cap 2 gravimetría 2015

7/25/2019 Cap 2 Gravimetra 2015

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CAPTULO II

ANLISIS GRAVIMTRICO


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FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS U.N.C.Ctedra de Qumica AnalticaAsignatura: QUMICA ANALTICA

Captulo II Anlisis Gravimtricos 2 |

ANLISIS GRAVIMTRICOIntroduccin

El anlisis gravimtrico o anlisis cuantitativo por pesadas consiste en separar y pesar, en el

estado de mayor pureza, despus de un tratamiento adecuado, un elemento o compuesto decomposicin conocida, que se encuentre en una relacin estequiomtrica definida con la sustanciaque se determina. El elemento o compuesto, as separado y pesado, corresponde a una porcinpesada de la muestra en anlisis. Es importante en las determinaciones gravimtricas, latransformacin del elemento o radical, que se determina, en una sustancia pura y estable,conveniente para poderla pesar. El peso se calcula fcilmente, si se conoce su frmula.

Una ventaja del anlisis gravimtrico con respecto al volumtrico, es que en el elemento ocompuesto que se separa, se pueden determinar las impurezas y, de ser necesario, corregir elresultado del anlisis. Los mtodos gravimtricos generalmente requieren ms tiempo, lo cual esuna desventaja.

Los mtodos gravimtricos se clasifican en base a la forma en que se efecta la separacinde la sustancia a determinar.a) por precipitacin; b) por volatilizacin o desprendimiento; c) gravimtricos del electroanlisis y

d) Otros mtodos fsicos de separacin. De ellos el ms comn es por precipitacin, en el cuallos agentes precipitantespueden ser:- generales: se emplean para separar grupos de sustancias o iones. Por ejemplo el HCl que

se usa para separar el primer grupo de cationes.- especiales: actan sobre grupos reducidos de sustancias o iones y sirven tambin para

identificar especies qumicas. Dentro de este grupo, los reactivos pueden sergeneralesEj:HCl para el primer grupo, H2S, etc, especficosporque reaccionan con una especie qumica(por ejemplo: el reactivo de Nessler para NH4

+) y/o selectivosaquellos reaccionan con unnmero limitado de especies (por ejemplo: dimetilglioxima en medio neutro para Ni2+, Fe2+yMn2+).

La posibilidad de emplear una reaccin en anlisis gravimtrico por precipitacin, dependeadems de la especificidad o selectividad del reactivo precipitante, de que el precipitadoobtenidocumpla caractersticas fundamentales: Debe tener caractersticas fsicas que permitan separarlo fcilmente de la solucin, por

filtracin y que se pueden eliminar las impurezas por lavado. Poseer una solubilidad lo suficientemente baja como para que no se tengan prdidas

apreciables por solubilidad, cuando se lo separa por filtracin. Las prdidas por solubilidad delprecipitado deben ser, en la prctica, menores que el mnimo detectable en el intervalo detrabajo de la balanza analtica, esto es, 0,1 mg.

Poder transformarse luego del secado y calcinado en una sustancia pura de composicinqumica definida y constante. El elemento o compuesto a pesar tiene que ser puro, estable, novoltil ni higroscpico.

Etapas : precipitacin digestin filtracin lavado secado calcinacin clculo einterpretacin de resultados.

1) PrecipitacinEn todo proceso de precipitacin, el tamao final promedio de las partculas, su naturaleza -

cristalina o amorfay el grado de pureza del precipitado depende de varios factores, los msimportantes son: 1) las condiciones en las cuales se efecta la precipitacin; 2) lascaractersticas de la substancia precipitante; 3) el tratamiento del precipitado luego de laprecipitacin.

Mecanismo

En el trabajo gravimtrico se prefieren en general los precipitados formados por partculasgrandes, ya que stas son ms fciles de filtrar y lavar para eliminar impurezas. Adems,este tipo de precipitados generalmente son ms puros que los precipitados divididos enpartculas finas.


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El tamao de las partculas de los slidos formados por precipitacin es sumamentevariable. En un extremo se encuentran las suspensiones coloidales, cuyas partculas finas(dimetros de 10-7a 10-4cm) son invisibles a simple vista, no tienen tendencia a sedimentarni se filtran con facilidad.

En el otro extremo estn las partculas que tienen dimensiones del orden de varias dcimasde milmetros, cuya dispersin temporal en la fase lquida se denomina suspensincristalina, que tienden a sedimentar espontneamente y pueden filtrarse con facilidad.Durante muchos aos los cientficos han estudiado la formacin de precipitados pero elmecanismo de este proceso an no es bien conocido. Sin embargo, se sabe que el tamaode la partcula de un

precipitado est influido por variables experimentales, como solubilidad del precipitado, latemperatura y la concentracin de los reactivos, as como por la velocidad con la que semezclan. El efecto neto de estas variables puede explicarse, al menos cualitativamente, porqueel tamao de partcula est relacionado con una propiedad del sistema denominadasobresaturacin relativa.

- Ostwald investig la solubilidad y temperatura respecto de un slido en un disolvente. Lafigura indica la situacin general. La solubilidad del slido con la temperatura se representa atravs de la curva UU1. Ms all de la curva MM1, la solucin se torna inestable y sujeta anucleacin espontnea y precipitacin. Entre ambas curvas se dice que la solucin es metaestable o sobresaturada y aunque la nucleacin y precipitacin no ocurren en forma espontnea,estos procesos pueden inducirse mediante la accin de sembrado es decir, el agregado de uncristal o cristales del slido a la solucin. As para una temperatura dada T, la adicin lenta delagente precipitante a la solucin causar un continuo aumento en la concentracin del solutohasta que se alcanza la saturacin de la solucin en el punto S sobre la curva UU1. La adicin dems agente precipitante producir la sobresaturacin, hasta alcanzar el punto Q sobre la curva

MM1, a partir de donde comenzar espontneamente la nucleacin y precipitacin.El grado de sobresaturacin estar dado por el trmino Q - S en tanto que la sobre

saturacin relativapor la relacin:

Las partculas de las suspensiones coloidales no son fcilmente filtrables; para atraparlas, eltamao del poro del medio de filtracin debe ser tan pequeo que la filtracin tarde mucho. Sinembargo, con un tratamiento adecuado, las partculas coloidales individuales puedenmantenerse unidas y as obtener una masa filtrable.

temperatura

Fig. 1: Solubilidad de un slido con la temperatura


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Von Weimarn investig la importancia del grado de sobresaturacin sobre el tamao de la

partcula de los precipitados.

La formacin de partculas de precipitado ocurre a partir de una solucin sobresaturada. Losncleos o partculas de precipitado extremadamente pequeas, mucho menores que el tamaomicroscpico, proporcionan centros en los cuales se efecta el crecimiento ulterior. La formacinde ncleos puede considerarse como consecuencia de uno de dos procesos:

- Cuando existen grados de sobresaturacin relativa bajos, puede considerarse que los ncleosse originan por aglutinamiento de iones en centros formados por material extrao finamentedividido (es decir polvo) en la solucin, o por impurezas adheridas a las paredes del recipiente devidrio. Se dice que estos procesos de nucleacinson heterogneos y dentro de los lmites de losgrados de sobresaturacin relativa bajos, el nmero de dichos ncleos se ver poco afectadopor el grado de sobresaturacin.- Cuando existen grados de sobresaturacin relativa altos, se cree que los ncleos se originanprincipalmente por unin casual de iones en racimos o grupos que involucran un nmero mnimode iones ordenados segn un esquema adecuado pero definido. Se dice que este tipo deproceso de nucleacin es homogneo y para grados de sobresaturacin relativamente altos, esprobable que haya un aumento en la cantidad de ncleos formados a mayores grados desobresaturacin. Es posible, por supuesto, imaginar que la nucleacin se produce tanto porprocesos homogneos como heterogneos en soluciones de alto grado de sobresaturacin.Cuanto mayor sea el valor de Q - S, tanto mayor ser el nmero de ncleos formadosinicialmente y, en consecuencia menor el tamao de partcula del precipitado. Cuanto mayor seael valor de S (y ntese que ste suele aumentar al hacerlo la temperatura) tanto menor ser elvalor de sobresaturacin relativa

(Q

S) / S y menor el nmero de ncleos formados, con un consecuente mayor tamao departcula en el precipitado. Resulta evidente que para obtener la mayor facilidad en el filtrado ylavado se habr de preferir un mayor tamao de partculas y el analista debe ajustar lascondiciones de precipitacin (cuando esto sea posible) a fin de obtener un valor mnimo desobresaturacin relativa (QS) / S.

