar silicatos

e insolubilizarlos, así como hidrolizar pirofosfatos a ortofosfatos. De esta manera

se obtiene un extracto o solución de la muestra lista para ser analizada.

Material a Utilizar


2. Plancha de calentamiento.

3. Papel de filtro.



6. Piseta

7. Matraz aforado de 100 mL.


9. Aro metálico.

10. Triángulo para calentamiento.

11. Mechero Bunsen.


1. HCl (1:1)

2. H2O destilada/desionizada.









Procedimiento

1. Humedezca con 5 mL de HCl

(1:1) las cenizas obtenidas en la actividad

anterior, en el mismo crisol en que se

calcinaron. Y Séquelas empleando una

plancha de calentamiento.

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1

2

3

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mL

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0

HCl (1:1)


154

2. Adicione 5 mL más de HCl (1:1) al crisol y colóquelo nuevamente en la

plancha por espacio de 30 minutos.

3. Deje enfriar la solución en el crisol y fíltrela a

través de papel de filtro, recogiendo el filtrado en un matraz

aforado de 100 mL. Como se muestra en la figura adjunta.

4. Incinere el papel de filtro con las cenizas que no

se solubilizaron en el mismo crisol donde se llevó a cabo la

calcinación y digestión. Luego humedezca estas cenizas

con 5 mL de HCl (1:1) y caliente en una plancha durante 5 minutos. El proceso se

muestra en la figura adjunta.

5. Deje enfriar la solución en el crisol y fíltrela a través de papel de filtro,

empleando el mismo embudo cuantitativo y recogiendo el filtrado y los lavados con

agua destilada/desionizada en el mismo matraz aforado de 100 mL. Enrase la

solución con agua destilada/desionizada, rotúlela y guárdela para el posterior

análisis de fósforo (P).

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HCl (1:1)


155

3.3. Preparación y caracterización de la curva de calibración para la

determinación de fósforo.

Fundamento

Una curva de calibración es una representación gráfica en un eje cartesiano

(x, y), de la concentración de varias soluciones estándares (x), contra sus

respectivas absorbancias (y), medidas a una longitud de onda dada ( ). Una

representación de este tipo sigue un comportamiento lineal a lo largo de cada par

de puntos graficados, siempre que se cumpla la Ley combinada de Beer-Lambert.

Sabemos que una solución estándar es aquella cuya concentración, con

respecto al analito, se conoce exactamente; las soluciones estándares para la

preparación de una curva de calibración se preparan, por lo general, por dilución a

partir de una solución de mayor concentración denominada solución madre. La

solución madre, y por ende, las soluciones estándares contienen al analito que se

desea determinar. Una solución preparada sin la adición intencional del analito por

parte del analista se denomina solución blanco. La solución blanco se preparan

con la finalidad de corregir valores de absorbancia que se presentan por parte de

algunos reactivos empleados en el análisis, así como de posible presencia de

cantidades trazas (muy pequeñas) del analito en alguno de estos reactivos o en el

solvente utilizado.

Una curva de calibración posee varios parámetros analíticos y estadísticos

que la caracterizan, básicamente estos parámetros son: 1) Concentración del

límite de detección (CLD) del analito en la muestra a través de la curva de

calibración diseñada para el método analítico empleado. 2) Concentración mínima

del analito (Cmín) que puede ser determinada a través de la curva de calibrado

diseñada para el método de análisis empleado. 3) Sensibilidad de calibración (S)

que representa la capacidad que tiene el método o el instrumento para diferenciar

entre pequeñas variaciones de la concentración, este parámetro está

representado por la pendiente de la curva de calibración (m). 4) Concentración

máxima (Cmáx) que puede determinarse del analito a través de la curva de


156

calibración diseñada para el método analítico empleado. Todos estos parámetros

se derivan de la curva de calibración y un simple tratamiento estadístico de los

valores de absorbancia de la solución blanco.

Hasta el momento se ha supuesto que el analito presente en las soluciones

estándares preparadas presenta una absorbancia natural a la longitud de onda

seleccionada para el análisis, esto no siempre es así. Por lo general, hay que

llevar a cabo reacciones químicas entre el analito y un ligando, para formar

complejos, que además de conferirle propiedades de absorción al complejo

(analito-ligando) en la región espectral deseada (UV-Vis), le otorgan al método

analítico mayor selectividad y sensibilidad.

