determinacion de insoluble

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................2

RESUMEN........................................................................................................................................3

PRINCIPIOS TEÓRICOS..................................................................................................................4

PRECIPITADOS COLOIDALES..................................................................................................4

PRECIPITADOS CRISTALINOS.................................................................................................5

IMPURIFICACIÓN DE PRECIPITADOS.....................................................................................5

DETALLES EXPERIMENTALES....................................................................................................9

CÁLCULOS....................................................................................................................................11

CONCLUSIONES...........................................................................................................................12

CUESTIONARIO............................................................................................................................12

BIBLIOGRAFÍA.............................................................................................................................15

INTRODUCCIÓN

El análisis gravimétrico está basado en la Ley de las proporciones definidas, que establece que, en cualquier compuesto puro, las proporciones en peso de los elementos constituyentes siempre son las mismas, y en la Ley de la consistencia de la composición, que establece que las masas de los elementos que toman parte en un cambio químico muestran una relación definida e invariable entre sí. Este análisis consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra en este caso determinamos insolubles en nuestra muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y Convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composición definida, que sea susceptible de pesarse. Los cálculos se realizan con base en relación al peso de residuo y el peso de la muestra.

Laboratorio de Análisis Mineral 2 Determinación de Cobre

RESUMEN

La determinación de residuos insolubles se llevó a cabo por medio del método de

gravimetría que consiste en hallar la cantidad de residuo existente en una muestra de

mineral dicho valor esta expresado en forma de porcentaje, en esta práctica emplearemos

una muestra establecida de 1 gr. aproximadamente lo cual será analizada y trabajada en

los pasos que se mencionaran en el transcurso del informe sea como acidificar, decantar

filtrar y volatilizar nuestra muestra para luego calcular el porcentaje de insoluble en la

muestra con la relación de peso del residuo y el de la muestra.


PRINCIPIOS TEÓRICOS

Es necesario antes de empezar esta práctica tener en claro el concepto de una sustancia insoluble por lo que se dice que una sustancia es insoluble cuándo en un determinado disolvente no puede ser disuelta. Se debe tener en claro que el criterio de solubilidad e insolubilidad de una sustancia determinada es aplicado a cada uno de los posibles disolventes, es decir, cabe la posibilidad que una sustancia sea soluble en un determinado solvente e insoluble en otro. Ahora bien, cuando algunos libros indican que una sustancia es insoluble y no mencionan el disolvente se debe intuir que se está refiriendo al disolvente universal, el agua, sin otras especies ni iones en ella (lo cual sería un caso ideal), luego viene otro nivel más complejo donde hay iones comunes u otras sales que reaccionan entre ellas formando otras sales menos solubles (que es un caso más real y “cotidiano”).

PRECIPITADOS COLOIDALES

Cuando una sustancia está dispersa en el seno de otra de forma que sus partículas tienen un tamaño aparente del orden de a 100 ó 200 m, se dice que está en estado coloidal.

Las partículas dispersas son tan pequeñas, que no sedimentan bajo la acción de la gravedad, pueden atravesar los filtros usuales. Presentan una enorme superficie específica. Ejemplos: emulsiones, humos, nieblas; y dentro de los sistemas químicos el óxido de hierro (III) hidratado.

Las suspensiones coloidales normalmente son estables durante períodos indefinidos y no se usan como tal en el análisis gravimétrico, ya que sus partículas son muy pequeñas y no se filtran con facilidad. Sin embargo, mediante agitación, calentamiento o adición de un electrolito se puede transformar el coloide en una masa filtrable. A este proceso se lo conoce como aglomeración, floculación o coagulación.

Un ejemplo de esto lo tenemos en la precipitación del tercer grupo de cationes.