El proceso de nucleacin, una vez iniciado, debe continuar hasta la precipitacin de lasubstancia poco soluble. Esto implicara un crecimiento de las partculas desde el tamao de lanucleacin hasta el tamao promedio del precipitado inicial. Este proceso de crecimiento ser, paraprecipitados cristalinos, de una extensin espacial de la red cristalina de cada ncleo mediante laagregacin ordenada de iones del soluto desde la solucin sobresaturada. Sin embargo, el procesode crecimiento de partcula puede representarse por etapas de aumento del tamao de partculas

segn:Iones (10-8cm) grupos de nucleacin (10-8 a 10-7cm) partculas coloidales (10-7a 10-4cm) partculas de precipitado (10-4cm).

As, todos los precipitados, durante su crecimiento a partir de centros de nucleacin pasan atravs de distintos intervalos de tamao de partcula coloidal, de manera que una discusin delestado coloidal y sus caractersticas generales resultar de fundamental importancia.

- Los coloidesson esencialmente partculas muy pequeas con un tamao variable entre 10 -7y 10-4 cm. Debido a su pequeo tamao estas partculas provocan su movimiento continuo yerrtico en la solucin que las contiene, bajo la influencia de su colisin con molculas dedisolvente (movimiento browniano). Las suspensiones coloidales son estables debido a que todaslas partculas estn cargadasya sea negativa o positivamente, razn por la cual se rechazan

entre s. Esta carga es el resultado de los cationes o aniones que estn unidos a la superficie delas partculas.

(QS)S

Q = concentracin del soluto (solubilidad) en la solucin sobresaturada

S= concentracin del soluto en equilibrio (solubilidad) en la solucin saturada


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Al proceso por el que los iones se retienen sobre la superficie de un slido se lo conocecomo adsorcin. Por el contrario, la absorcinimplica la retencin de una sustancia dentro de losporos de un slido.

La doble capa elctrica de un coloide consiste en una capa de cargas adsorbidas en lasuperficie de las partculas y unacapa con una carga neta opuesta proveniente de la solucin que

rodea a las partculas.Aunque todos los precipitados pasan por el intervalo de tamao de partcula coloidal durante

el proceso de crecimiento, la permanencia de este estado rara vez se prolonga en la mayora de loscasos. Esto se debe a que, la carga que circunda a las partculas coloidales se elimina comoresultado del propio proceso de precipitacin. La estabilidad de la mayora de estas suspensionesse puede reducir mediante calentamiento, agitacin o adicin de un electrolito. Con medidas comostas las partculas coloidales individuales se juntan y forman una masa amorfa que sedimenta ypuede filtrarse.

Al proceso de convertir una suspensin coloidal en un slido filtrable se le conoce comocoagulacin o aglomeracin y en los casos ordinarios de precipitacin ocurre durante elagregado continuo de solucin precipitante hasta alcanzar y superar el nivel de equivalencia entrela substancia precipitante y la precipitada. Con frecuencia, la coagulacin de una suspensincoloidal se puede causar con periodos cortos de calentamiento, especialmente si se agita lasolucin. El calentamiento reduce el nmero de iones adsorbidos y por ende el grosor de la doblecapa. Las partculas tambin pueden ganar suficiente energa cintica a temperaturas mselevadas y vencer la barrera impuesta por la repulsin electrosttica de las dobles capas de part-culas y acercarse ms. Una forma an ms efectiva de coagular un coloide es aumentar laconcentracin electrolticade la solucin. Si a una suspensin se adiciona un compuesto inicoadecuado, aumentar la concentracin de los contra iones en la vecindad de cada partcula, ycomo resultado se reduce el volumen de la solucin que contiene suficientes contra iones parabalancear la carga de la capa de adsorcin primaria. Por lo tanto, el efecto neto de aadir unelectrolito es una disminucin de la capa de contra iones. De esta forma, las partculas puedenacercarse ms entre s y aglomerarse.

La peptizacin es el proceso por el cual un coloide coagulado regresa a su estado originaldisperso.

Condiciones experimentales en las que ocurre la precipitacinSe mencion que el crecimiento de las partculas finalmente llega a tamaos

suficientemente grandes como para sedimentar en forma de precipitado. Este precipitado inicialpuede denominarse precipitado primario, para diferenciarlo de la forma final del mismo poco antesde la filtracin, (esta forma puede ser el resultado final de los procedimientos de digestin,envejecimiento, etc. efectuados sobre el precipitado primario).

Las discusiones preliminares sobre el grado de sobresaturacin de la solucin y su relacingeneral con el tamao de partcula y naturaleza fsica del precipitado primario sealaron que ciertascondiciones, en las cuales ocurrira la precipitacin, podran permitir un precipitado primario de

tamao de partcula relativamente grande y con buenas probabilidades de presentar una estructuracristalina siempre que el valor de sobresaturacin relativapueda mantenerse relativamente bajo,(se formarn pocos ncleos y stos luego crecern dando una partcula razonablemente grande).Bajos valores de (Q S) / S implican bajos valores de Q o altos valores de S o preferentementeuna combinacin de ambos.

Pueden obtenerse bajos valores de Qempleando soluciones diluidas de las substanciasque deben precipitarse, agregando a la misma una solucin diluida del agente precipitante, en otraspalabras manteniendo baja concentracin de los dos iones que habrn de formar el precipitado.

Simultneamente la adicin lenta de solucin precipitante con eficiente agitacin, ayuda eneste proceso, reduciendo al mnimo la posibilidad de altos valores instantneos o localizados deconcentracin inica.

Por lo comn, pueden obtenerse altos valores de S, (la solubilidad del precipitado),

efectuando las precipitaciones en caliente ya que la mayora de las sales poco solubles muestranun aumento de solubilidad al aumentar la temperatura; tambin ajustando el pH de la solucininmediatamente antes o despus de aadir el agente precipitante, con un lento reajuste luego deuna vigorosa y eficiente agitacin, siempre y cuando la solubilidad del precipitado dependa de ste.


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Se pueden obtener cristales grandes de oxalato de calcio que se filtran con facilidad si la masa delprecipitado se forma en un ambiente ligeramente cido en el cual la sal es moderadamente soluble.As mismo, pueden utilizarse otras tcnicas en casos especficos, por ejemplo procedimientos conformacin de complejos.

Pureza de los precipitados y tratamiento de los mismos:La separacin por precipitacin generalmente produce un precipitado contaminado en mayoro menor grado. Un precipitado puede contaminarse como resultado de precipitacinsimultnea, coprecipitacin o postprecipitacin. Resulta evidente que estos efectos puedenactuar separadamente o en forma combinada.

- La precipitacin simultnea es la contaminacin de un precipitado por una impurezanormalmente insoluble en la solucin, en las condiciones del proceso de precipitacin. Comoejemplo se considerar la separacin de cloruro, como cloruro de plata, por adicin de una solucinde ion plata a una solucin que contiene ion cloruro. Cuando la solucin de cloruro contiene unacantidad apreciable de ion bromuro, el precipitado de cloruro de plata estar contaminado conbromuro de plata, tanto el cloruro como el bromuro de plata son insolubles en las condiciones deprecipitacin descriptas.La contaminacin de un precipitado por precipitacin simultnea es, bsicamente, un problema queimplica un enfoque inadecuado del problema analtico por parte del analista. No deben aplicarsemtodos de separacin por precipitacin sin conocer la naturaleza general de la matriz bajotratamiento.

