Gravimetria

1. QUÍMICA ANALÍTICA I Etapa analítica
Análisis
Gravimétrico

2. Análisis Gravimétrco Se basa en las medidas de masa.
Requiere fundamentalmente dos medidas
experimentales: Peso de la muestra analizada.
Peso del analito o de una sustancia de
composición química conocida que
contenga el analito.

3. Clasificación •

Métodos gravimétricos

por volatilización.
•

Electrogravimetrías.
•

Metodos

gravimetricos

basados en la
precipitacion

(gravimetrias).

4. Gravimetria por Volatilización
ƒEl componente a determinar es volátil.
ƒSeparación del analito de la muestra por
destilación a temperatura adecuada.
ƒCuantificación:
(1) pesada de un sorbente

donde se recoge el
destilado.
(2) pesada de la muestra antes y después de
proceso de destilación.
ƒEjemplo: determinación del contenido de
carbonato ácido de sodio en antiácido

5. Mezcla de reacción
HNaCO
3

+ H
2

SO
4
Nitrógeno (g)
Vapor de agua y
CO
2
CO
2
Tubo de secado
CaSO
4
NaOH

sobre un
silicato no fibroso
CaSO
4
Reacción:
CO
2

+ 2NaOH

→
Na
2

CO
3

+H
2

O

6. ••

El ión metálico (disolución) se reduce hasta
su estado elemental y se deposita en el
cátodo de un electrodo.
•

Cuantificación: pesada del cátodo antes y
después de aplicar la diferencia de potencial
•

Ejemplo: determinación de metales
alcalinos (pH

básico) y cationes metálicos
(Fe
2 y 3+
, Ni
2+
, Co
2+
, Ag
+
, ….) utilizando un
electrodo de mercurio.
Electrogravimetria

7. Gravimetria por Precipitación • El analito se separa de los componentes de
una solución en forma de precipitado, que se
trata y se convierte en un compuesto de
composición conocida que puede ser pesado.
Agentes precipitadores
–Específico: son raros, reaccionan con
una solaespecie química
–Selectivo: es más común, reacciona
con un numero limitado de especies
químicas

8. • Para que el precipitado pueda ser útil en
gravimetría es necesario:
¾Que sea insoluble en el medio en que se
produce.
¾Que se pueda filtrar con facilidad.
¾Que sea puro y que tenga una composición
constante y conocida.
Gravimetria por Precipitación

9. FORMACION DEL PRECIPITADO
ANALITO + REACTIVO PRECIPITANTE ⇒Disolución inestable
PROCESO DINAMICO
PRECIPITADO
EQUILIBRIO

10. o

El tamaño de las partículas del
precipitado es función de la naturaleza del
precipitado y de las condiciones
experimentales bajo las cuales se
producen
o Por el tamaño, el precipitado puede ser:
Coloidal
Cristalino
Clasificación de la partículas del
precipitado

11. Precipitado coloidal •

El tamaño es en el
orden de
Micrometros

(μm)
•

No sedimentan
•

No se pueden filtrar
usando medios
comunes de filtración Tipos de precipitados
Precipitado cristalino
•Su tamaño es en el
orden de milimetros

(mm)
•Sedimentan con facilidad
•Se pueden filtrar usando
una gran variedad de
medios

12. Factores que determinan el

tamaño de la partícula ƒSolubilidad del precipitado en el medio
ƒTemperatura
ƒConcentración de reactivos
ƒRapidez con que se mezclan los reactivos
•

Estos factores se pueden explicar en forma
cualitativa asumiendo que el tamaño de las
partículas es función de una propiedad llamada
sobre saturación relativa (SR)

13. ƒLa cantidad de especies en disolución es superior
a la del equilibrio ⇒cuanto mayor es la
concentración de agente precipitante mayor es la
sobresaturación ↑

Sobresaturación

⇒↓Tamaño de partícula
S
SQ
ación sobresatur
−
=
S: solubilidad
Q: concentración del
soluto (t)
Sobresaturación

