Universidad de La Frontera Depto. de Ciencias Qumicas y Recursos Naturales

Qumica Analtica Instrumental

3. Gravimetra Dra. Antonieta Ruiz

Se basa en las medidas de masa; que requiere, fundamentalmente, dos medidas experimentales:

- Masa de la muestra analizada.

- Masa del analito o de una sustancia de composicin qumica conocida que contenga el analito.

Por ejemplo: Determinacin de humedad en muestra de pan. Muestra: pan Analito : agua

Relacin entre la masa del analito (agua) y la masa de la muestra (pan)

Gravimetra

Balanza Analtica

TIPOS DE ANALISIS GRAVIMETRICO 1.- Volatilizacin o evolucin: convertir un liquido o un solido en vapor :

Prdida de peso 2.- Precipitacin: involucra la precipitacin cuantitativa de una sustancia

poco soluble de una solucin : Aislamiento de un precipitado

1. GRAVIMETRIAS DE VOLATILIZACION

La determinacin clsica de este tipo de volumetras corresponde a la determinacin de humedad. La cual consiste en forma general en: 1. Pesar la muestra original 2. Llevarla a estufa a una temperatura definida durante un tiempo

determinado. 3. Pesar la muestra seca 4. Calcular el porcentaje de humedad o agua presente en la muestra original.

Ejemplo de ejercicio de gravimetra por evolucin

Para dar aprobacin para la exportacin de la produccin de trigo del reciente ao, es necesario determinar la humedad de dicho producto. Al pesar el pesafiltro vaco con su tapa, se registr una masa de 16,3456 g, en tanto, que tras agregarle muestra, se registr una masa de 17,7456 g. El pesafiltro, con dicha muestra en su interior, se llev a estufa a 110C durante 2 horas y luego de ser enfriado en un desecador, fue pesado nuevamente, registrndose una masa de 17,2345 g. Cunto es el porcentaje de humedad del trigo analizado?

2. GRAVIMETRIAS DE PRECIPITACIN

1. Pesada de la muestra

2. Disolucin de la muestra

3. Acondicionar la disolucin

4. Agregar reactivo precipitante

5. Comprobar que la precipitacin es completa

6. Filtrar

7. Lavar el precipitado

8. Secar o calcinar el precipitado

9. Pesar el precipitado (peso constante)

10.Clculo de cantidad del analito

Involucra la precipitacin cuantitativa de una sustancia poco soluble en una solucin. Experimentalmente, involucra los siguientes pasos:

Para obtener buenos resultados, se debe generar un pp puro que se pueda recobrar con una alta eficiencia, ej: Cl, SO4

=.

Caractersticas de un pp :

Baja solubilidad. Fcil de recuperar por filtracin. Composicin constante y conocida. No reactivo con el medio (aire, agua). Composicin exactamente conocida. Alto peso molecular.

Idealmente, el producto debera ser insoluble, fcilmente filtrable, puro y de composicin conocida.

El tamao de la partcula es fundamental en la operacin de filtracin ya que algunas partculas pueden ser fcilmente separadas de sus aguas madres y aquellas pequeas de tipo coloidal, complican la operacin de filtrado. Se pueden presentar 2 casos: Suspensin coloidal (CuS) tamao :10-6-10-4 mm no tiende a decantar difcil o imposible de filtrar Kps 10-30

Suspensin cristalina (BaSO4) tamao :10-1-10 mm precipita espontneamente rpida filtracin tpicamente de mas alta pureza que los coloides Kps 10-10

Etapas de formacin del precipitado Nucleacin: Cuando un nmero pequeo de iones, tomos, molculas se agrupan, esto puede ocurrir en forma espontnea o inducida. Crecimiento de partculas: Se requiere la presencia de iones en las aguas madres para que puedan crecer los ncleos formados.

El tamao de la partcula es determinado en cierta medida por algunas condiciones de tipo experimental velocidad de mezcla: lenta concentracin de reactivos: evitar sobresaturacin solubilidad del precipitado

Sobresaturacin relativa

SR = Q-S S

donde Q es la concentracin de soluto en cualquier tiempo y S es el soluto soluble en equilibrio

Si la SSR es alta, la ncleacion es favorecida y las suspenciones coloidales tienden a ser formadas. Si la SSR es pequea, el crecimiento de partculas predominara, resultando un pp.cristalino.