- Coprecipitacin: se dice que existe este fenmeno, cuando un precipitado se encuentracontaminado por una substancia normalmente soluble en la solucin. Los efectos decoprecipitacin pueden ocurrir como resultado de dos mecanismos. Ellos son: la adsorcin deiones extraos en la superficie de las partculas de precipitado y la oclusinde iones extraosdentro de las partculas de precipitado.

a) La adsorcin es una fuente comn de coprecipitacinque probablemente ocasiona unacontaminacin significativa de precipitados que poseen grandes reas de superficie especficas; esdecir, los coloides coagulados. Aun cuando en los precipitados cristalinos ocurre adsorcin, suefecto sobre la pureza de stos no se detecta debido al rea relativamente pequea de superficieespecfica de estos slidos.Una vez ms, el lavado a fondo del precipitado luego de la filtracin o durante la filtracin (lavado

por decantacin) a menudo sirve, entre otras funciones, para eliminar estos iones contaminantes.Este procedimiento resulta efectivo para precipitados cristalinos y grumosos, en los cuales lasimpurezas contaminantes se hallan casi exclusivamente confinadas a la superficie del precipitado.

b) La oclusin de iones extraos puede ocurrir conforme las partculas de precipitadoaumentan de tamao. Dos mecanismos generales pueden hallarse involucrados, los cuales puedenocurrir simultneamente o separadamente.- iones extraos que encajan en el retculo cristalino del precipitado:en este caso, la solucincontiene iones extraos capaces de sustituir a los aniones y/o cationes del precipitado normal en laestructura cristalina.

Los cristales que se forman en estas sustituciones, reciben el nombre de cristales mixtos ocristales de solucin slida. La contaminacin que podra originarse en esta forma podra evitarsemuy simplemente, eliminando el in o iones que interfieren con anterioridad a la precipitacin o

transformndolos en una forma que no interfiera antes de proceder a la precipitacin.-iones extraos que no encajan en el retculo cristalino del precipitado:los iones extraos de

este tipo se adsorben segn la forma acostumbrada, sobre la superficie de las partculas delprecipitado primario, y quedan englobadas dentro de un retculo cristalino durante la etapa de

En general para obtener precipitados de razonable tamao de partcula primaria y de estructuracristalina, la precipitacin deber ser el resultado de la adicin lenta con agitacin eficiente, desoluciones diluidas de precipitante a soluciones diluidas y calientes del ion que habr dereaccionar (dado que la velocidad de crecimiento de cristales aumenta al ascender latemperatura, ayuda en el proceso de crecimiento de partcula por extensin de la red cristalina).


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rpido crecimiento cristalino estas oclusiones generalmente ocurren con precipitados de naturalezacristalina.

Existen varios factores que contribuyen al grado de oclusin de los iones, entre ellos el tipo deion extrao, su carga, la rapidez de crecimiento de las partculas primarias, etc.

- Postprecipitacin es la separacin de una impureza de su solucin sobresaturada, conposterioridad a la aparicin del precipitado primario de la substancia analizada. En ocasiones unprecipitado que permanece en contacto con el licor madre se contamina con algn compuestoextrao que precipita encima de l. Esto se denomina postprecipitacin, porque el precipitadoextrao precipita despus de que se ha formado el precipitado deseado. Por ejemplo, se producepostprecipitacin de oxalato de magnesio, si se permite que un precipitado de oxalato de calciopermanezca mucho tiempo en la solucin antes de filtrarlo. El sulfuro de cinc post - precipita sobrecadmio, cobre o sulfuro de mercurio, que precipitan de soluciones cidas.

2) DigestinLa digestinde precipitados contaminados por coprecipitacin de adsorcin elimina a los

iones contaminantes en mayor o menor grado. Dado que el alcance de esta contaminacin es unreflejo del desarrollo superficial del precipitado, la digestin, al aumentar el tamao medio departcula y disminuir el rea superficial global, disminuye el efecto de adsorcin y la contaminacindebida a este efecto.

Sin embargo, la eficiencia del proceso de digestin del precipitado generalmente esfuncin de la naturaleza del precipitado involucrado. Los precipitados cristalinos y grumosospueden purificarse as en una medida significativa, cuando las impurezas se hallan adsorbidassobre la superficie. Los precipitados gelatinosos o geles no responden bien al proceso dedigestin, el valor de S es tan bajo para dichos precipitados que la redisolucin y reprecipitacinresultan insuficientes, en cuanto al aumento de tamao de partcula y purificacin del precipitado.Pero s mejora la filtrabilidad.

Se lleva a cabo dejando el precipitado en contacto con la solucin madre, a temperatura

ambiente, durante 12

24 hs. Otras veces, cuando se puede emplear mayor temperatura, ladigestin se efecta comnmente cerca del punto de ebullicin de la solucin. En todos los casos,los vasos de precipitacin se cubren con vidrios de reloj, con la parte convexa hacia abajo.

El precipitado primario, obtenido de la precipitacin de una solucin diluida y caliente,generalmente se hallar, salvo en el caso de sales poco solubles que producen precipitadosamorfos, en forma de pequeos cristales de estructura cristalina razonablemente perfecta. Losprecipitados primarios obtenidos a partir de soluciones concentradas generalmente son gelesamorfos o estn formados por cristales pequeos, muy imperfectos en cuanto a estructura. Debeadvertirse aqu que slo se hace referencia al tamao de partcula y a la estructura, no as al nivelde pureza del precipitado. Ambos casos implican cristales o tamao de partcula promedio ya queexiste una considerable variacin en el tamao de partcula para todo precipitado primario.

Cuando el precipitado primario permanece por algn tiempo en contacto con la solucin a

partir de la cual se obtuvo, se observa la tendencia de las partculas ms pequeas a disolverse,sobre todo a temperatura elevada. De esta manera, la solucin queda sobresaturada respecto delas partculas ms grandes. El material disuelto restaura el equilibrio de la solucin, depositndosesobre las partculas de mayor tamao. Este proceso, conocido comodigestin,envejecimiento omaduracin de Ostwald del precipitado, permite un aumento general y significativo en eltamao medio de partcula.

En cierta medida, y en condiciones adecuadas, el proceso de digestin tambin conduce aun mejoramiento en la perfeccin de la estructura cristalina.

La mayora de los precipitados tienden, por diversas razones a arrastrar consigo impurezasde la solucin. A pesar de que el proceso de digestin permite, en ciertas circunstancias, ciertogrado de purificacin del precipitado (al retornar a la solucin impurezas arrastradas durante la

redisolucin y redeposicin de las partculas), el problema de la pureza de los precipitadosinvolucra muchas variables complejas.


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3) Filtracin

Esta operacin que separa el precipitado de la solucin madre, tiene por objeto obtener elprecipitado y el medio filtrante cualitativamente libre de la solucin.

Los medios filtrantes empleados son: 1) papel de filtro; 2) mantos filtrantes de amianto

purificado, 3) placas porosas filtrantes de vidrio resistente.De todos ellos el papel de filtro es el mas utilizado para los que deben ser calcinados a

una temperatura .Los papeles de filtro para anlisis cuantitativo dejan pocas cenizas menor a 0,1 mg, son de

forma circular, tamao de 7, 9, 11 y 12,5 cm de dimetro. Se fabrican de varios tamaos de poros,generalmente de tres texturas diferentes: muy finos, intermedios y partculas gruesas. Los de tipoendurecidos, se preparan tratndolos con cido ntrico, tienen poca ceniza, mayor resistenciamecnica y resisten cidos y lcalis.

Luego de la filtracin, se lava el precipitado con un lquido adecuado a fin de eliminar impurezasadsorbidas por el precipitado, contenidas en la solucin original arrastrada por el precipitado.

