analisis cuantitativo muestreo
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MUESTREO
Para obtener información importante, un análisis debe realizarse
con una muestra cuya composición sea representativa de todo el
material de donde se tomó.
El muestreo es el proceso de selección del material representativo
que se va a analizar.
En el siguiente diagrama se resumen los pasos que van desde un
objeto real a las muestras individuales que pueden ser analizadas.
LOTE: conjunto del material (tejido, urna, lago, etc.) del que se
toman las muestras.
MUESTRA BRUTA (muestra primaria): es la que se toma
directamente del lote para analizarla y que en parte se almacena (se
guarda como futura referencia). Esta muestra es representativa del lote,
esto hará el análisis válido.
PREPARACION DE LA MUESTRA: proceso de convertir una muestra
bruta en una muestra de laboratorio homogénea, la preparación de
muestra también incluye los pasos dados para eliminar las especies
interferentes o para concentrar el analito. Son los pasos necesarios para
convertir una muestra bruta representativa en una forma adecuada para
el análisis químico.
MUESTRA DEL LABORATORIO: muestra pequeña y homogénea que
tiene la misma composición que la muestra bruta.
LOTE
Muestra bruta representativa
Muestra de laboratorio homogénea
Alícuota Alícuota Alícuota
Muestreo
Preparación de muestra
Las técnicas de muestreo dependen de:
Estado de agregación del material (sólida, líquida o gas)
Propiedades particulares
Estructura (pedazos grandes, pequeños, gránulos, polvo, etc.)
La cantidad disponible de material
Forma de embalaje (frascos, sacos, barriles, a granel)
Destino del material
Modo de trasportar (vagones de ferrocarril, en barcazas)
Tamaño de la partida
Principio general del muestreo:
La muestra representativa debe estar compuesta del mayor número
posible de porciones de sustancias tomadas de la manera
absolutamente arbitraria de diversos lugares de la partida estudiada.
Consideraciones:
Materia prima heterogénea
Cuanto mayor sea el número de porciones de la sustancia escogidas
de diferentes partes o pedazos, mayor probabilidad de que la
muestra tenga las características promedio de la sustancia a analizar.
Muestra representativa primaria no se puede usar por ser grande y
heterogénea
Trituración para homogenizar (si hablamos de materiales de gran
tamaño, se trituran hasta el tamaño de una nuez)
Realizar trituración rápidamente (evitar oxidación o deshidratación)
Muestreo de metales y aleaciones se toma en forma de virutas o
limadura por métodos adecuados.
Tamaño de muestra
El número de análisis replicados
Muestras repetidas: proporciones de aproximadamente el mismo
tamaño, de un material en las que simultáneamente y bajo las
mismas condiciones se lleva a cabo un procedimiento analítico.
Método de Cuarteo:
a) Extender uniformemente en cuatro triángulos (Figura),
A
B
C
D
b) Eliminar los opuestos, por ejemplo A y C ó D y B.
c) Unir los dos restantes, se trituran de nuevo y se cuartean hasta
obtener una muestra menor de 25 g (repitiendo trituración y cuarteado)
d) Guardar muestra en recipientes herméticamente cerrados y
etiquetados.
Preparación de la muestra de laboratorio:
Un sólido voluminoso se debe triturar y mezclar para que la muestra
del laboratorio tenga la misma composición que la muestra bruta.
Antes del análisis, los sólidos se suelen secar a 110 ºC a presión
atmosférica, con objeto de eliminar el agua adsorbida.
Las muestras sensibles al calor se deben guardar simplemente con
un entorno que las lleve a un nivel de humedad constante y
reproducible.
La muestra de laboratorio de ordinario se disuelve para hacer el
análisis. Es importante disolver toda la muestra.
o Si la muestra no se disuelve en condiciones suaves, se puede
usar una digestión o fusión ácidas.
o El material orgánico se puede destruir por combustión
(incineración seca), o incineración húmeda (oxidación con
reactivos líquidos).
Molienda:
Los sólidos se pueden triturar usando un mortero y maza.
Los morteros pueden ser de:
Acero (llamado de percusión o mortero diamante). Se usa para
desmenuzar materiales como minerales y rocas golpeando
suavemente la maza con un martillo ya que el mortero y la maza
ajustan completamente.
Ágata (se asemeja en forma a los de porcelana o alúmina), en
ellos se trituran pequeñas partículas, convirtiéndolas en polvo
fino.
Carburo de boro, cinco veces más duros que los de ágata, y
menos propensos a contaminar la muestra, el mortero es un
cuenco semiesférico incrustado en un cuerpo de plástico o de
aluminio. La maza tiene un mango de plástico y acaba en una
punta de carburo de boro.
Molinos:
De bolas: es un sistema que consiste en hacer girar
enérgicamente bolas de acero o de cerámica dentro de un tambor
junto con la muestra, hasta que la convierte en polvo.
Triturador de Wig-L-Bug: pulveriza la muestra golpeándola dentro
de un vial con una bola, que se mueve en uno y otro sentido.
o Para materiales blandos, el vial y la bola son de plástico.
o Para materiales más duros se usa acero, ágata y carburo de
wolframio.
