TECNICAS GRAVIMETRICAS Factor Gravimétrico

TECNICAS GRAVIMETRICAS

Factor Gravimétrico

El análisis gravimétrico se basa en dos medidas experimentales: el peso de la muestra tomada; y el peso del sólido obtenido a partir de ésta muestra. Los resultados del análisis se expresan frecuentemente en porcentajes de analito, A:

En ocasiones el producto pesado (obtenido) es A y su peso se determina directamente. Más frecuentemente el producto aislado y pesado contiene A o se relaciona químicamente con A

El conjunto de constantes asociadas con la transformación de unidades métricas (g, mg) en unidades químicas (PF, moles) incluyendo las relaciones estequiométricas se denomina factor gravimétrico.

EJEMPLO 1

¿Qué peso de Cl- contiene 0.204 g de AgCl?

EJEMPLO 2

¿A qué peso de AlCl3 corresponderían 0.204 g de AgCl?

Nótese que estos cálculos se asemejan entre sí. En ambos el peso de una sustancia, se convierte en el peso correspondiente de otra, mediante multiplicación por un grupo de términos constantes. El Factor Gravimétrico:

Ejemplo 1:

Ejemplo 2:

Estos ejemplos indican que el factor gravimétrico toma la siguiente forma:

donde a y b, son números enteros pequeños que toman el valor necesario para establecer la equivalencia química (estequiometría) entre las sustancias del numerador y denominador. Esto se logra con frecuencia igualando el número de átomos de un elemento (que no sea oxígeno) que sea común en ambos términos.

Finalmente la expresión para el % de analito en una muestra toma la siguiente forma:

Cuando no exista un elemento común en el numerador y denominador, deberá, buscarse una relación estequiométrica entre ellos que puede resultar de uno o varios pasos de transformación de masa de uno en otro

Por ejemplo: análisis indirecto para el Hierro de una muestra de Sulfato de Hierro (III), que implica la precipitación y pesada de Sulfato de Bario:

el factor gravimétrico para el cálculo del porcentaje de Hierro será:

Métodos gravimétricos

Los análisis gravimétricos se basan en la medida del peso de una sustancia de composición conocida y químicamente relacionada con el analito. Pueden subdividirse en dos grandes grupos

Métodos de precipitación

Métodos de volatilización

En los métodos de precipitación: la especie a determinar se precipita mediante un reactivo que da lugar a un producto poco soluble, de composición química conocida o transformable en otro de composición química conocida.

En los métodos de volatilización, el analito o sus productos de descomposición se volatilizan a una temperatura adecuada. Luego se hace la pesada del producto o bien se determina el peso del residuo.

Los métodos de precipitación se utilizan con mucha más frecuencia que los de volatilización.

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Métodos de Precipitación

Requisitos Fundamentales

Conviene enunciar los requisitos y ampliarlos en relación particularmente con la separación por precipitación:

1) El componente deseado ha de ser precipitado cuantitativamente. Es decir la cantidad de componente deseado que queda en solución debe ser una fracción despreciable de la cantidad total original de ese componente.

2) El precipitado ha de ser puro o, por lo menos, ha de ser de un grado de pureza conocido en el momento de la medición final. El precipitado, en el momento de su formación, no ha de incluir cantidades significativas de otras sustancias que actúen como impurezas, a menos que estas sustancias puedan separarse fácilmente en pasos de lavado y desecación que forman parte del procedimiento.

3) El precipitado ha de estar en forma física adecuada para su manejo subsiguiente. Así por ejemplo siempre, es conveniente que el precipitado tenga partículas lo suficientemente grandes para poder ser retenidas por el medio usado para la filtración.