Para obtener un pp., cristalino la SSR debe ser minimizada, esto se puede hacer por: Incrementando S: Elevando la temperatura durante la precipitacin. Controlando el pH. Disminuyendo Q: Usando soluciones diluidas. Adicionando lentamente los reactivos. Agitando la solucin.

Etapas de formacin del precipitado

Es la combinacin de dos etapas: NUCLEACION V/S CRECIMIENTO DE PARTICULAS

GRADO DE SOBRESATURACION

Nucleacin: pp. coloidal. Crecimiento de partculas: pp. cristalino.

Por ejemplo: AgNO3 (aq) + Na Cl (aq) AgCl (s) + NaNO3 (aq)

AgCl tiende a formar precipitados coloidales

Inicio precipitacin

Partcula AgCl

Capa adsorcin primaria

Capa contraionica

H2O

Precipitado Coloidal:

Aunque agreguemos Ag+, en bajas concentraciones, el pp seguir siendo coloidal, ya que como la Ag+ se adiciona esta genera una alta concentracin a nivel local.

Ag+

Pp. coloidal

La estabilidad de las partculas coloidales depende de los siguientes factores: Contrarresta sedimentacin. La superficie adsorbe iones de las aguas madres. Se repelen entre si. La adsorcin es selectiva. Atraccin de algunos iones y no otros.

Coagulacin de coloides

Dos formas de coagular los coloides son: adicionando una solucin con electrolitos o calentando. Calentamiento de coloides con agitacin: Esto significa disminuir el nmero de iones adsorbidos por partculas. Esta reduccin en el tamao de los iones centrales facilita el aprovechamiento de espacios disponibles entre ellos.

Usando un electrolito voltil: una sal relativamente voltil puede ser usada para lavar el pp. calentando el pp. Puede ser removido el electrolito.

Ncleo

crecimiento

Cristal

Este tipo de pp. es mucho ms fcil de trabajar Es de fcil filtracin y puro Se tiene gran control sobre el proceso de precipitacin

Precipitado Cristalino:

Adsorcin la adsorcin de contaminantes es tpica de pp. coloidales.

Oclusin: es el confinamiento de porcin de aguas madres en grietas del cristal.

Postprecipitacin: cuando pp. un segundo compuesto.

Reemplazamiento isomrfico: ocurre cuando en la matriz hay presente iones con tamaos similares a nuestro pp.

Contaminacin del pp Coprecipitacin:

Cuando un agente precipitante es agregado a la solucin que contiene el analito, se generara una alta concentracin a nivel local, esto genera precipitados coloidales. La pp. homognea busca evitar la formacin de precipitados coloidales. El reactivo precipitante, es agregado en una forma no reactiva a la muestra, donde algunas propiedades de la solucin son activadas y lentamente el reactivo se convierte en su forma reactiva. Ejemplo: Precipitacin de Zn con tioacetamida.

Precipitacin Homognea

fg = Peso frmula (sustancia buscada)

Peso frmula (sustancia pesada)

Sustancia buscada (g) = Peso del precipitado (g) x fg

% sustancia buscada = g sust. buscada

g muestra x 100

Factor Gravimtrico

Lo que quiero

Lo que tengo

La clave est en relacionar los moles de producto con los moles de reactivo.

Ejemplo de gravimetra de precipitacin: Determine el hierro de una muestra de 5 g de tierra de hojas. Se obtienen 0,45 g de Fe3O4. Exprese el contenido como % de Fe.

0,7236 fg = 3 x PM Fe PM Fe3O4

= 3(55,847)

231,55 =

Fe(g) = 0,45 (g) x 0,7236 = 0,325 (g)

% Fe = 0,325 g 5 g

x 100 = 6,5 % de Fe

5 g

Fe

?

Se extrae el fe

como xido

Fe3O4

0,45 g

PM Fe= 55,847

g/mol

PM Fe3O4 = 231,55 g/mol

Lo que quiero = Fe

Lo que tengo = Fe3O4