Molino de laboratorio Shatterbox hace girar un disco y un anillo
dentro de una cámara de molienda a 825 rpm, pulverizando hasta
100 gramos de material. El carburo de wolframio y el zirconio se
utilizan como cámaras para muestras muy duras.
Preparación de soluciones de la muestra:
Muestras en solución, que implica que el o los disolventes deben disolver
con rapidez toda la muestra y en condiciones suficientemente buenas
para evitar la pérdida.
Conservación de la muestra
Recipientes para guardar la muestra son de importancia primordial
en el análisis químico. Existen recipientes de diverso materiales, pero los
más utilizados en el laboratorio de análisis son los siguientes.
1. Vidrio. El mejor es el vidrio refractario (Pyrex), características:
Alta temperatura de ablandamiento
Coeficiente de dilatación pequeño
Gran estabilidad química
Atacado principalmente por soluciones alcalinas
Las soluciones ácidas (a escepción de aquellas que contienen HF)
atacan débilmente el vidrio
Evitar cambios bruscos de temperatura
Evitar calentamiento desigual
No exponer a llama directa SIEMPRE COLOCAR UNA MALLA CUBIERTA
DE ASBESTO
2. Porcelana. Resisten temperaturas relativamente altas (crisoles,
tazas, vasos, etc).
Resistente a la acción de álcalis y otros reactivos
Se destruyen parcialmente (crisoles) al fundir sustancias que
contienen álcalis o carbonatos
Material muy usado para la calcinación de precipitados
Para análisis muy precisos no se usa
3. Cuarzo. Se usa como vasijas de cuarzo fundido.
Extraordinariamente resistente a los cambios bruscos de temperatura
Se funde a elevadas temperaturas (≈ 1700°C)
Los álcalis cáusticos y carbonatos de metales alcalinos destruyen el
vidrio de cuarzo
Los ácidos no lo atacan (a escepción de HF y parcialmente H3PO4)
Existen los transparentes como el vidrio y semitransparentes
4. Platino. Valiosísimo material para fabricación de: crisoles, tazas,
electrodos para determinaciones electrogravimétricas, etc.
Mínima actividad química
Elevada temperatura de fusión (1770°C)
Lo destruyen: Cl, Br, agua regia (mezcla de HNO3 y HCl concentrados)
y álcalis cáusticos
El platino forma aleaciones con el Pb, Sb, As, Sn, Ag, Bi, Au, etc., por
lo que muestras que contengan estos elementos no se deben
calentar en recipientes de platino
Al combinarse con el carbono, silicio y fósforo se vuelve frágil y se
rompe. Por esto no se debe exponer a la llama luminosa del
quemador de gas
El calentamiento se efectúa de manera que la zona azul interior de la
llama no entre en contacto con el fondo del recipiente.
En la calcinación de precipitados en estos recipientes, se toma con
pinzas con puntas de níquel o platino, colocándolo en triangulo de
alambre protegido con tubos de porcelana.
Alto costo
5. Polietileno.
Menor costo
Estabilidad química a varios reactivos (incluido el HF)
Muestra pesada
Cantidad pequeña exactamente pesada de sustancia a analizar, tomada
de su muestra media, la cual se somete cuantitativamente a todos los
procedimientos necesarios en el curso del análisis.
Las dimensiones de las muestras pesadas son pequeñas y van de
décimas partes de gramo hasta varios gramos.
Cuanto mayor sea la muestra pesada, tanto mayor será la exactitud
relativa del resultado de análisis
El manejo de una muestra pesada grande se dificulta
Toma de muestra pesada
Se especifica la cantidad de muestra a pesar
No se pesa directamente sobre el platillo de la balanza
Se realiza en: vidrio de reloj: para sustancias que no desprenden
productos gaseosos ni absorben componentes del aire de forma
rápida,
Se realiza en: tubo de ensaye, para sustancias que se pulverizan
fácilmente,
Se realiza en: pesafiltros, para sustancias poco estables (volátiles,
hidroscópicas)
Disolución de la muestra pesada
A) Cálculo del volumen del disolvente:
una vez teniendo la muestra pesada en un vaso, se procede a la
disolución.
Como disolvente se usan más frecuentemente: agua o ácidos.
Se toma comúnmente tal cantidad de disolvente que es suficiente
para obtener una disolución de la sustancia a investigar al 0.5 o 1.0%
aproximadamente.
B) Disolución de la muestra pesada:
Por calentamiento débil. No llevarse a ebullición.
Las muestras pesadas bien solubles, se disuelven en frío
En un vaso cubierto con un vidrio de reloj
Disolución con ácidos diluidos o concentrados se realiza en una
campana de humos
Si la disolución requiere tiempo prolongado, se hace en un matraz
Erlenmeyer, para evitar perdida de volumen, en la boca del matraz se
coloca un embudo de vidrio cubierto con un vidrio de reloj.
D C. Consuelo Cortes P.