4) Lavado de los precipitados:

Se lava el precipitado con un lquido adecuado con el fin de eliminar del precipitado. En el lavado,raras veces se utiliza al disolvente (generalmente agua) por s solo. La peptizacin, se evitamediante el empleo de un lquido de lavado que contenga una concentracin suficiente de unelectrolito adecuado. Por ejemplo; los precipitados de AgCl pueden lavarse con soluciones diluidasde cido ntrico, un electrolito voltil a temperaturas normales de secado de precipitados. Muchosprecipitados pueden lavarse con soluciones diluidas de sales voltiles de amonio que puedaneliminarse durante la calcinacin. En varios casos, la seleccin de la solucin de electrolito delavado, se efecta con el fin de evitar la peptizacin y tambin de permitir un intercambio entre losiones no voltiles adsorbidos y/o contraiones y los iones voltiles del electrolito.

En resumen: el lquido de lavado se elige en base a:

1. Alta solubilidad de impurezas y baja solubilidad de substancia precipitada.2. Un electrolito agregado, a fin de evitar la peptizacin (en particular cuando el precipitado esun coloide floculado) y proveer un efecto de intercambio inico.Mtodos de lavado:a) por gravedad y b) por decantacin.

a- Lavado por gravedad: es el que se realiza pasando todo el precipitado al filtro y haciendolos sucesivos lavados sobre el mismo. El precipitado no deber dejarse sobre el filtro sin lavardurante un tiempo mayor del necesario, en caso contrario la masa se agrietar y el lavado posteriorresultar ineficaz.

b- Lavado por decantacin: Si un precipitado fuera de naturaleza gelatinosa, lavarlo en elvaso de precipitacin por decantacin, disgregndolo con una varilla, en contacto con el lquido delavado. Luego filtrar por decantacin y repetir el lavado.

Cuando se ha vertido todo el lquido sobrenadante posible y queda un volumen relativamentepequeo con el precipitado, comienza el lavado por decantacin. Se dirige contra las paredes delvaso un chorro de lquido de lavado para empujar hacia abajo las partculas adheridas, se agita elconjunto y se deja sedimentar el slido. La cantidad de lquido a utilizar depende de la cantidad deprecipitado, su carcter, etc. Cuando el lquido sobrenadante se aclara, se vierte en el filtro dejandoen el vaso todo el precipitado que sea posible. Se agrega al vaso una nueva porcin del lquido delavado y se repite el procedimiento tantas veces como se estime oportuno.

Cantidad de lavados: en funcin de un mismo volumen total, resulta ms eficiente unagran cantidad de lavados con un pequeo volumen para eliminar impurezas que una pequeacantidad de lavados con un gran volumen de lquido. El razonamiento es muy sencillo, lasexpresiones generales estn dadas por:


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donde:

= solucin retenida por el precipitado, mL

V= volumen de lquido en cada lavado, mL

n= nmero de lavados

5) Secado y calcinacin de los precipitadosUna vez que un precipitado se ha separado, filtrado y lavado, debe experimentar dos

operaciones finales.1. Debe secarse y/o calcinarse hasta llegar a ser un compuesto de composicin constante y

conocida.2. El residuo secado o calcinado debe dejarse en condiciones adecuadas y luego pesarse enforma exacta.Se supondr que el precipitado se halla libre de toda contaminacin, salvo la del agua (del

procedimiento de lavado o de la precipitacin) y la de algn electrolito agregado al agua de lavadoa fin de evitar la peptizacin.Secado:

Muchos precipitados pueden secarse y eliminar su contenido de agua por calentamiento enuna estufa a temperaturas entre 100 a 150 C (tambin en mechero o bajo llama). Esto requiereque el agua est retenida dbilmente y no como agua fuertemente absorbida u ocluida. Requieretambin que si el agua contiene algn electrolito antipeptizante, ste debe resultar completamentevoltil a la temperatura de secado. Cuando se cumplen estas condiciones, la forma pesada

resulta generalmente idntica a la forma precipitada.

Calcinacin:Tal vez resulte ms comn hallar tcnicas en las que el precipitado lavado se calcine a

alguna temperatura elevada y se convierta de alguna otra forma que implique una composicinconocida constante. Estos procedimientos de calcinacin se emplean por diversas razones. Entreellas la imposibilidad de asegurar una forma de composicin constante del precipitado por simplesecado, el empleo de un electrolito antipeptizante voltil a alta temperatura (que no puedaeliminarse en el intervalo de secado de 100 a 150C) y la necesidad de asegurar la eliminacin deagua retenida por oclusin o por fuerte adsorcin.

Ejemplo: Los precipitados gelatinosos, como los de los xidos hidratados de aluminio, hierroy silicio contienen agua ocluida y adsorbida que no puede eliminarse por completo, salvo por

calentamiento prolongado a temperaturas cercanas a 1100C.A continuacin se proporciona una lista de algunos factores importantes a tomar en cuenta

durante la calcinacin de precipitados:

Ejemplo: Considrese un nico lavado con un volumen de 40 mL en comparacin con dos lavados con un

volumen de 20 mL en cada caso. El volumen total en cada caso es el mismo, de modo que toda prdida de

precipitado por efecto de solubilidad ser el mismo.

Supngase que el precipitado retiene en todo momento 1 mL del lquido con el que estuvo en contacto por

ltima vez. En el caso de un nico lavado con 40 mL, la cantidad de lquido original y por lo tanto impurezas

que permanecen, ser 1/40 2,5%.

Con dos lavados sucesivos de 20 mL cada uno, el primer lavado deja tras de s un nivel de impurezas de

1/20 5%, en tanto que el segundo deja tras de s un nivel de 1/(20) 2 0,25%. Advirtase que dos lavados

de 20 mL cada uno redujeron el nivel de impurezas en el precipitado a una dcima del valor obtenido luego

de un lavado de 40 mL.


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Tras muchos aos de experiencia, se han determinado valores ptimos de temperatura decalcinacin para la conversin de precipitados a alguna composicin deseable y constante,mediante el proceso de ensayo y error.Mediante la termobalanza, puede medirse con exactitud la masa de un precipitado conformeaumenta la temperatura, desde aquella del medio ambiente hasta alcanzar una temperaturaelevada (que depender de la substancia) por encima de los 100C. Se obtiene una curva depirlisis de la masa del precipitado en funcin de la temperatura.Ejemplo:Un procedimiento de calcinacin tpico sera la conversin del precipitado de oxalato decalcio hidratado a xido de calcio mediante el calentamiento, hasta peso constante, a 1000C.Obtenindose una curva como la figura., la cual cubre la calcinacin del oxalato de calcio,CaC2O4.H2O, la forma precipitada. Se notar que la curva de pirlisis presenta mesetas en cadauna de las etapas de conversin (es decir CaC2O4.H2O a CaC2O4, CaC2O4a CaCO3, CaCO3 aCaO ).Es claro que en una determinacin gravimtrica de calcio basada en la precipitacin comooxalato, el compuesto finalmente pesado depende de la temperatura de ignicin.

Podr resultar necesario, en ciertas circunstancias, emplear un mtodo de filtracindiferente al del papel de filtro. Por ejemplo:esto ser necesario cuando el carbn producido porel papel filtro durante la calcinacin, tienda a reducir el precipitado. Cuando se calcina AgCl,debe filtrarse utilizando un crisol filtrante previamente calcinado. Aun en el caso de precipitados con mucha menor tendencia a reaccionar con el carbonodurante la calcinacin, deber considerarse la posibilidad de retencin de papel filtro por partede estos precipitados, durante la preparacin de la calcinacin. Esto implica colocar el papelfiltro correctamente plegado junto con el precipitado, en un crisol adecuado y secado a

aproximadamente 120C. Con esto se elimina fcilmente el agua y evita una rpida conversindel precipitado y el agua del papel filtro en vapor durante la etapa inicial de calcinacin, conposible prdida de precipitado. Primeramente, el papel y precipitado se ponen a secar en unmechero a llama baja, a fin de carbonizar completamente el papel, evitando que el papelproduzca llama. Finalmente, se realiza la calcinacin, de preferencia en una mufla decapacidad adecuada, a la temperatura requerida. La temperatura de calcinacin debe mantenerse en su valor ptimo. El empleo de unatemperatura mayor no necesariamente implica una conversin ms rpida a la forma deseada.De hecho, una mayor temperatura que la recomendada puede ocasionar una prdida deprecipitado por volatilizacin, sublimacin o descomposicin. Algunos residuos de calcinacin no muestran una marcada tendencia a absorber humedad

atmosfrica o dixido de carbono durante el ciclo de enfriado que precede a la operacin depesado. Sin embargo, esto ocurre con muchos residuos y el caso ms comn es la absorcinde humedad. El Al2O3 es un ejemplo tpico. Estos residuos deben enfriarse siempre en un

tem per atur a C

Fig. 3: Pirlisis o curva termo gravimtrica


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desecador que contenga un eficiente material desecante, capaz de evitar una significativaabsorcin de agua durante el perodo de enfriamiento.

