Análisis Gravimétrico: Métodos y Procedimientos

Análisis Gravimétrico: Mediciones de Peso

El análisis gravimétrico se basa en mediciones precisas de peso para determinar la cantidad de un analito en una muestra. Consiste en separar y pesar el analito en un estado de mayor pureza después de un tratamiento adecuado.

Métodos de Volatilización

Estos métodos se basan en la separación del analito mediante la volatilización de un compuesto. Se dividen en dos tipos:

Método Directo

Se pesa la sustancia volátil que se requiere analizar, eliminando las impurezas (como el agua) en una operación unitaria. Un ejemplo común es la determinación de humedad.

Método Indirecto

Se pesa el residuo sólido que queda después de haber eliminado el compuesto volátil, generalmente un compuesto orgánico.

Método de Precipitación

En este método, el componente se precipita de la solución en forma de un compuesto escasamente soluble, se filtra y se pesa.

Etapas del Método Gravimétrico de Precipitación:

1. Preparación de la muestra
2. Pesada de la muestra (Mu)
3. Dilución
4. Precipitación selectiva
5. Digestión
6. Filtrado
7. Lavado
8. Secado/Calcinación
9. Pesado del precipitado (PP)
10. Cálculo

Preparación de Diluciones para la Precipitación:

1. Es necesario reducir el volumen de la disolución por evaporación (utilizando una cosinilla, no ebullición para evitar pérdidas del producto).
2. La precipitación debe realizarse en una alícuota (pequeña cantidad) y no en la totalidad de la muestra.
3. Se debe tener en cuenta el agente externo y el ajuste de las condiciones de precipitación, como el pH, la temperatura, la presión y la humedad.

Elección del Reactivo Precipitante:

Conviene que el reactivo sea volátil para poder eliminarlo por secado.

Mecanismo de Precipitación

Un problema importante en la precipitación es la formación de precipitados puros y que se puedan filtrar con facilidad. El proceso consta de dos etapas principales:

A) Nucleación:

Es el proceso de formación de pequeñas partículas interceptibles. Los primeros núcleos que se forman son diminutos y pueden ser de dos tipos:

• Homogénea: Se forma espontáneamente en forma de racimo de iones en una disolución sobresaturada.
• Heterogénea: La formación del racimo se facilita por la presencia de una fase, tal como una partícula de polvo.

B) Crecimiento:

Es el segundo proceso que tiene lugar en la precipitación y solo empieza cuando están presentes los núcleos formadores. Se lleva a cabo en tres dimensiones y consta de dos partes:

1. Difusión de iones a la superficie del cristal en crecimiento.
2. Depósito de iones sobre la superficie.

Precipitación de Soluciones Homogéneas

Características:

• La formación del reactivo es lenta.
• Durante el proceso de precipitación, la solución es homogénea.
• Forma precipitados densos y duros.
• La formación del precipitado es gradual.

Métodos de Precipitación Homogénea:

1. Precipitación por medio de urea: Se utiliza para producir iones OH- que precipitan el analito. El amoníaco que se libera aumenta el pH, favoreciendo una precipitación lenta.
2. Precipitación por generación de iones sulfato: Cuando se calienta una solución de un derivado del ácido sulfónico, se generan iones sulfato.
3. Precipitación de sulfuros: Se puede generar un sulfuro por hidrólisis de la tioacetamida y por calentamiento con ácido.
4. Precipitación por cambio de pH: Modificando el pH de la solución, se puede conseguir que el precipitado sea soluble y que este ion aparezca lentamente.

Impurezas en el Precipitado

Los precipitados pueden arrastrar consigo sustancias que los contaminan. Esto depende de:

• Condiciones de precipitación
• Naturaleza del precipitado
• Tipo y concentración de iones presentes

Formas en que se Presentan las Impurezas:

1. Adsorción superficial: Proceso mediante el cual un átomo o ion se adhiere a una superficie.
2. Oclusión: Las impurezas son atrapadas dentro de un cristal en crecimiento. En este caso, las impurezas no están en la superficie, sino en el interior.
3. Inclusión isomorfa: Cuando una impureza tiene la misma forma que el analito y cristaliza en una forma geométrica similar, se denomina isomorfo.

Postprecipitación

Es la separación de una segunda fase sólida después de la formación de otro precipitado.

Lavado y Filtrado del Precipitado

Forma más Adecuada:

• Papel filtro: Usar papel cuantitativo (es decir, pesado), sin cenizas (conjunto de minerales), adecuado para precipitados amorfos y gelatinosos.
• Filtración por placa: Usa un crisol poroso.

Ventajas:

• Rapidez por succión al vacío.
• Lavado más fácil.
• No hay peligro debido al carácter reductor del papel.

Desventajas:

• No es adecuado para precipitados gelatinosos.
• Si la placa es de vidrio, no resiste altas temperaturas.

Secado/Calcinación

Luego de la precipitación, el precipitado se calienta hasta que su masa se haga constante. El calentamiento elimina el disolvente y las especies volátiles arrastrando el precipitado.

Cálculo del Resultado Gravimétrico

%A = (Pa / Pm) x 100

%A = (mA / mT) x 100

Para conocer el porcentaje en peso de un constituyente en una determinada muestra:

A = % buscado

Pa = peso del constituyente A

Pm = peso de la muestra

Expresión de Resultados:

1. Concentración porcentual
2. Concentración en PPM (partes por millón)

**Ejemplos de Reacciones:**

Urea: NH3 + xH2O → OH- + M(OH)x

Ion sulfato: HSO3(X) + H2O → H(x)SO4 + NH4+

Sulfuro: Cu2+ + S2- → CuS