MTODOS GRAVIMTRICOS DE ANLISIS

Captulo 12

Mtodos gravimtricos

Mtodos cuantitativos que se basan en la determinacin de la

masa de un compuesto puro con el que el analito est

relacionado qumicamente.

La determinacin de la masa se debe realizar con una

balanza analtica.

Mtodos

Existen dos mtodos de anlisis gravimtrico

Gravimetra por precipitacin Gravimetra por volatilizacin

Gravimetra por precipitacin

Analito reacciona con un agente precipitante para formar una sustancia insoluble, con el fin de medir su masa como un slido

Gravimetra por precipitacin

Precipitacin de un compuesto poco soluble. Filtracin. Lavados para eliminar impurezas. Tratamiento trmico adecuado para transformar el

producto en uno de composicin conocida. Determinacin de la masa.

Mtodo de determinacin de Calcio en aguas naturales

Se agrega cido oxlico en exceso a una muestra de agua.

Se adiciona amoniaco para neutralizar todo el cido oxlico y provocar la precipitacin del calcio como oxalato de calcio.

El precipitado se filtra, se transfiere a un crisol previamente pesado.

Se seca y se calcina, lo que trasnforma todo el precipitado xido de calcio.

El crisol con el precipitado se enfra, se pesa y se determina la masa del xido de calcio por diferencia con la masa conocida del crisol vaco.

Mtodo de determinacin de Calcio en aguas naturales

2NH3 + H2C2O4 2NH4+ + C2O42-

Ca+2(ac) + C2O42-(ac) CaC2O4 (s)

CaC2O4 (s) CaO (s) + CO (g)+ CO2(g)

Propiedades de los precipitados y agentes precipitantes

Lo ideal es que existiera un agente precipitante especfico, o al menos, selectivo para cada analito

La realidad es que los especficos son poco comunes Los selectivos son un poco ms frecuentes

Propiedades de los precipitados y de los reactivos precipitantes Agentes precipitantes:

n Selectivos: reaccionan con un nmero limitado de especies qumicas. (AgNO3)

n Especficos: reaccionan con una nica especie qumica. (dimetilglioxima

El reactivo precipitante ideal debe reaccionar con el analito para formar un producto con las siguientes caractersticas:

n Ser filtrado y lavado fcilmente para quedar libre de contaminantes. n Solubilidad lo suficientemente baja para evitar prdidas

importantes. n No reaccionar con los componentes atmosfricos. n Tener una composicin conocida despus de secarlo o calcinarlo.

Tamao de partcula y filtrabilidad de los precipitados

Son preferibles precipitados con partculas grandes: Fciles de filtrar y lavar. Ms puros que los de partculas finas. Filtracin rpida.

Factores que determinan el tamao de partcula

Suspensiones coloidales: partculas invisibles a simple vista (10-7 y 10-4 cm de dimetro)

n No sedimentan ni se filtran con facilidad.

Partculas con dimensiones de dcimas de milimitros o mayores

n Dispersin temporal de dichas partculas se denomina suspensin cristalina.

n Sedimentan de forma espontnea y se filtran con facilidad.

Factores que influyen en la formacin de un precipitado y su tamao de partcula

Solubilidad en el disolvente Temperatura Concentracin de los reactivos Velocidad en la que se mezclan los reactivos

Obtencin de partculas grandes

Precipitacin lenta Reaccin en caliente Disoluciones diluidas Buena agitacin Digestin del precipitado

Formacin del precipitado

A la hora de formarse el precipitado ocurren dos mecanismos simultneos

Nucleacin Crecimiento de partcula

Precipitacin

Nucleacin

Se agrupan cantidades muy pequeas de iones, tomos o molculas para formar un slido estable

Crecimiento de partcula

Los ncleos se van uniendo unos con otros y estos van creciendo cada vez ms

Si predomina la nucleacin las partculas son de menor tamao

Si predomina el crecimiento de partcula, estas sern de mayor tamao

Sobresaturacin relativa

Explica cuantitativamente el efecto total de las variables.

Supuesto: Tamao de partcula est relacionado

Sobresaturacin relativa= Q-S S Q: concentracin del soluto en cualquier momento S: solubilidad del soluto en el equilibrio

n Valores grandes de sobresaturacin relativa el precipitado tiende a ser coloidal.

n Valores pequeos, es ms posible que forme un slido cristalino.

Uso prctico

A menor sobresaturacin relativa, mayor es el tamao de partcula generada

S es afectada por Ion comn pH Formacin de complejos Temperatura*

Mecanismo de formacin de precipitados

Procesos de formacin: Nucleacin Crecimiendo de partcula

Tamao de la partcula depender de la competencia entre ambos procesos.

Control de pH, temperatura

Precipitados coloidales

Son partculas pequeas que no pueden filtrarse con facilidad, filtros comunes no las retienen.

Movimiento browniano evita la sedimentacin por influencia de la gravedad.

Es posible coagular o aglomerar partculas coloidales para obtener una masa amorfa, fcil de filtrar y que sedimente.

Coagulacin de coloides

Calentamiento Agitacin Adicin de un electrolito al medio

Peptizacin de coloides

Proceso mediante el cual un coloide coagulado regresa a su estado disperso.

Se lava el coloide coagulado, al eliminar el electrolito causante de la coagulacin se restablecen las fuerzas de repulsin del coloide.