6) Clculos e interpretacin de resultados:El paso final es la obtencin de resultados. El propsito de un anlisis cuantitativo suele ser

la determinacin del porcentaje de un ion o elemento determinado en la muestra. Los datosobtenidos incluyen el peso de la muestra y el peso del precipitado que contiene la sustancia que seva a determinar.

El peso de un elemento o ion que se va a determinar se calcula a partir del peso delprecipitado y con la ayuda del factor gravimtrico.

La expresin del factor gravimtrico puede derivarse de una simpleproporcin. Por ejemplo, la relacin entre azufre y sulfato de bario es:

S (gramos) = S (masa atmica) = BaSO4(gramos) . fgBaSO4(gramos) BaSO4(masa molar)

Si sabemos los gramos de BaSO4y deseamos calcular los gramos de S basta con resolverla siguiente ecuacin:

S (gramos) = BaSO4(gramos) . S (masa atmica) = BaSO4(gramos) . fgBaSO4(masa molar)

El ltimo trmino es el factor gravimtrico.El mismo nmero de tomos del elemento clave debern estar presentes en el numerador del

factor gravimtrico y en el denominador. Por lo tanto, puede ser necesario multiplicar una o ambasmasas por los nmeros enteros apropiados para balancear los tomos clave.

Ejemplo: Obtenga la expresin del factor gravimtrico para convertir magnesio en pirofosfato demagnesio, Mg2P2O7.La proporcin en peso de Mg en el Mg2P2O7es igual a dos veces la masa atmica del Mg dividido porla masa molar del Mg2P2O7.

Mg (gramos) = 2 Mg (masa atmica)Mg2P2O7(gramos) Mg2P2O7(masa molar)

Resolviendo para encontrar los gramos de Mg:

Mg (gramos) = Mg2P2O7(gramos) . 2 Mg (masa atmica)Mg2P2O7(masa molar)

Se llama factor gravimtricoa la relacin entre la masa molar de la sustancia buscaday la masa molar de la sustancia pesada, en forma tal que lo buscado est contenido en lopesado, se origine o provenga de l por una transformacin qumica, que relacione a ambosestequiomtricamente.

Fg = peso frmula buscado (sustancia que se deseadeterminar)

eso frmula esado sustancia reci itada

fg = bp

Este valor seexpresaconsiderando por lomenos, hasta lacuarta cifra decimal.


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A continuacin se dan ejemplos adicionales de factores gravimtricos:Sustancia buscada Sustancia pesada Factor gravimtrico

K KClO4K

KClO4

K2O KClO4K2O

2 KClO4Fe Fe2O3

2 FeFe2O3

Fe3O4 Fe2O32 Fe3O43 Fe2O3

KAlSi3O8 SiO2KAlSi3O83 SiO2

Aplicacin de los mtodos gravimtricos

Los mtodos gravimtricos se han desarrollado para la mayor parte de los aniones y cationesinorgnicos, as como para especies neutras como el agua, dixido de azufre, dixido de carbono y

yodo. Tambin para diversas sustancias orgnicas .Los reactivos que vamos a utilizar pueden dividirse en forma genrico en:

AUXILIARES: Para acondicionar el medio, previo a la identificacin propiamente dicha.Separaciones previas.

REACTIVOS DE IDENTIFICACIN: Generales y Especiales.

Generales: Se emplean para separar grupos de sustancias o iones. Ejemplo: ClH para el 1grupo, SH2, NaOH, etc.

Especiales: Actan sobre grupos reducidos de sustancias o iones y sirven tambin para

identificar las especies qumicas. Se dividen a su vez; en:

Selectivos: Sobre un pequeo grupo de sustancias o iones. Ejemplo: dimetilglioxima queen medio neutro da precipitado rojo con el Ni+2 , pardo con el Co+2, Cu+2, y Mn+2, rojo conFe+2.

Especficos:Actan sobre una sola sustancia, an en presencia de otras. Ejemplo: Reactivode Nessler ( IK+ CL2Hg + NaOH), (Ioduro de potasio + Cloruro Mercrico en medio de NaOH); queen presencia de in amonio o amonaco gas produce un precipitado o coloracin anaranjada.Estos son muy pocos, pero acondicionando los selectivos, pueden emplearse como especficos.

Las ventajas de los precipitados obtenidos al emplear precipitantes orgnicos resultan a menudomuy insolubles en agua, de modo que el grado de separacin es altamente cuantitativo. Confrecuencia, el precipitado posee un alto peso equivalente respecto del ion metlico a separar, demodo que se obtiene una gran masa de precipitado a partir de una pequea masa del metalinvestigado. Como ventaja adicional, la mayora de los precipitados orgnicos poseen unanaturaleza fsica (tamao de partcula, etc) que permite un fcil filtrado y lavado. A menudo existeuna tendencia hacia la voluminosidad, aunque sta frecuentemente puede reducirse mediante unadecuado control de las condiciones de precipitacin.La desventaja es el alto costo de algunos de estos reactivos que puede restringir o aun prohibir suempleo en forma general.


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GUA TERICA

GRAVIMETRA

1- Anlisis gravimtrico

Fundamento

Condiciones que debereunir una reaccin

para que pueda serusada en gravimetra

Ventajas

Desventajas

2- Defina brevemente

Sobresaturacin relativa

Co precipitacin


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Post precipitacin

Variables

experimentales que

permiten controlar el

tamao de partculas,

favoreciendo la

produccin deprecipitados cristalinos

3- Complete el siguiente cuadro

Concepto o diferenciacin

Absorcin - Adsorcin

Peptizacin -Coagulacin

4- Complete los siguientes tems sobre papel de filtro de uso cuantitativo y cualitativo

Semejanzas:

Diferencias:

5- Qu es una mufla? Qu balanza utiliza para la pesada?

6- Defina factor gravimtrico. Escriba su expresin simblica. Qu utilidad nos brinda?


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7- Completar

PRECIPITADOS

CRISTALINO AMORFO

Etapa Objetivo Condiciones Etapa Objetivo Condiciones

Precipitado Precipitado

Digestin Digestin

Filtrado Filtrado

Lavado Lavado

Secado Secado

Calcinado Calcinado

Pesada Pesada


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TRABAJO PRCTICO N 2

GRAVIMETRA

INTRODUCCINEl anlisis gravimtrico consiste en separar y pesar en el estado de mayor pureza despus de un

tratamiento adecuado, un elemento o compuesto de composicin definida y constante que seencuentra en una relacin estequiomtrica con la sustancia que se determina. El elemento ocompuesto as separado y pesado corresponde a una porcin pesada de la muestra en anlisis.

Los mtodos gravimtricos se clasifican segn la forma en que se efecta la separacin en: a)por precipitacin b) por volatilizacin c) por electroanlisis.

