Gravimetría
Fundamento de la técnica
Los métodos gravimétricos de análisis son métodos cuantitativos que se fundamentan en la determinación de la masa de un compuesto puro con el cual esté químicamente relacionado el analito de interés. FTIR Conceptos (Fundamentales.pptx. (s. f.)).
Clasificación de las técnicas gravimétricas: (FTIR Conceptos Fundamentales.pptx. (s. f.)).
- Gravimetría de volatilización: El analito o sus productos de descomposición se volatilizan a una temperatura adecuada. Luego se pesa el producto o bien se determina el peso del residuo. Ejemplo, la cuantificación de agua en una muestra: se evapora el agua y se pesa el residuo.
- Gravimetría de precipitación: El analito es separado de la disolución de la muestra como precipitado y es convertido en un compuesto de composición conocida, que pueda ser pesado. Ejemplo, en la cuantificación de calcio en aguas, se precipita este catión como oxalato de calcio.
- Gravimetría electrodeposición: El analito es separado al depositarse en un electrodo de forma selectiva por estimulación de una corriente eléctrica.
Etapas de la gravimetría de precipitación (Conceptos fundamentales del análisis gravimétrico. (2020b, julio 14). Genially).
1. Preparación de la solución: La solución debe ser preparada considerando las condiciones específicas para el tipo de análisis que se esté llevando a cabo.
2. Precipitación: Para la etapa de la precipitación este presenta fases que son determinantes para la formación de un precipitado cristalino.
- Sobresaturación relativa: (Q-S) / S
Q: Concentración de los reactivos antes de la precipitación
S: Solubilidad del precipitado en el equilibrio
La sobresaturación relativa (también conocida como relación de "von Weimarn) debe ser un valor bajo y para poder alcanzarlo se deben utilizar reactivos a baja concentración (Q bajo) y solución sobresaturada (S alto).
- Nucleación: Consiste en la unión de un número mínimo de partículas, que forman núcleos microscópicos que inician la precipitación.
A menor sobresaturación relativa, la nuceación será más lenta y se favorecerá la formación de precipitados cristalinos más puros.
- Crecimiento de los cristales: Sobre el núcleo formado se irán adhiriendo pequeñas partículas hasta formar una partícula con la masa suficiente para precipitar.
A menor sobresaturación relativa menor será la velocidad de crecimiento de los cristales y con ello se favorecerá la geometría del cristal y se evitará la coprecipitación de impurezas.
3. Digestión: Corresponde al proceso que permite generar cristales más grandes y más puros, lo que hace que el análisis sea más fácilmente ejecutable porque estos cristales se pueden filtrar con mayor efectividad. Esto implica que los resultados del análisis sean confiables. ¿Cómo se logra una buena digestión? Dejando en reposo la mezcla por 24 horas para favorecer la formación de un precipitado cristalino y evitar la formación de un precipitado coloidal.
4. Lavado y filtrado: El lavado se realiza durante la filtración del precipitado y se realiza con agua destilada acidulada (con bajo pH) para favorecer la fuerza electrostática entre la capa de contraiones y la capa primaria, con lo cual se asegura el mantenimiento del precipitado cristalino o la conversión del precipitado coloidal en precipitado cristalino.
5. Secado/Incineración:
- El secado se realiza en horno de convección forzada a 105-110°C por 1 a 2 horas. Bajo estas condiciones operacionales se logra la eliminación del agua de humectación (moléculas de agua superficiales). El secado se realiza para poder hacer una pesada "limpia" donde solo se esté tomando el peso del analito de interés sin introducir en el análisis la interferencia aportada por el agua.
- La incineración se realiza en mufla a temperaturas que pueden variar desde 500 °C hasta 1100 °C por 1 a 2 horas. Se realiza cuando el precipitado obtenido es fisicoquímicamente inestable y con la incineración se logra convertir en sus óxidos correspondientes para favorecer su estabilidad y garantizar la confiabilidad del análisis gravimétrico.
Condiciones que favorecen la precipitación
- Generar la precipitación con agentes precipitantes diluidos para mantener la Q baja.
- Hacer adiciones lentas del agente precipitante con agitación constante para favorecer la homogeneidad en el sistema.
- Realizar el proceso en caliente para favorecer la solubilidad del analito y con ello aumentar S para que la sobresaturación relativa baje.
- Realizar la precipitación al pH óptimo que el sistema requiera.
- Evitar los excesos de agente precipitante porque se podrían promover fenómenos de atrapamiento de impurezas. Se recomienda adicionar un exceso de agente precipitante al final, que no supere el 10% del volumen.
- Verificar el final del proceso de precipitación asegurando que no se forme turbidez en el punto de contacto de la solución con el agente precipitante.
Ecuaciones para cálculos gravimétricos
Factor gravimétrico
Tenemos la ecuación de factor gravimétrico, de esta ecuación podemos determinar el analito(g) de interés.
Sabiendo el peso del analito(g), podemos determinar el porcentaje de analito(%Analito) con las siguientes ecuaciones:
Ejemplos
2. Se requiere determinar el porcentaje de fósforo presente en 0.5422 g de una muestra que fue tratada químicamente para precipitar el fósforo como (NH4)3PO4.12MoO3. El precipitado fue lavado con agua destilada, secado a 105°C en horno de convección forzada, enfriado en desecador y pesado en balanza analítica, obteniéndose 2.3364 g de residuo.
a. ¿Cuál es el porcentaje de fósforo en la muestra analizada?
b. Si el resultado se expresara como óxido fosfórico, ¿Cuál sería el resultado que se debe reportar?
3. Un mineral que contiene hierro se analizó al disolver una muestra de 1.1324 g en HCl concentrado. La disolución resultante fue diluida con agua y el hierro (III) fue precipitado como el óxido hidratado Fe2O3·xH2O por la adición de NH3. Después de la filtración y el lavado, el residuo fue calcinado a alta temperatura para producir 0.5394 g de Fe2O3 puro (159.69 g/mol).
Calcule:
a) el % de Fe (55.847 g/mol)
b) el % de Fe3O4 (231.54 g/mol) en la muestra.
Ejercicios
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