Problemas: Contaminacin Prdidas

Tratamiento prctico de los precipitados coloidales

Precipitan mejor: n disoluciones calientes n Agitacin n sucificiente cantidad de electrolito para asegurar la

coagulacin.

La filtrabilidad de un coloide coagulado mejora si se realiza una digestin en el agua madre.

Precipitados cristalinos

Se filtran y purifican con mayor facilidad. Tamao de particula y filtrabilidad pueden

controlarse. n Se reduce Q (disoluciones diluidas y agregando lentamente

el reactivo precipitante) n Se aumenta S (precipitacin en caliente o ajustando pH) n Digestin: producto ms puro y fcil de filtrar

Coprecipitacin

Proceso en el cual los compuestos que normalmente son solubles son arrastrados y separados de la disolucin por un precipitado.

Tipos: n Adsorcin en la superficie n Formacin de cristales mixtos n Oclusin (iones extraos) n Atrapamiento mecnico (disolucin)

Errores tanto positivos como negativos.

Precipitacin homognea

Proceso en el cual se forma un precipitado por la generacin

lenta y homognea del reactivo precipitante en la disolucin.

Son ms puros y fciles de filtrar.

Ejemplo: Urea, formacin de iones hidroxilo.

(NH2)2CO + 3H2O CO2 + 2NH4+ + 2OH-

Elementos precipitados: Al, Ga, Th, Bi, Fe, Sn

Secado y calcinacin de precipitados

El precipitado gravimtrico se calienta hasta que su masa es constante.

El calentamiento se utiliza para eliminar el disolvente y especies voltiles que arrastrara el precipitado.

La calcinacin es utilizada para descomponer el slido y formar un compuesto de composicin conocida (forma pesable).

Secado y calcinacin de precipitados

Efecto de la temperatura hasta 1000 C Cloruro de aluminio

Sulfato de Bario

xido de aluminio hidratado: secado elimina el agua intramolecular

Oxalato de calcio hidratado: se deshidrata, forma carbonato de calcio y posteriormente xido de calcio

Clculos de los resultados a partir de datos gravimtricos

Medidas experimentales n masa de la muestra n masa del producto de composicin conocida

Porcentaje = masa del producto x 100 masa de muestra

Ejemplo 12.1(p. 329)

El contenido de calcio de una muestra de 200,0 mL de agua

natural se determin mediante la precipitacin del catin como

CaC2O4. El precipitado se filtr, se lav y se calcin en un

crisol cuya masa, vaco, fue de 26,6002 g. La masa del crisol

ms CaO (56,077 g/mol) fue de 26,7134 g. Calcule la

concentracin de Ca (40,078 g/mol) en gramos por cada 100

mL de agua.

Ejemplo 12.1(p. 329)

muestra: 200,0 mL de agua natural

precipitacin del catin como CaC2O4

masa crisol vaco: 26,6002g

masa del crisol ms CaO (56,077 g/mol): 26,7134g

Calcular concentracin de Ca (40,078 g/mol) %m/v.

Ejemplo 12.2 (p. 330)

Para analizar un mineral de hierro se disolvi una muestra de

1,1324 g en HCl concentrado. La disolucin resultante se

diluy con agua y se precipit el hierro (III) como xido

hidratado Fe2O3 .XH2O al agregar NH3. Despus de filtrar y

lavar, el residuo se calcin a alta temperatura para producir

0,5394 g de Fe2O3 puro (159,69 g/mol). Calcule el

porcentaje de Fe (55,847 g/mol) y el porcentaje de Fe3O4

(231,54 g/mol) en la muestra.

Ejemplo 12.2 (p. 330)

Muestra: 1,1324g

Fe2O3 .XH2O

Fe2O3 puro (159,69 g/mol): 0,5394g.

Calcule el porcentaje de Fe (55,847 g/mol) y el porcentaje de Fe3O4 (231,54 g/mol) en la muestra.

Problema 12.22 (p. 338)

Es posible determinar el nitrgeno amoniacal si se trata la muestra con cido cloroplatnico; el producto, cloroplatinato de amonio, es ligeramente soluble: H2PtCl6 + 2NH4+ (NH4)2PtCl6 + 2H+

El precipitado se descompone por calcinacin, formando platino metlico y productos gaseosos: (NH4)2PtCl6 Pt (s) + 2Cl2(g) + 2NH3 (g) + 2HCl (g) Calcular el porcentaje de amoniaco en una muestra si 0,2115 g si una muestra de 0,4693 g de platino.

Problema 12.22 (p. 338)

H2PtCl6 + 2NH4+ (NH4)2PtCl6 + 2H+ (NH4)2PtCl6 Pt (s) + 2Cl2(g) + 2NH3 (g) + 2HCl (g) Calcular el porcentaje de amoniaco en una muestra si 0,2115 g si una muestra de 0,4693 g de platino.

Aplicaciones de mtodos gravimtricos

Agentes precipitantes orgnicos

Forman sales poco solubles y xidos hidratados.

Tabla 12.2

Agentes reductores

Tabla 12.3 Algunos agentes reductores empleados en mtodos gravimtricos

Agente reductor Analito

SO2 Se, Au

SO2 + H2NOH Te

H2NOH Se

H2C2O4 Au

H2 Re, Ir

HCOOH Pt

NaNO2 Au

SnCl2 Hg

Reduccin electrnica Co, Ni, Cu, Zn, Ag, In, Sn, Sb, Cd, Re, Bi