De ellos, los mtodos por precipitacin son los ms importantes. El componente que sedetermina se precipita de la solucin en forma de un compuesto tan escasamente soluble que lasprdidas por solubilidad sean desestimables cuando el precipitado se separa por filtracin. Elcompuesto insoluble precipitar cuando el producto de solubilidad de dicho precipitado sea

superado.Ejemplo: De una solucin de CaCl2 tratada con oxalato de amonio precipitar Ca(COO)2.H2O(KpS=2,57x10

-9) cuando el QpSde dicha sal sea mayor que el KpS.Si se va a utilizar un precipitado como base de un mtodo gravimtrico, debe cumplir una serie

de requisitos:a) El precipitado debe ser tan poco soluble que el constituyente en cuestin precipite

cuantitativamente, es decir que las prdidas de sustancia en la prctica no exceda de 0,1mg (lmite de sensibilidad de la balanza analtica).

b) Debe ser filtrable. El tamao de las partculas primarias y secundarias debe ser tal que elprecipitado sea retenido sobre el filtro durante la filtracin y lavados subsiguientes.

c) El precipitado debe ser, o debe poder transformarse en una sustancia pura de composicinqumica definida, no voltil ni higroscpica, preferentemente de manera simple.

d) Debe ser de alta pureza. Tanto como sea posible, debe estar libre de sustanciascoprecipitadas y no estar contaminado con cantidades apreciables de productos insolublesde otros constituyentes de la muestra.

OPERACIONES QUE ORDINARIAMENTE SE EJECUTAN EN UNA GRAVIMETRA DEPRECIPITACIN

A. Precipitacin D. LavadoB. Digestin E. Secado y calcinacinC. Filtracin F. Pesada - clculos

A) PRECIPITACIN:Se efectan en vasos de precipitados, de vidrio resistente. El reactivo precipitante se agrega

mediante una pipeta, mientras se agita la solucin, debidamente diluida. Se hace escurrir la

solucin del reactivo por la pared del vaso. En general se requiere de sta un ligero exceso; (un

exceso muy grande puede aumentar la solubilidad). Cuando el precipitado haya sedimentado,

deben agregarse siempre unas gotas de reactivo, para comprobar si lo agregado era suficiente, en

caso contrario se sigue agregando hasta que no se produzca ms precipitado.

Como regla general los precipitados no deben ser filtrados inmediatamente despus de formados;muchos, excepto los tpicos coloidales (como el xido frrico hidratado) requieren una mayor omenor digestin para que la precipitacin finalice y que todas las partculas sean de un tamao talque se puedan separar por filtracin. Ejemplo: precipitados cristalinos ( BaSO4)


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A pesar de no poderse establecer reglas generales, conviene enumerar algunas de importanciaprctica:1 - Debe efectuarse en soluciones diluidas. Si bien esto ocasiona que el peso del precipitado en

solucin aumente; y al aumentar el volumen sea mayor el tiempo de filtracin, se logradisminuir la coprecipitacin (contaminacin del precipitado por sustancias que por su

solubilidad debieran permanecer en solucin)2 - Los reactivos deben agregarse lentamente y agitando, as la sobresaturacin relativa (*) es

pequea logrndose con ello cristales grandes y bien constituidos. El reactivo precipitante enligero exceso, logra la precipitacin cuantitativa por efecto del ion comn y la agitacin rompeel estado de sobresaturacin.

(*)Sobresaturacin relativa = (QS)/SQ = concentracin de soluto en cualquier momentoS = solubilidad (concentracin de soluto en equilibrio)La velocidad de precipitacin es proporcional a (Q S) / S

3 - Debe efectuarse en caliente hasta donde la estabilidad del reactivo precipitante y el precipitado

lo permitan. La solucin debe llevarse frecuentemente a ebullicin incipiente y a veces elmismo reactivo precipitante se calienta. El aumento de la temperatura ayuda a:a) Aumentar la solubilidad y en consecuencia disminuir la sobresaturacin relativa con lo que

se logran cristales grandes.b) Favorecer la coagulacin del precipitado, sobre todo de los que tienden a quedar en estado

coloidal (la temperatura y los electrolitos coagulan las soluciones coloidales).c) Aumentar la velocidad de crecimiento de los cristales porque la temperatura disminuye la

viscosidad del medio.

B) DIGESTIN:

La digestin se efecta dejando el precipitado en contacto con la solucin en la cual se form,

durante 12 a 24 horas, a temperatura ambiente, o bien, en algunos casos, en caliente, de a 2horas. En todos los casos, los vasos de precipitados se cubren con vidrios de reloj, con la parteconvexa hacia abajo. Con esta operacin se obtiene un precipitado ms puro y fcil de filtrar.

Despus de la digestin, los cristales son mayores y de formas ms regulares, es decir, quela superficie es menor y como consecuencia disminuye la adsorcin.

En resumen, la digestin reduce los errores por coprecipitacin y las partculas aumentan detamao, con lo que se facilita la filtracin.

A los precipitados cristalinos conviene dejarlos en digestin el mayor tiempo posible, porquecon ello se purifican y los cristales aumentan de tamao facilitando la filtracin. Influye muy pocoen los precipitados amorfos o gelatinosos en cuanto a la purificacin, pero favorece la filtracin

C) FILTRACIN:Consiste en separar el precipitado de la solucin madre. Los medios filtrantes que se pueden

emplear son a) papel de filtro; b) mantos filtrantes; c) placas porosas.

La eleccin se rige por la naturaleza del precipitado. El papel de filtro es especialmente

apropiado para precipitados gelatinosos y para los que se deben calcinar a temperaturas muy

altas.

Papel de filtro:

Es importante al considerar la seleccin adecuada del papel de filtro su uso cualitativo

cuantitativo, ambos tienen caractersticas comunes como son: la porosidad (para precipitadosmuy finos; intermedios y gruesos, la velocidad de filtracin es lenta, media y rpidarespectivamente), el tamao(se usan de 7, 9,11 y 12,5 cm de dimetro, los de mayor empleoson los de 11 y 12,5 cm.) de dimetro. El tamao del papel de filtro para una operacin en


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particular depende del volumen del precipitado y no del volumen del lquido que se debe filtrar.El precipitado total debe ocupar, al final de la filtracin, como mximo, aproximadamente untercio de la capacidad del filtro.

El papel se dobla exactamente por la mitad y luego en cuartos, formndose un cono conngulo de 60, se lo ajusta al embudo, se moja totalmente con agua. (ver ilustracin en pg. 5)

Los papeles de filtro para anlisis cuantitativos deben dejar pocas cenizas, para lo cual sonlavados durante la fabricacin con cido clorhdrico y fluorhdrico para eliminar las sales queimpurifican, la celulosa que constituye la materia prima del papel. Tambin se los trata concido ntrico para endurecerlos (mayor resistencia mecnica cuando estn hmedos y msresistentes a cidos y lcalis).

En determinaciones gravimtricas deber usarse papel cuantitativamente "sin cenizas" ycuando las cenizas asciendan a ms de 0,1 mg, su peso debe restarse del peso del residuocalcinado.

Embudo:

El tamao del embudo debe ser tal que colocado el papel de filtro, lo cubra hasta 1-2 cm delborde, pero nunca menos de 1 cm.Hay embudos de filtracin rpida, de vidrio resistente con un ngulo exacto de 60, unvstago de 15 cm de largo y comnmente llevan acanaladuras.Preparado el filtro, se lo coloca en un soporte para embudos y se pone un vaso deprecipitado limpio, de manera que el vstago del embudo toque su pared interior, para evitarsalpicaduras. Se vierte el lquido a filtrar, mediante una varilla de vidrio (agitador), de modoque dirija el lquido contra la pared del filtro y no hacia el vrtice. No debe llenarse totalmenteel filtro con la solucin sino hasta 5-10 mm del borde del papel.La filtracin de un precipitado est ntimamente asociada a la operacin del lavado.

D) LAVADO:

La mayora de los precipitados se forman en la solucin de uno o ms compuestos solubles.El objeto del lavado es reducir, cuando sea prcticamente posible, lo soluble que impurifica elprecipitado. Naturalmente de esta forma, se pueden eliminar solamente las impurezas noocluidas en el precipitado.