14. NUCLEACION: NUCLEACION:
formación de partículas diminutas de
precipitado a partir de la agrupación de iones,
átomos o moléculas después de la sobresaturación
CRECIMIENTO DE PARTICULA: CRECIMIENTO DE PARTICULA:
formación de
depósitos de iones procedentes de la solución sobre núcleos ya existentes dando lugar a partículas de mayor tamaño
PARTICULAS MUY PEQUEÑAS
PARTICULAS GRANDES

15. Vc
Vn
Q -

s
V
↑

s →* ↑

Temperatura
* Control de pH
↓

Q →* Soluciones
diluidas
* Adición lenta
* Agitación
En la práctica no es posible obtener muchos precipitados
cristalinos! ( Kps)
Factores que influyen en los precipitados

16. SOLIDOS

COLOIDALES Suspensiones coloidales son muy estables y no son adecuadas para
análisis gravimétrico
Aumentando la temperatura, agitación y/o añadiendo un electrolito ⇒

disminuye la estabilidad de las suspensiones ⇒

partículas de mayor
tamaño (COAGULACION O AGLOMERACION)
PROCESOS DE DIGESTION
SOLIDOS

CRISTALINOS Disminuyendo la sobresaturación:
1) Utilizando disoluciones diluidas o añadiendo el reactivo
lentamente con agitación.
2) Calentando y/o ajustando el pH

para aumentar la solubilidad.
El calor y la agitación ⇒proceso de disolución y recristalización

del
sólido de forma continua ⇒precipitado más puro
Aumentan el tamaño de las
partículas y minimizan la
contaminación

17. Coloides: electrolito coagulante
Capa de adsorción primaria
cargada positivamente sobre la
partícula coloidal
Sólido coloidal
Capa de contra-

iones de la disolución. Con exceso de aniones
Disolución homogénea (cargas equilibradas)

18. El aumento de la concentración de electrolito coagulante
produce disminución del volumen de la capa de contra-iones
y por lo tanto favorece la coagulación
Partícula coloidal
Doble
capa

19. •

Precipitación de otras especies en la muestra junto con el
analito
•

Estas especies son solubles ⇒no precipitan en
condiciones normales (↑

S)
•

Las especies que precipitan (concentración > S) ⇒NO se
considera COPRECIPITACION
COPRECIPITACION TIPOS DE COPRECIPITACIONES
ƒ
ADSORCIÓN EN LA SUPERFICIE
ƒFORMACIÓN DE CRISTALES MIXTOS
ƒOCLUSION Y ATRAPAMIENTO MECANICO

20. TIPOS DE COPRECIPITACIONES
ADSORCIÓN EN LA SUPERFICIE:
-

Adsorción de especies solubles por arrastre sobre la superficie del
coloide
Ejemplo: AgCl

coagulado esta contaminado por Ag
+

y NO
3
-
-

Solución: disolver el precipitado una vez filtrado y a continuación
reprecipitarlo
FORMACIÓN DE CRISTALES MIXTOS:
-

Uno de los iones de la red cristalina del sólido se reemplaza por otro ión
-

Los iones intercambiados tienen la misma carga y no difieren en

más
5% en su tamaño
Ejemplo: BaSO
4

(contaminado con PbSO
4

)
-

Solución: usar otro reactivo precipitante que no contenga ese ión
OCLUSION Y ATRAPAMIENTO MECANICO:
-

Iones extraños que quedan atrapados en el interior del cristal
-

Solución: disminuir la velocidad de formación del precipitado o disolver
el precipitado (se abren los huecos y salen los iones extraños)