Recuerden que nosotros realizamos la separación de este grupo por precipitación homogénea, a partir de la hidrólisis alcalina en caliente de una solución de tioacetamida al 10 %. Recuerden también que el pH alcalino (8-10) lo obtenemos a través de un buffer NH3-NH4Cl. También les aclaramos que el NH4Cl que agregamos tiene una doble función,


por un lado formar junto con el NH3 el buffer que nos permite regular el pH adecuado para la precipitación de los sulfuros

y/o hidróxidos del tercer grupo, y por otra parte actúa como electrolito coagulante para permitir separar algunos precipitados coloidales que forman los cationes de este grupo y que pueden ser separados de otro modo.

El fenómeno contrario a la coagulación de un coloide, o sea el proceso por el cual un coloide coagulado regresa a su estado coloidal se conoce con el nombre de peptización.

PRECIPITADOS CRISTALINOS

En este caso las partículas son más grandes, y por lo tanto es más fácil separarlas por filtración, y/o centrifugación.

Los precipitados cristalinos están formados por partículas que tienen un ordenamiento regular y repetitivo en el espacio, lo que origina una red cristalina.

Depende del tipo de análisis que se desee realizar al compuesto obtenido podrá hacerse crecer adecuadamente el sólido cristalino de acuerdo a técnicas apropiadas.

IMPURIFICACIÓN DE PRECIPITADOS

Cuando se lleva a cabo la separación de una sustancia por formación de un compuesto insoluble o sea por precipitación, puede ocurrir que el compuesto obtenido esté impurificado.

La impurificación puede tener origen en dos fenómenos distintos: coprecipitación y postprecipitación.

Coprecipitación:

Este es un fenómeno en el que algunos compuestos que en otras circunstancias son solubles, se eliminan de la solución durante la formación del precipitado. Conviene


destacar que la solución NO está saturada con las especies coprecipitadas. Existen distintos tipos de coprecipitación, ellos son: adsorción y oclusión.

1. Adsorción: es un proceso mediante el cual átomos, moléculas o iones se adhieren a una superficie.

El efecto neto de la adsorción en la superficie es arrastrar como contaminante de superficie a un compuesto que en otras condiciones normalmente sería soluble.

Los precipitados amorfos y gelatinosos son apropiados para quedar altamente combinados por adsorción, si se tiene en cuenta la elevada superficie específica que presentan.

La coagulación de un coloide no reduce significativamente la magnitud de adsorción debido a que el sólido coagulado aún contiene grandes áreas de superficie interna que quedan expuestas al solvente.

Por ejemplo: El cloruro de plata coagulado que se forma en la determinación gravimétrica del ión cloruro está contaminado con los iones plata primeramente adsorbidos así como con nitrato y otros aniones de la capa de contra ión. Como consecuencia, el nitrato de plata que normalmente es soluble, coprecipita con el AgCl.

En los precipitados cristalinos también ocurre adsorción pero su efecto sobre la pureza de éstos no se detecta fácilmente debido a la relativamente pequeña área de superficie específica de estos sólidos.

Es una regla general que un ión que forma parte de la red cristalina de un precipitado es adsorbido más frecuentemente. Ejemplo: si precipitamos sulfato de bario en presencia de exceso de ión sulfato, los iones bario de la superficie del cristal atraen fuertemente a los iones sulfato. A la inversa, si en la solución existe un exceso de iones bario, éstos serán fuertemente adsorbidos por los iones sulfato de la superficie del cristal.

Si la solución no contiene iones comunes con el precipitado, la adsorción iónica viene regida por la regla de Paneth-Fajans-Hahn: el ión adsorbido con más intensidad es el que forma el compuesto menos soluble con algunos de los iones del precipitado. Ejemplo: el precipitado de sulfato de bario adsorbe ión calcio con más intensidad que ión magnesio, porque el sulfato de calcio es menos soluble que el sulfato de magnesio.

2. Oclusión: es el proceso en virtud del cual durante la formación del precipitado se van incorporando a él sustancias extrañas.


Cuando un cristal crece con rapidez durante la formación del precipitado, pueden quedar atrapados u ocluídos iones extraños de la capa de contra ión dentro del cristal en crecimiento como la sobresaturación, y por lo tanto la velocidad de crecimiento disminuye a medida que avanza la precipitación, la cantidad de material ocluido es mayor en la parte del cristal que se forma primero.