Resulta evidente que estos efectos pueden actuar separadamente o en forma combinada.Por otra parte, la composicin de la solucin de lavado depende de la solubilidad y

propiedades qumicas del precipitado, de la posibilidad de que peptice, de las impurezas aeliminar y de la influencia que pueda tener la solucin de lavado, que queda con el precipitado,en el tratamiento ulterior del mismo antes de pesarlo.

En general, no se emplea agua pura, se usa solucin que contenga un electrolito, que tengaun in comn con el precipitado, para disminuir las prdidas por solubilidad y evitar lapeptizacin parcial del precipitado. El soluto empleado debe ser fcil de volatilizar en lacalcinacin u otros tratamientos trmicos, que precedan a la pesada. Se utilizan solucionesdiluidas de sales de hidrxido de amonio y de cidos, por ejemplo: ntrico muy diluido, para loshalogenuros de plata; la solucin diluida de oxalato de amonio, para el oxalato de calcio.

La temperatura de la solucin de lavado depende fundamentalmente de la solubilidad delprecipitado, en lo posible deben preferirse soluciones calientes, pues es mayor la solubilidadde las impurezas y tambin lo es la velocidad de filtracin, por ser menor la viscosidad.

Los mtodos de lavado son: a- por gravedad y b- por decantacin

a- Lavado por gravedad: es el que se realiza pasando todo el precipitado al filtro y haciendo lossucesivos lavados sobre el mismo. El precipitado no deber dejarse sobre el filtro sin lavardurante un tiempo mayor del necesario, en caso contrario la masa se agrietar y el lavadoposterior resultar ineficaz.

b- Lavado por decantacin: Si un precipitado fuera de naturaleza gelatinosa, lavarlo en el vasode precipitacin por decantacin, disgregndolo con una varilla, en contacto con el lquido delavado. Luego filtrar por decantacin y repetir el lavado.


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Cuando se ha vertido todo el lquido sobrenadante posible y queda un volumen relativamentepequeo con el precipitado, comienza el lavado por decantacin. Se dirige contra las paredesdel vaso un chorro de lquido de lavado para empujar hacia abajo las partculas adheridas, seagita el conjunto y se deja sedimentar el slido. La cantidad de lquido a utilizar depende de lacantidad de precipitado, su carcter, etc. Cuando el lquido sobrenadante se aclara, se vierte

en el filtro dejando en el vaso todo el precipitado que sea posible. Se agrega al vaso unanueva porcin del lquido de lavado y se repite el procedimiento tantas veces como se estimeoportuno.

Para un lavado eficiente del precipitado conviene observar las siguientes reglas:

Lavar con el volumen total de lquido de lavado fraccionado, en tantas porciones comosea compatible con la eficiencia del lavado. Cada porcin del lquido debe cubrir elprecipitado.

Realizar una gran cantidad de lavados con un pequeo volumen del lquido de lavadopara eliminar impurezas. Dejar caer la porcin de lquido de lavado y no agregar lasegunda porcin hasta que haya escurrido totalmente la primera.

Se da por terminado el lavado cuando se investiga cualitativamente, en porciones de

filtrado, alguno de los iones que se encuentran en la solucin en que se efectu laprecipitacin, se toman porciones pequeas del filtrado y mediante una reaccin qumicasencilla y sensible, se investiga algn ion presente en el agua madre que acompaa alprecipitado. Para tomar una muestra del filtrado, se cuelga un tubo de ensayo corto,debajo del pico del embudo.Cuando en esta investigacin no se obtiene un resultado positivo se suspende el lavado.

Trasvase del precipitado:Cualquiera sea el procedimiento de lavado utilizado, el slido deber finalmente ser

transferido al embudo en forma cuantitativa. Para ello el vaso se toma con la mano izquierday la varilla se pone atravesada sobre la parte superior y se mantiene en esta posicin con eldedo ndice. La varilla se apoya contra el borde del vaso y en un extremo coincidiendo con el

pico y sobresaliendo 2 3 cm del mismo. Entonces se inclina el vaso sobre el embudo demodo que el lquido pueda correr sobre la varilla hacia el papel y sin salpicar (ver ilustracinpg. n 5). La piseta se toma con la mano derecha y se dirige un chorro de solucin de lavadocontra el interior del vaso de modo que las partculas del precipitado se arrastren hacia elfiltro. Despus de este tratamiento generalmente an quedarn adheridas pequeascantidades de slido a las paredes. Estas se arrastran agregando una pequea cantidad delquido de lavado y frotando suavemente con un policeman.

Se lava as todo el interior del vaso como as tambin la superficie de la varilla. La pequeacantidad de precipitado que se ha desprendido as, se dirige hacia el filtro de la mismamanera. Finalmente el vaso y la varilla se examinan cuidadosamente en busca de restos deprecipitado, y si es necesario se repite el tratamiento.

E) SECADO Y CALCINACIN:Despus que un precipitado ha sido filtrado y lavado debe tener antes de ser pesado una

composicin definida. El tratamiento a seguir depende de la naturaleza del precipitado y delmedio filtrante. Generalmente consiste en el secado calcinacin del precipitado, segn latemperatura a la que el precipitado se va a calentar. Corrientemente se llama secado cuando latemperatura no excede a 250 C y calcinacin cuando pasa los 250 C, hasta por ejemplo1.200 C.En un crisol previamente calcinado (hasta constancia de peso) y tarado se introduce el papel

de filtro con el precipitado, bien escurrido y doblado convenientemente para encerrar elprecipitado. El crisol se pone sobre una tela de amianto para eliminar el agua que contiene,luego sobre tringulo de pipa algo inclinado, un mechero con llama muy pequea se coloca

debajo del crisol. De esta manera se elimina la humedad y se carboniza el papel de filtro sininflamarse. Si esto ltimo ocurriera, se coloca la tapa en la boca del crisol hasta que se extingala llama. Una vez carbonizado el papel se quema lentamente el carbn.


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Una vez eliminada la humedad del crisol a travs de la llama y carbonizado el papel de filtro, seendereza el crisol y se aumenta la llama del mechero calcinando a una temperatura deseada.Esto puede hacerse en horno de mufla calentado elctricamente. La temperatura mxima es deunos 1.200 C. Debe tenerse en cuenta cul es la temperatura necesaria para el precipitado(para evitar su volatilizacin)

F) PESADA - CLCULOS:Cuando el secado se efecta a bajas temperaturas, el crisol con el precipitado al que se le

elimin la mayor parte de agua por succin se lleva a un vaso cubierto parcialmente con vidriode reloj para preservarlo del polvo. El vaso se coloca en la estufa secadora calentadaelctricamente y regulada a la temperatura conveniente. El calentamiento, enfriamiento yposterior pesada se repiten hasta constancia del peso.

Cuando se calcina en horno de mufla, el crisol se enfra en un desecador y se pesa. Lacalcinacin se repite hasta constancia de peso.Generalmente, los clculos son simples, y se desea conocer el porcentaje en peso del

constituyente deseado.Pero con frecuencia, el analito no se pesa en la forma en que fue precipitado, entonces es

necesario hallar la relacin entre los valores buscados y los pesados a travs del factorgravimtrico.

Factor gravimtrico (fg):Se llama factor de conversin gravimtrico, o simplemente factor gravimtrico, a la relacin

de pesos entre la sustancia buscada y la sustancia pesada, en forma tal que lo buscado estcontenido en lo pesado o bien que lo buscado se origine o provenga de lo pesado, en formaestequiomtrica.

Sustancia pesadafg =

Sustancia buscadafg = b/p

Ejemplo: Se miden 100 mL de una muestra que contiene Fe y se analiza por gravimetra. Se obtienen 0,7420 gFe2O3 (mM: 159,68g). Convertir en g/L Fe2O3y g/L de Fe (m at=55,85).