Todo el proceso de precipitación ha de plantearse y efectuarse de manera que satisfaga estos tres requisitos. Las decisiones en cuanto a diversos factores, como la elección del compuesto que ha de precipitar, selección del agente de precipitación adecuado, volumen y concentraciones de las soluciones de reactivos, presencia e intervalos de concentración de otros componentes, elección de disolvente, temperatura, pH, velocidad de adición de un reactivo precipitante y tiempo y método de digestión y lavado, han de basarse todas, en el cumplimiento de los tres requisitos. Estos requisitos están íntimamente relacionados entre sí, y una condición que pudiera ser conveniente desde el punto de vista de un requisito podría afectar de manera adversa al cumplimiento de otro. Por esto, el procedimiento adoptado para un proceso de precipitación será necesariamente el resultado de una serie de compromisos a los que se llegará con el fin de alcanzar un grado óptimo, el cual satisfagan los tres requisitos.

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Nucleación y crecimiento cristalino

La formación de un precipitado es un fenómeno físico al igual que químico, pues en ella intervienen un proceso físico y un proceso químico.

La reacción física consiste en general en dos procesos, nucleación y crecimiento cristalino. La Nucleación se refiere al mínimo número de iones que se agrupa en pequeños racimos y es capaz de formar una nueva fase. Crecimiento cristalino se refiere al depósito de nuevos iones sobre los núcleos previamente formados.

Importancia de la sobresaturación en la nucleación

La influencia del grado de sobresaturación sobre la velocidad de precipitación se expresa por la ecuación de Von Weimarn.

Q = concentración real del soluto en el instante que comienza la precipitación

S = concentración de equilibrio del soluto en una solución saturada

Cada adición del reactivo precipitante a la solución que contiene el analito causa una situación momentánea de sobresaturación. Esta condición inestable la mayoría de las veces evoluciona rápidamente hacia la formación de un precipitado. En general cuanto mayor es el grado de sobresaturación relativa, menor será el tamaño de las partículas de precipitado.

Nucleación espontánea y nucleación inducida

Teóricamente es posible que en una solución sobresaturada se unan iones en un racimo bastante grande para formar un núcleo, por el proceso de nucleación espontánea.

Sin embargo en la práctica es muy probable que la nucleación espontánea sea menos frecuente que la nucleación inducida, en la cual el arracimado inicial de iones es ayudado por la presencia en la solución de ciertos lugares que pueden atraer y retener iones. Dichos lugares pueden ser, cristales del mismo precipitado que se está formando, tipo y limpieza del recipiente, o también, partículas insolubles que se encuentren como impurezas en los reactivos o disolventes.

Procesos de crecimiento cristalino

El crecimiento cristalino, una vez formado un núcleo, consta de dos pasos: la difusión de iones a la superficie del cristal en crecimiento y el depósito de estos iones sobre la superficie.

Uno u otro factor puede ser limitante de la velocidad.

La velocidad de difusión está influida orden naturaleza específica de los iones, de la agitación, de la concentración y de la temperatura. La velocidad de depósito de iones sobre la superficie de la red cristalina, se encuentra gobernada por concentraciones, presencia de impurezas y propiedades características del crecimiento del cristal.

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Completitud de precipitación

La completitud de precipitación de la especie deseada está determinada en general por la solubilidad de equilibrio de esa sustancia bajo las condiciones existentes durante la filtración y lavado. La solubilidad de equilibrio de un precipitado se influye por muchas condiciones experimentales.

Uno de los factores es el efecto ión común. La solubilidad del precipitado disminuye por la presencia de un ión común en exceso.

Otro factor que influye es la presencia de un ión extraño que tiende a aumentar la solubilidad.

La temperatura en general aumenta la solubilidad cuando ella aumenta.

La solubilidad de equilibrio de un precipitado, depende de la naturaleza del disolvente.

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Pureza de un precipitado

La sustancia deseada precipitada puede estar contaminada con una o varias sustancias; quizás también por su escasa solubilidad.

Es posible, en realidad es casi inevitable, que una fase precipitada se contamine con sustancias procedente de sus aguas madres, aún cuando las solubilidad de equilibrio de estas otras sustancias no hayan sido sobrepasadas. Para comprender este fenómeno es preciso revisar algunas propiedades del estado coloidal.

Estado coloidal

Definición e importancia

La expresión estado coloidal se refiere a la dispersión en una fase en una segunda fase.

La fase dispersa puede ser un sólido, un líquido o un gas y la otra fase puede ser así mismo sólido, líquido o gas. Los coloides

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