En el caso que nos concierne, tendremos que llevar a cabo estas

reacciones para lograr la cuantificación del fósforo inorgánico presente en la

muestra. Las reacciones que se presentan entre el fósforo inorgánico y los

diferentes reactivos selectivos empleados en el método analítico seleccionado

son:

(NH4)6Mo7O24 4H2O + 3 H2SO4 7 H2MoO4 + 3 (NH4)2SO4

PO43 + 12 H2MoO4 P(Mo3O10)4

3 + 12 H2O

(analito) (ligando) (heteropoli-complejo)

(color amarillo)

P(Mo3O10)43 + C6H8O6 Complejo azul de molibdeno

(reductor)

De esta manera, el fósforo presente en la muestra sirve como centro de

coordinación del heteropoli-complejo que es posteriormente reducido por el ácido

ascórbico (C6H8O6).


157

Material a Utilizar


2. Espátula.

3. Pesa sustancia o vidrio de reloj.

4. Matraces aforado de 250 y 100 mL.

5. Piseta

6. Pipetas volumétricas de 1, 2, 3, 4 y 5 y 10 mL.


8. Spectronic 20D+.

9. Celdas de vidrio.



1. KH2PO4 1000 ppm.

2. Ácido ascórbico al 1 % p/v.

3. (NH4)6Mo7O24 4H2O al 1 % p/v.

4. H2SO4 concentrado.

5. CH3COONa3H2O

6. CH3COOH glacial.









Procedimiento

1. Pese, al 0,1 mg, en un pesa sustancia o vidrio de

reloj una masa de reactivo de fosfato ácido de potasio

(KH2PO4) igual a 1,0970 g, y transfiérala cuantitativamente a

un matraz aforado de 250 mL, empleando para ello una

porción aproximada de 30 mL agua destilada/desionizada.


158

2. Adicione, con una pipeta serológica, 10 mL de ácido sulfúrico (H2SO4)

10 N a la solución en el matraz aforado. Y posteriormente enrase con agua

destilada/desionizada. Esta solución resulta 1000 ppm en fósforo (P).

3. Tome, con una pipeta volumétrica, 5 mL

de la solución madre preparada

anteriormente y transfiéralos a un matraz

aforado de 100 mL, y enrase con agua

destilada/desionizada. Esta solución

intermedia resulta con una concentración de

50 ppm en fósforo (P).

4. Pese, en un vaso de precipitado de 500 mL, 34 g de CH3COONa3H2O.

Disuélvalo con la menor cantidad posible de agua destilada/desionizada; y

adicione a la solución, con un cilindro graduado, 57 mL de CH3COOH glacial.

Homogenice la solución y

transfiérala a un matraz aforado

de 1L para su posterior aforo con

agua destilada/desionizada. Esta

solución buffer tiene un pH de 4.

soluciónLV

PmgPppm

)(42

42.

.

POKHMM

PAtMPOKHgPg

.... dildilconcconc VppmVppm

CH3COOHCH3COOHCH3COOH


159

5. Mida, con una pipeta serológica, 1,33 mL de H2SO4 concentrado y

transfiéralos a un vaso de precipitado de 250 mL, al cual se le ha adicionado

previamente 30 mL de agua destilada/desionizada. Posteriormente, pese en un

vidrio de reloj o pesa sustancia, 10 g de heptamolibdato de amonio tetrahidratado

[(NH4)6Mo7O244H2O], y disuélvalos en el vaso de precipitado que contiene la

solución de H2SO4, con una porción adicional de agua destilada/desionizada.

Transfiera la solución a un matraz aforado de 1L para su aforo. De esta solución al

1 % p/v de molibdato de amonio, en ácido sulfúrico, se origina el ácido

molibdénico.

6. Pese, al 0,1 mg, en un pesa sustancia o vidrio de reloj

una masa de reactivo de ácido ascórbico (C6H8O6) igual a

0,1000 g, y transfiérala cuantitativamente a un matraz aforado

de 10 mL, empleando para ello una porción agua

destilada/desionizada. Enrase y homogenice la solución por

inversión del matraz. La solución resultante es 1% p/v en ácido

ascórbico.

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H2SO4 (conc.)

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H2SO4 (conc.)

(NH4)6Mo7O244H2O(NH4)6Mo7O244H2O


160

7. Prepare soluciones estándares para la curva de calibración, con

concentraciones comprendidas entre 0 y 2,5 ppm en fósforo (P) e incrementos de

0,5 ppm entre cada estándar. Para ello, siga el esquema de trabajo que se

presenta a continuación:

8. Calibre el Spectronic 20D+ a 100% de transmitancia y 0 de absorbancia,

a la longitud de onda de trabajo de 620 nm, luego de un previo calentamiento de la

lámpara del instrumento durante 20 minutos.

9. Mida, con el Spectronic 20D+ a la longitud de onda de 620 nm, la

absorbancia de la solución blanco al menos 15 veces. Registre los valores en su

cuaderno de laboratorio.