100 mL Muestra ------ 0,7420 g de Fe2O31000 mL ------ x = 7,420 g/L de Fe2O3

159,68 g de Fe2O3 ------- 2 x 55,85 g Fe

7,42 g " -------- x = 7,42 (2 . 55,85) g Fe = 5,1903 g/L Fe

159,68 g Fe2O3o bien 7,42 . 0,6995 = 5,1903 g/L Fe


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MATERIAL UTILIZADO EN GRAVIMETRA DE PRECIPITACIN


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EXPERIENCIA A REALIZAROBJETIVOS:

Adquirir destreza en la ejecucin de cada una de las operaciones que se realizan en una

determinacin gravimtrica por precipitacin.

Determinar por gravimetra el contenido hierro presente en una muestra.

DETERMINACIN GRAVIMETRICA DE HIERRO

Reactivos:

Solucin problema de hierro - HNO3conc. - Solucin saturada de NH4NO3- NH4OH (1+1)

Materiales:

Pipeta aforada - probeta - vaso de precipitacin - varilla de vidrio - embudo de 8 canales - papelde filtro de uso cuantitativo - crisol - mechero - trpode - tela de amianto - tringulo de pipa - pinzametlica - Balanza analtica - Desecador

Tcnica:

- Medir con pipeta de doble aforo, una alcuota de 10 mL de solucin problema, y dejar caer enun vaso de precipitacin de 250 mL. Agregar 10 gotas de HNO3concentrado.

- Calentar a ebullicin sobre tela de amianto durante 1-2 minutos para asegurar la oxidacintotal del in ferroso a frrico. Luego se diluye la solucin hasta 100 mL con agua destilada.

- La solucin diluida se lleva a ebullicin y mantenindola as, se deja caer gota a gota NH4OH(1+1) mientras se agita con varilla de vidrio para precipitar el in frrico. La adicin de NH4OHse termina cuando la solucin tenga franco olor amoniacal y ya no se forme ms precipitado.

- Retirar del mechero y agregar a la solucin 10 gotas de NH4NO3 (para coagular el Fe(OH)3que tiende a pasar al estado coloidal). Se lleva a ebullicin 1 minuto. Se retira del mechero.La solucin sobrenadante debe ser incolora.

- Se deja reposar el precipitado que deber filtrarse utilizando papel de poro grande y embudode filtracin acelerada. La filtracin por decantacin se har pasando primero la mayorcantidad de lquido y dejando el precipitado en un vaso el que debe lavarse por decantacincon porciones de solucin al 1% de NH4NO3, tales que cubran el precipitado. Se repite ellavado hasta que en el filtrado se compruebe reaccin negativa para la impureza principal, eneste caso cloruros (en un tubo de ensayo recibir 2 cm del filtrado, colocarle 2 gotas de HNO3concentrado y 1-2 gotas de AgNO3; si hay turbidez, continuar lavando hasta quedesaparezca).

- Pasar cuantitativamente el precipitado al papel de filtro, con ayuda de la varilla de vidrio, dejarescurrir todo el lquido de lavado.

- Sacar el papel del embudo, escurrirlo con cuidado, doblarlo y colocarlo en crisol previamente

tarado y secar sobre tela de amianto hasta eliminar toda la humedad.- Apoyar el crisol sobre el tringulo de pipa y quemar el papel hasta convertirlo en cenizas, con

llama baja.

- Llevar a mufla a 1000 C durante 15-30 minutos.

- Enfriar en desecador.

- Pesar en balanza analtica. Repetir la operacin de calcinado hasta constancia de peso.

- Efectuar los clculos para expresar el resultado en: g % de Fe2O3 y g/L de Fe.DATOS EXPERIMENTALES: COMISIN N: .............................crisol N: tara: ............................... Volumen muestra:..mLTara del crisol + muestra:Peso de la muestra:.

Clculos


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EJERCITACION

GRAVIMETRIA

.

Ejemplosde factores gravimtricos tabulados

sustancia buscada sustancia pesada factor gravimtrico

fg=

b

p

Ag+ m.at.: 107,9 Ag2S mM: 247,8 fg= 2 Ag

Ag2S

2 x (107,9)

247,8

0,8708

Ca+2 m.at. : 40 Ca3(P04)2 mM: 214,97fg=

3 Ca+2

Ca3(PO 4 )2

3 x 40214,97 0,55821

Cl- m.at.: 35,5 AgCl mM: 143,5 fg= Cl

AgCl 35,5

143,5 0,2475

Factor gravimtrico: Se llama factor gravimtrico a la relacin de pesos entre lo

buscado y lo pesado, en forma tal que lo buscado est contenido en lo pesado, se

origine en l o provenga de l por una transformacin qumica, que relacione a ambos

estequiomtricamente

Para recordar


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EJERCICIOS A RESOLVER

1. Exprese el factor gravimtrico cuando lo pesado (datos izquierda) y lo buscado (datos de laderecha) son los siguientes:

a) CaC2O4(mM= 128,10) en CaCO3(mM= 100,09) R= 0,7813

b) Al2O3(mM= 101,96) en Al2(SO4)3(mM= 342,14) R= 3,3556c) Mg2P2O7(mM= 222,57) en MgO (mM= 40,31) R= 0,3622

d) CaSO42H2O (mM= 171,20) en BaSO4(mM=233,40) R= 1,3633

e) Fe3O4(mM= 231,54) en Fe2O3(mM=159,69) R= 1,0345

2. Un precipitado de AgCl (mM= 143,5) KpS 1,1 x 10-10puede lavarse de dos formas :a) Utilizando 500 mL de agua destilada.b) Utilizando 500 mL de HCl 0,01 M.Calcular en cada caso los gramos de precipitado que se pierden, suponiendo que el lquido delavado se satura en ambos casos de AgCl. Indique que lquido conviene utilizar y por qu.

R= a) 7,52 x 10-4 g b) 7,89 x 10-7 g

3. Convertir 100 g de Fe2O3(mM= 159,69), utilizando el factor gravimtrico, en:a) FeCO3(mM= 115,86)b) Fe (m at.= 55,85)c) FeO (mM= 71,85)

R= a) 145,11 g b) 69,95 g c) 89,78 g

4. Qu peso de BaSO4(mM= 233,4) se obtiene a partir de 0,200 g de Fe2S3 (mM= 207,7)?

R= 0,6742 g

5. Calcular el peso de AgCl (mM= 143,3) que se obtiene aadiendo un exceso de AgNO3a 0,7510gramos de BaCl2(mM = 208,3 g).

R= 1,033 g

6. Se analiza una mezcla de arena pura de cuarzo SiO2(mM= 60,06) y NaCl. Para determinar elporcentaje de Si (mM= 28,06) se extraen con agua 2,500 g de la mezcla y queda un residuoinsoluble de Si O2que pesa 0,9850 g Cul es el porcentaje de silicio en la mezcla?

R= 18,41 g%g Si

7. Se calcina 1,045 g de una muestra de acero en corriente de O2. El Carbono presente en lamuestra se transform en CO2, el cual se recoge en un tubo que contiene un absorbente para elgas. El tubo tena un peso inicial de 15,9733 g. Al finalizar el anlisis pesaba 16,0087 g.Calcular el porcentaje de carbono en el acero.

R= 0,9238 g%g C


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8. Una muestra de 0,5428 g de fertilizante se analiza por gravimetra y se calcina en un crisol cuyatara es 20,3605 g. Finalmente se obtiene una pesada de 20,5839 g de Mg 2P2O7(mM= 222,55).Calcular:

a) g %g de P2O5(mM=141,95) en la muestrab) el contenido de P en g%g (m at.= 30,97)

R= a) 26,25 g%g b) 11,45 g%g

9. Se separ un precipitado por filtracin. En todo momento conserva 2 mL del lquido con elcual estuvo en contacto en ltimo lugar, en seguida se realizan los siguientes lavados:

Un lavado con un volumen de 40 mL. Dos lavados con un volumen de 20 mL cada uno. Cinco lavados con un volumen de 8 mL cada uno. Diez lavados con un volumen de 4 mL cada uno.

Indique el % de impurezas que quedan en cada caso. Seleccione uno de los lavados y justifique

R= a) 5 % b) 0,5 % c) 5,12x10-4% d) 6,10x10-3 %

cap 2 gravimetría 2015

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