Disolución de una muestra sólida por vía seca

DISOLUCIÓN DE UNA MUESTRA SÓLIDA POR VÍA SECA

Mineralización a elevadas temperaturas

La mineralización seca es el tratamiento de la muestra a elevada temperatura (generalmente superior a 450ºC) en aire para eliminar la materia orgánica como óxidos de carbono, o a 50-100ºC a presión reducida. Pueden ocurrir pérdidas por la incorporación del analito a las paredes del recipiente, a altas temperaturas.

En todos los procedimientos, puede ser un problema las pérdidas por volatilidad del analito. Los analitos pueden incorporarse a las paredes del recipiente durante la mineralización a altas temperaturas. La reacción entre un óxido metálico y silicatos puede formar vidrios que no son fácilmente atacados por ácidos minerales. La presencia de cloruro de sodio, un componente común de las muestras orgánicas, puede agraviar este problema.

Muchos materiales orgánicos contienen apreciable cantidad de silicona. Durante la mineralización la silicona permanece en el residuo como dióxido de silicona o como un silicato. Tales residuos pueden retener analitos metálicos.

Los materiales orgánicos varían en la temperatura requerida para su descomposición. Un rango de temperatura promedio sería 550-600ºC. El tiempo requerido depende de la naturaleza del material y puede ser de 2 a 24 horas.

Combustión en frasco de schoniger

La prueba se realiza en un matraz Erlenmeyer, o en un embudo de separación. Este involucra la combustión de una muestra en oxígeno puro, seguido de la absorción de los productos de combustión en una disolución de hidróxido de sodio. El equipo consiste en un matraz de combustión con un tapón esmerilado donde se encuentra un soporte de hilo de platino que permite sostener la muestra y los filamentos de contacto necesarios para el encendido eléctrico. Es una buena técnica para flúor, cloro, bromo, yodo, azufre y fósforo, se utiliza a niveles de tanto por ciento en una amplia gama de muestras, y proporciona resultados muy precisos. Es una técnica fácil de instalar y económica. El inconveniente es la poca cantidad de muestra que se puede combustionar. Se basa en la volatilización cuantitativa de los elementos de interés de la muestra y posterior recuperación de sus productos gaseosos por adsorción. Se debe tomar en cuenta las propiedades físicas y químicas como punto de inflamación, pH, viscosidad y densidad para determinar la manipulación y velocidad de la combustión, así como su análisis fundamental.

Mineralización en plasma de O2 a bajas temperaturas

Son conocidos como plasma no térmico, se caracterizan por la temperatura de sus partículas neutras e iones están entre los 25-100°C y la temperatura electrónica entre los 5000-105°C. Con una correcta aplicación y controlando los parámetros se puede mejorar en la superficie de materiales y lograr la unión entre diferentes materiales de manera compacta y duradera.

Se basa en la capacidad del oxígeno excitado, obtenido al pasar una corriente de oxígeno a bajas presiones a través de un campo de radiofrecuencia.        

Técnicas de fusión o disgregación

La fusión se hace a una temperatura relativamente alta. El objetivo de los fundentes es bajar el punto de fusión de la muestra oxidar o reducir (según el tipo de fundente) y de sustituir el anión del fundente en la muestra.

La disgregación se utiliza para expresar una acción más enérgica que involucra la trasformación de la muestra en un producto que puede ser disuelto. Puede ser alcalina, ácida o gaseosa.

Los cloratos y nitratos actúan como oxidantes enérgicos. El azufre y el carbón como reductores enérgicos El cloruro de amonio forma finalmente cloruros con los cationes de la muestra a altas temperaturas. El carbonato de calcio se descompone durante la fusión en oxido de calcio el cual tiene propiedades disgregantes.

Se usan para transformación de sales insolubles en ácidos en otras solubles en ácidos mediante mezclado con una cantidad elevada de una sal de metal alcalino y fusión de la mezcla a elevada temperatura.

FUNDENTES

¿Qué se necesita para ser fundente?

Son los productos químicos que se utilizan en los procesos de fusión de los minerales para rebajar el punto de fusión y eliminar parte de la escoria del propio proceso de fusión. También se llaman fundentes a los productos que se usan en los procesos de soldadura blanda para protegerla de la oxidación y otras impurezas que haya en la zona de soldadura, así como acelerar el bañado de metales cuando son calentados por la aleación de aportes.