Si el ión extraño tiene el tamaño adecuado y puede formar un compuesto con un ión del precipitado que tenga la misma estructura que el precipitado, es decir que sean isomorfos, el ión extraño puede depositarse en la red cristalina del precipitado en una posición normalmente ocupada por un ión del precipitado y se forma en este caso un cristal mixto o solución sólida.

3. Atrapamiento mecánico: es un proceso similar al de la oclusión. sólo que este se produce cuando los cristales permanecen muy juntos durante el crecimiento. En este caso, varios cristales crecen juntos y como consecuencia una porción de la solución queda atrapada en pequeños huecos.

Tanto la oclusión como el atrapamiento mecánico son mínimos cuando es baja la velocidad a la que se forma el precipitado, es decir, en condiciones de baja sobresaturación.

Postprecipitación:

Es la separación de una segunda fase sólida después de la formación de otro precipitado. El fenómeno se produce debido a que la segunda sustancia cristaliza lentamente de su solución sobresaturada.

En la separación del calcio y el magnesio con oxalato, el precipitado de CaC2O4 debe filtrarse después de un período corto de digestión, pues en caso contrario podría resultar muy contaminado por MgC2O4 que postprecipitaría.

El oxalato de magnesio forma fácilmente una solución sobresaturada completamente estable y, aún después de haberse iniciado la formación de algo de fase sólida, la cristalización es muy lenta.


Vamos a enumerar acá los requisitos que deben cumplirse para obtener precipitados formados por partículas grandes y contaminación mínima.

1) Utilización de soluciones diluidas de problema y reactivo: hay por supuesto un límite práctico determinado por la pérdida de precipitado por solubilidad y por las dificultades a que da lugar la manipulación de grandes volúmenes.

2) Adición lenta de reactivo, con intensa agitación.

3) Precipitación en medio homogénea.


DETALLES EXPERIMENTALES

Se peso 1.0068 g de muestra (#2) y luego se añade agua.

Añadimos 15ml HCl + HNO3 para disolver y llevamos a plancha hasta sequedad.


Agregamos nuevamente HCl cc y 5 gotas de cloruro ferrico.

Llevamos a plancha hasta calcinación o sequedad. Retiramos de plancha y dejamos enfriar.

Añadimos 15 ml de HCl y llevamos a plancha hasta disgregación de sales y diluimos con 60 ml aprox.

hervimos unos minutos, esperamos a que enfrié, y luego filtramos en caliente. Damos unas 6 lavadas aproximadamente Con agua caliente.

Sacamos el papel filtro con el precipitado dentro y lo colocamos en un crisol y llevamos a plancha. La solución filtrada en enrazada.


CÁLCULOS

N° Muestra: # 2

Peso Muestra: 1.0068g

Peso del Residuo de la Muestra: 0.0068

% Insolubles = Peso del residuoPeso muestra x 100

Entonces, tenemos:

%Insolubles de la muestra = 0.0068g1.0068g x 100 = 0.68 %


CONCLUSIONES

En esta prueba se concluye que en % de Insolubles es casi insignificante en comparación con la muestra ya que solo se presenta en 0.68%.

CUESTIONARIO

1. ¿Qué objetivo tiene la calcinación en plancha de la muestra durante el ataque?

El objetivo sería el de eliminar las sustancias volátiles, como los nitratos, cloruros,

bromuros, etc.

2. ¿Por qué los primeros lavados del residuo se llevan a cabo con solución diluida de

ácido clorhídrico?

Es necesario para no dejar nada de residuo en el vaso precipitado y para no

formar cloruros y nitratos.

3. ¿Por qué todos los lavados se realizan en caliente?

Para aumentar la velocidad de reacción para alcanzar el equilibrio más rápido y

también para que sea más rápida la filtración

4. ¿Por qué el hervido en el paso N° 6 debe ser por pocos minutos?