21. Esquema de coprecipitación

de iones
por oclusión
Velocidad alta

22. PRECIPITACION HOMOGENEA
ƒ
Se añade una sustancia a la disolución que no es el reactivo
precipitante
ƒEl agente precipitante se genera lentamente y de manera inmediata
precipita con el analito
ƒFormación de precipitados con buenas propiedades mecánicas y
poco contaminados
EJEMPLO: Precipitación de óxidos metálicos hidratados de forma
gradual mediante el empleo de urea Si añadimos a una disolución de un ión metálico (Fe
3+
) una disolución de urea y calentamos de
forma gradual se forma amoniaco que en disolución acuosa da lugar a NH
4
+

y OH
-

que precipitan
con el íón

metálico en forma de hidróxido
()
− +
↑
+ ⎯→←+
+⎯ ⎯→←+
OHNH OHNH
NHCO OHCONH
T
4 23
3 2 2 2 2
2
↓ →
+
OxHOHFeFe
23
3
.)(
PRECIPITADO GELATINOSO DENSO (Poco contaminado)

23. Precipitación homogénea Ál(OH)3 formado por adición de amoníaco y por
precipitación homogénea

24. Métodos clásicos utilizados desde la antigüedad
en análisis cuantitativo
Lentos, tediosos y difíciles de automatizar ⇒
actualmente poco utilizados
PREPARACION
DE LA MUESTRA
PRECIPITACION
FILTRACION Y LAVADO
SECADO O
CALCINACION
PESADA
OPERACIONES GENERALES EN ANALISIS GRAVIMETRICO

25. ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO 1.

PREPARACION DE LA MUESTRA
¾La muestra debe estar en estado líquido ⇒si es sólida hay que
disolverla (digestión o fusión)
¾Eliminación de interferencias ⇒técnicas previas de separación,
ajuste del pH o adición de agentes complejantes que enmascaren las
interferencias y no precipiten ⇒SELECTIVIDAD
¾Ajuste del pH óptimo del medio ⇒disminuir la solubilidad del
precipitado
¾Volumen de muestra ⇒la cantidad de precipitado se pueda pesar ⇒
SENSIBILIDAD
2.

PRECIPITACION
¾El agente precipitante se añade a la muestra ⇒formación del
precipitado
¾La reacción debe ser cuantitativa (todo el analito precipite)
¾El precipitado debe ser muy insoluble (S < 10
-6
M) ⇒evita pérdidas
en la etapa de lavado
¾La reacción debe ser selectiva ⇒mínimas interferencias

26. ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO 3. FILTRACION Y LAVADO ¾Filtración: separación de la fase líquida del soluto
¾Lavado con agua: eliminación del agente precipitante y del mayor
número de contaminantes
¾Lavado con disolución de electrolito: en precipitados coloidades
coagulados para que no se produzca la PEPTIZACION del
coloide
-

Si se elimina el electrolito responsable de la coagulación ⇒

las partículas coloidales se separan
-En la peptización

las aguas de lavado son turbias

27. ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO
4. SECADO Y/O CALCINACION ¾Precipitado está en la forma adecuada para ser pesado ⇒Secar en
estufa a 110-120 ºC durante 1-2 h (eliminación del agua)
¾Precipitado NO está en una forma adecuada para ser pesado ⇒
Calcinar a temperaturas altas en un horno Mufla (transformación a una
forma adecuada)

28. Temperatura (ºC)
Peso (g)
CaC
2

O
4

.H
2

O
CaC
2

O
4
CaCO
3
CaO
Influencia de la temperatura de calcinación
en la forma de pesada

29. ETAPAS DEL ANALISIS GRAVIMETRICO
5. PESADA Y CALCULO DE LA CONCENTRACION DE ANALITO ¾- El precipitado se pesa en una balanza analítica ⇒P
g
(g)
¾- Cálculo del factor gravimétrico (Fg) pesada deforma molecular Peso
analito fórmula Peso
Fg=
Gramos de analito en la muestra:

Pg

x Fg

30. Cálculos
CaC
2

O
4

.H
2

O
CaC
2

O
4
CaCO
3
OCa
(146.10)(128.10)(100.09)(56.08)
Fg

= Pat
Ca

/146.10 Fg

=
Pat
Ca

/128.10
Fg

= Pat
Ca

/100.09Fg

=
Pat
Ca

/56.08
Fg

= 0.274Fg

= 0.312Fg

= 0.400Fg

= 0.714
Mayor sensibilidad
Menor LOD
Forma más
conveniente
Pa

= Fg

x Pg