5 mL

1 mL

4 mL

3 mL

2 mL

Sol. Int. 50 ppm en P

10

1

10

1 mL Sol. C6H8O6 al 1%

10 mL Sol. Buffer de Acetato

10 mL Sol. H2MoO4

Sol. Blanco

5 mL

1 mL

4 mL

3 mL

2 mL


10

1

10



10 mL Sol. H2MoO4

5 mL

1 mL

4 mL

3 mL

2 mL


5 mL

1 mL

4 mL

3 mL

2 mL

5 mL

1 mL

4 mL

3 mL

2 mL

5 mL

1 mL

4 mL

3 mL

2 mL


10

1

10



10 mL Sol. H2MoO4

101010

1111

101010

1 mL Sol. C6H8O6 al 1%1 mL Sol. C6H8O6 al 1%

10 mL Sol. Buffer de Acetato10 mL Sol. Buffer de Acetato

10 mL Sol. H2MoO410 mL Sol. H2MoO4

Sol. BlancoSol. Blanco


161

10. Mida por triplicado, con el Spectronic 20D+ a la longitud de onda de 620

nm, las absorbancias del complejo azul de molibdeno que se forma para cada una

de las soluciones estándares que conforman la curva de calibración. Calibrando el

instrumento cada 10 lecturas de absorbancia realizadas. Y no realice las replicas

de forma secuencial, sino cíclica. Registre los valores en su cuaderno de

laboratorio.

11. Obtenga la media aritmética ( blA ) y la desviación estándar ( blS ) de los

valores de absorbancia para la solución blanco. Registre estos resultados en su

cuaderno de laboratorio.

12. Grafique, en papel milimetrado o algún “software” apropiado, los valores

medios de absorbancias, obtenidos para cada solución estándar preparada para la

curva de calibración, contra sus respectivos valores de concentración, en un eje

cartesiano (x, y); donde el eje y, es la ordenada representada por la absorbancia, y

el eje x, es la abscisa representada por la concentración de fósforo en unidades de

parte por millón (ppm). Recuerde corregir cada lectura de absorbancia de las

soluciones estándares con la lectura de absorbancia media obtenida para la

solución del blanco.

i

i nxx / )1/()( 2 nxxSi

i

blstdstdcorregida AAA 11, C (ppm de P)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,000

0,060

0,118

0,173

0,231

Acorregida,stdn

0

1

2

3

4

C (ppm de P)

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,000

0,060

0,118

0,173

0,231

Acorregida,stdAcorregida,stdn

0

1

2

3

4

Cstd1 Cstd2 Cstd3 Cstd40

Astd1

Astd2

Astd3

Astd4

Concentración P ppm

Absorb

ancia


Astd1

Astd2

Astd3

Astd4


Absorb

ancia


Astd1Astd1

Astd2Astd2

Astd3Astd3

Astd4Astd4


Absorb

ancia


162

13. Caracterice, empleando la pendiente de la curva de calibración (m), el

corte (b) y los parámetros estadísticos para la absorbancia de la solución blanco

( blA , blS ), la curva de calibración diseñada para la determinación de fósforo.

Concentración del límite de detección:

Concentración mínima del analito (P):

Sensibilidad de calibración:

Sensibilidad = Pendiente curva de calibración = m

Concentración máxima de analito:

Determinada por el punto de inflexión en la curva de calibración, es

decir, el par de valores x, y, donde la recta se aleja de la linealidad o la regresión

lineal de la curva de calibración comienza a alejarse de la unidad (1).

3.4. Determinación de la concentración de fósforo inorgánico en el

extracto de cenizas.

Fundamento

La absorbancia que presenta el complejo azul de molibdeno a la longitud de

onda analítica de trabajo, 620 nm, es directamente proporcional a la concentración

de fósforo inorgánico que se encuentra presente en cada una de las soluciones de

cenizas o muestras, y que sirve como centro de coordinación del complejo. Las

LDLD CmbAblblLD SAA 3

mínmínCmbA

blblmínSAA 10


163

absorbancias, del complejo azul de molibdeno, en las soluciones estándares

preparadas obedecen la Ley de Beer-Lambert en el intervalo de concentraciones

de la curva de calibración diseñada; por lo que si las lecturas de absorbancias

medias obtenidas para el complejo en las diferentes muestras o soluciones de

cenizas entran en el intervalo de concentraciones estudiado por la curva de

calibración, se puede determinar la concentración de fósforo presente en estas

muestras por interpolación en la curva de calibración o por simple despeje de la

Ley de Beer-Lambert.

Material a Utilizar

1. Matraces aforado de 100 mL.

2. Piseta

3. Pipeta volumétricas de 1, 2, y 10 mL 4. Vasos de precipitado.

5. Spectronic 20D+.

6. Celdas de vidrio.


1. Solución de cenizas

2. Ácido ascórbico al 1 % p/v.