Esto se hace por pocos minutos para poder proceder al filtrado, porque el filtrado

se tiene que hacer en caliente ya que al estar caliente la solución, disminuye la

tensión superficial del líquido y por ende puede filtrar con mayor rapidez.

5. ¿Qué es la peptización y cómo se evita?

Hablamos de coloide cuando las partículas tienen un tamaño del orden de 10 a 100

nm. Las partículas son tan pequeñas que no se sedimentan bajo la acción de la


gravedad y pueden atravesar los filtros usuales. Por ende las suspensiones

coloidales no se usan en el análisis gravimétrico, sin embargo, mediante agitación,

calentamiento o adición de un electrolito se puede transformar el coloide en una

masa filtrable. A este proceso se le conoce como AGLOMERACIÓN, FLOCULACIÓN

O COAGULACIÓN. PEPTIZACIÓN, es el fenómeno contrario a esto, osea el proceso

por el cual un coloide coagulado regresa a su estado coloida, por lo que se tiene

que evitar en gravimetrías como esta, y se evita lavando el precipitado con un

electrolito apropiado ( Lavar con HNO3 diluido). Por eso mismo en el paso 7 se

utiliza un filtro algo especial, el filtro whatman N° 42 que tiene la capacidad de

retener particular muy finas, de hasta 2,5 um.

6. ¿Qué elementos cree Ud. que componen el residuo insoluble?

Las siguientes sustancias no se disuelven apreciablemente en ácidos:

1. Ciertos elementos libres: C, S, Si.

2. Ciertas sales de plomo: PbSO4, PbCl2 (poco soluble en agua), PbCrO4.

3. Ciertas sales de plata: AgCl, AgBr, AgCN, Ag3Fe(CN)6, Ag4Fe(CN)6

4. Sulfatos de los cationes del grupo de los fluoruros: BaSO4, SrSO4, CaSO4( poco

soluble en agua)

5. Sales anhidras de Cromo: CrCl3, Cr(SO4)3

6. Ciertos Óxidos: SnO2, Al2O3, Cr2O3, Sb2O4, TiO2.

7. Óxido de silicio (SiO2) y varios silicatos.

8. Misceláneos: CaF2, Fe(Fe(CN)6)3, SiC

7. ¿Cómo asegura que todos los cationes solubles han sido eliminados del residuo

insoluble?

Se asegura esto por los reactivos utilizados en el ataque a la muestra:

HCl:


Generalmente se disuelven en ácido clorhídrico la mayoría de los óxidos, carbonatos, hidróxidos, sales básicas, sales de ácidos débiles, sales de ácidos volátiles y metales libres ubicados sobre el hidrogeno en la serie electromotriz.

Se debe incluir un tratamiento con HCl concentrado para así garantizar la completa extracción de los compuestos solubles en este solvente. En algunos casos el proceso de disolución en HCl está acompañado de cambios apreciables en la muestra: cambios de color, precipitación, etc, así como del desprendimiento de gases. Los sulfuros se disuelven con desprendimiento de H2S, los carbonatos con desprendimiento de Cl2.

HNO3:

Las sustancias insolubles en agua y ácido clorhídrico se tratan con HNO3. En general se disuelven en este medio los metales ubicados por debajo del hidrógeno en la serie electromotriz, exceptuando el oro y el platino, los sulfuro de arsénico, cobre, bismuto, niquel y cobalto, los haluros de plomo y mercurio (I). En general se disuelven en ácido nítrico aquellos compuestos que requieren un cambio de su estado de oxidación el cual se logra por el alto potencial de oxidación del ácido.


BIBLIOGRAFÍA

Autor: James. S. Fritz y George H. Schenk

Título: Química Analítica Cuantitativa

3ra Edición.

Autor: V.N. Alexeiv

Título: Análisis Químico Cuantitativo

2da Edición.

Química cuantitativa Glenn Halstead Brown,Eugene M. Sallee

Fundamentos de química analítica: equilibrio iónico y análisis químicoAlfonso Clavijo Díaz


determinacion de insoluble

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