• Se debe tomar en cuenta el punto de fusión que debe ser alto para que la muestra se disuelva, pero no tan alta para que no se volatice.
• La pureza para minimizar la contaminación de muestras y las intensidades de segundo plano.
• Higrometría ya que el nivel de retención de humedad puede tener un impacto en la precisión y proceso de fusión.
• Depende de la acidez/basicidad de la muestra y la combinación de ambos.
• El tipo de superficie de fundente tiene un gran impacto en la higrometría, la precisión del pesaje y rangos de fusión, un fundente pre-fusionado con un tamaño de partícula controlado y bajo contenido de polvo, proporcionará las condiciones óptimas para la fusión.
• Existen una serie de aditivos que se pueden añadir al fundente para mejorar el resultado final del proceso de fusión como el Oxidante que ayuda a asegurar que la oxidación de los compuestos se lleve a cabo ya sea antes o durante el proceso de fusión.

Carbonato sódico (carbonato potásico)

Tiene características alcalinas gracias a la presencia del ion carbonato en su estructura (base conjugada del ácido carbónico), (ionización). Uno de los fundentes más comúnmente usados es el carbonato de sodio que convierte los óxidos en sales de sodio solubles (reactividad). Una mezcla de sodio y potasio se funde a temperatura inferior que el carbonato de sodio solo, resultando conveniente con algunas muestras, pero no con otras (punto de fusión). Los valores de fuerza y pH no pueden ser considerados por separado, al variar el pH, varia la relación de los dos componentes (pH). La temperatura tiene una gran influencia en los equilibrios químicos (temperatura). Sus derivados se utilizan también en la manufactura de vidrio para bajar el punto de fusión del silicio y así poder manejarlo mejor. Puede reaccionar (reactividad) violentamente al combinársele con ácidos fuertes, libera Bióxido de Carbono (CO2) y calor.

Propiedades        

• Masa molar: 105, 988 gr/mol
• Punto de fusión: 1124 K (851 °C)
• Punto de ebullición: 1873 K (1600 °C)
• Acidez: 10,33 pKa
• Presenta enlace iónico por la gran diferencia de electronegatividades

Carbonato de potasio

• Agente higroscópico suave
• Electrolito para diversos experimentos, por ejemplo de fusión
• El carbonato potásico se utiliza también en la fabricación de jabón suave y vidrio
• Utilizado para subir los valores de kh del agua (dureza), especialmente en el agua de acuario. Para subir el KH en 1°, son aproximadamente 2,5 g/50 L
• Fórmula semidesarrollada K2CO3
• Densidad 2,29 g/cm 3
• Masa molecular UMA 138,20 g/mol
• Punto de fusión 891 ºC
• Solubilidad en agua 1,120 g/L

Carbonato sódico más un agente oxidante (KNO3, KClO3 o Na2O2)

Normalmente se emplean crisoles de Pt, Carbonato sódico más un agente oxidante como KNO3, KClO3 o Na2O2. La reacción de reducción se ve favorecida por la afinidad electrónica alta y el agente oxidante acepta los electrones aumentando sus electrones y reduciendo su número de oxidación (Redox). Muestras que contienen S, As, Sb, Cr, etc, y que requieren un medio oxidante. Temperatura de fusión de 600-700ºC (temperatura de fusión). Crisoles de Ni o Pt (no con Na2O2).

Hidróxido sódico o potásico

Es una sustancia muy corrosiva y con un alto nivel de alcalinidad, su punto de fusión es 591 K (318 °C) y su punto de ebullición 1663 K (1390 °C). Cuando se disuelve en agua o cuando se neutraliza con algún ácido libera gran cantidad de calor, el cual puede ser suficiente para hacer que material combustible en contacto con el hidróxido haga ignición (reactividad). Convierte los óxidos en sales de sodio solubles, es incompatible con ácidos y compuestos halogenados orgánicos como el Tricloroetileno. La reacción con Nitrometano u otros compuestos nitro similares produce sales sensibles al impacto. Reacciona con ácidos (también generando calor), compuestos orgánicos halogenados y con metales como el Aluminio, Estaño y Zinc generando Hidrógeno, que es un gas combustible altamente explosivo (polaridad). Sirve como flujo para bajar la temperatura en la cual la silicona derrite, se funde a una temperatura menor que el silicio puro y posee una elasticidad algo mayor (temperatura).

...