3. (NH4)6Mo7O24 4H2O al 1 % p/v.

4. Buffer acetato/ácido acético









Procedimiento

1. Prepare la solución de cenizas, obtenida en la actividad 3.2, para la

lectura de la absorbancia que generará el fósforo contenida en ella, al reaccionar

con los diferentes reactivos específicos empleados para la formación del complejo

azul de molibdeno. Para ello, siga el esquema de trabajo que se presenta a

continuación:


164

2. Mida por triplicado, con el Spectronic 20D+ a la longitud de onda de 620

nm, la absorbancia del complejo azul de molibdeno generado para cada una de

los extractos de cenizas que se analizan. Registre estos valores en su cuaderno

de laboratorio.

3. Halle el valor de la concentración de fósforo (P) en las muestras de

extracto de cenizas, por interpolación de las lecturas de absorbancia media de

cada muestra en la curva de calibración, y a través de la Ley combinada de Beer-

Lambert.

4. Post- Laboratorio Aquí



10

1

10



10 mL Sol. H2MoO4

Sol. de Cenizas

2 mL

2 2 mLSol. de Cenizas

10

1

10



10 mL Sol. H2MoO4

101010

1111

101010

1 mL Sol. C6H8O6 al 1%1 mL Sol. C6H8O6 al 1%

10 mL Sol. Buffer de Acetato10 mL Sol. Buffer de Acetato

10 mL Sol. H2MoO410 mL Sol. H2MoO4

Sol. de Cenizas

2 mL


Sol. de Cenizas

2 mL

Sol. de Cenizas

2 mL2 mL


2 mLSol. de Cenizas

muestramuestra CmbA


165

conocimientos adquiridos en el desarrollo de las actividades realizadas (3.1, 3.2,

3.3 y 3.4).

5. Cuestionario

1. ¿Cuáles son los métodos instrumentales de análisis?

2. ¿Qué es la EAM UV-Vis?

3. ¿Qué longitudes de onda abarca región espectral de la radiación UV-Vis,

y cómo se sub-divide la misma?

4. ¿Cómo se explica el comportamiento de absorción de radiación

electromagnética por parte de la materia?

5. ¿Qué es un cromóforo?

6. ¿Cuáles son los componentes fundamentales de un espectrofotómetro

para EAM UV-Vis?

7. Defina y escriba las distintas expresiones matemáticas para la Ley de

Beer-Lambert.

8. ¿Qué finalidad tiene la digestión ácida en la preparación del extracto de

cenizas?

9. ¿Qué es una solución blanco?

10. ¿Qué es una curva de calibración?

11. Describa la preparación de 500 mL de una solución de 750 ppm en

Cobre (Cu2+), a partir de la sal hidratada CuCl22H2O, que tiene una pureza de

99% y una masa molar de 170,48 g/mol.


Skoog Douglas A. Y James A. Leary. (1994). Análisis Instrumental. (4a Ed.).

McGraw-Hill. Madrid (España).


Determinación de Fósforo. Alimentos. Fondo Normas. COVENIN 1178-83.

Caracas (Venezuela).


166




Rouessac Francis y Annick Rouessac. (2003). Análisis Químico-Métodos y

Técnicas Instrumentales Modernas. (1a. Ed.). McGraw-Hill. Madrid (España).


167

VII. BIBLIOGRAFÍA





Burguera P. Marcela. ( ). Química Analítica Cuantitativa-Manual Práctico

de Laboratorio. Universidad de Los Andes. Mérida (Venezuela).

Chemdat.net. (2007). Disponible en red: http://www.merck.cl. Consultado:

12 Oct 2007.


Determinación de Fósforo. Alimentos. Fondo Normas. COVENIN 1178-83.

Caracas (Venezuela).


Determinación de Calcio. Alimentos. Fondo Normas. COVENIN 1178-82. Caracas

(Venezuela).



F. (México).

Frases de Riesgo y Seguridad. (2007). Disponible en red:

http://www.unizar.es/guiar/1/Accident/An_riesgo/FrasesR.htm. Consultado: 26

Octubre 2007.

http://www.unizar.es/guiar/1/Accident/An_riesgo/FrasesR.htm


168




Rouessac Francis y Annick Rouessac. (2003). Análisis Químico-Métodos y

Técnicas Instrumentales Modernas. (1a. Ed.). McGraw-Hill. Madrid (España).



Skoog Douglas A. y James A. Leary. (1994). Análisis Instrumental. (4a Ed.).

McGraw-Hill. Madrid (España)





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Normas de seguridad en los laboratorios de química€¦ · · 2012-02-02Para ello puede referirse a un manual de reactivos, o para una búsqueda completa a un Handbook de físico-química