Preparación de muestras en química analítica: secado, mineralización y disolución

Muestra sólida: Secado:

• Secado en horno: Se introduce la muestra en el horno controlando la temperatura y el tiempo.
• Liofilización: Consiste en secar al vacío a bajas temperaturas.

Frasco Schöniger: Se basa en la volatilización cuantitativa de los elementos de interés de la muestra y posterior recuperación de sus productos gaseosos por adsorción. Se recuperan elementos como: Fl, Cl, Br, I, S, Se, P, As, Hg, Cu, Cd, Zn, Al, Ba.

Mineralización a altas temperaturas: Se basa en someter la muestra a altas temperaturas durante un tiempo determinado. Se pueden perder elementos como: Ag, As, Cr, Hg, I, K, Na, Pb, Sb, Se, Sn, Te.

Fusión o disgregación: Se usan para transformar sales insolubles en ácidos, como silicatos, ciertos óxidos minerales y algunas aleaciones de hierro, en otras solubles en ácidos mediante mezclado con una cantidad elevada de una sal en metal alcalino (fundente) y fusión de la mezcla a elevada temperatura (de 300 a 1200 ºC).

Disolución de la Muestra

Vía seca:

• Mineralización por temperatura alta (horno).
• Mineralización en plasma con oxígeno a bajas temperaturas.
• Técnicas de fusión (frasco Schöniger).

Vía húmeda

Mineralización en plasma de oxígeno: Se basa en la capacidad del oxígeno excitado, obtenido al pasar una corriente de oxígeno a bajas presiones a través de un campo de radiofrecuencia, de oxidar la muestra al incidir sobre ella a temperaturas inferiores a 200 ºC. Presenta el inconveniente de poca capacidad de muestras y largos periodos de tiempo. No se volatilizan elementos como As, Cd, Sb, Pb, Be.

Ácido bórico como fundente: Fundente ácido para silicatos y óxidos en los que se determinan metales alcalinos. Temperaturas de fusión de 800-850 ºC. Evaporando a sequedad con alcohol metílico de la disolución del fundido, se elimina el óxido bórico, que destila en forma de borato de metilo. Crisoles de Pt.

Fundentes por vía seca:

• Carbonato sódico (carbonato potásico).
• CaSiO3 + Na2CO3 > Na2SiO3 + CaCO3.
• Carbonato sódico más un agente oxidante.
• Hidróxido sódico o potásico.
• Peróxido de sodio.
• Pirosulfato potásico.
• Ácido bórico.
• Carbonato de calcio (8) + cloruro de amoníaco (1).

Hidróxido sódico: Fundente básico energético para silicatos, carburo de silicio y algunos minerales. Temperatura de fusión más baja que con carbonato. Crisoles de Au, Ag o Ni.

Digestión con ácido a P.A.: Lentitud, sistema abierto (pérdida de volátiles, espumas y humos corrosivos...), elevado riesgo de contaminación, peligrosidad de reactivos.

Disgregante alcalino oxidante: La manera de poner un material en solución depende de la naturaleza de la muestra y sus características.

Pasivización: Formación de una película relativamente inerte sobre la superficie de un material, que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos.

Severidad en una disolución: Agua, agua caliente, ácidos diluidos, ácidos concentrados, agua regia.

Ácidos concentrados: Metales, aleaciones, suelos, rocas, fosfatos y silicatos.

Disgregación: Es un proceso químico a temperaturas elevadas usando, en general, sólidos fundidos, para transformar el material insoluble de modo que sea posible su posterior disolución.

Ventajas: El tratamiento a alta temperatura, la alta concentración de reactivo puesta en contacto con la muestra.

Desventajas: Peligro de pérdida por volatilización, peligro de impurificar la muestra al tener que emplear gran cantidad de fundente.

Agua regia: Sulfuro metálico, oro y platino.

Crisoles:

• Porcelana: Para fusiones con ácido, carbonato sódico y un oxidante, carbonato sódico y azufre.
• Plata: Para hidróxidos sódico y potásico, peróxido sódico y sus mezclas.
• Níquel: Con carbonato sódico y potásico, peróxido sódico e hidróxido de sodio y potasio y sus mezclas.
• Platino: Carbonato sódico y potásico, carbonato sódico y nitrato potásico con ácido sulfúrico, ácido fluorhídrico, bisulfato potásico.

Disolución por vía seca:

• Digestión con ácido a P.A.
• Digestión con ácido en bombas a presión.
• Digestión con ácido en equipos de microondas.
• Tratamiento con ácidos y bases.
• Mezcla de ácidos.
• Mezcla de ácidos + otros reactivos.

No soluble: Hay que hacer una mineralización, combustión en frasco Rühringer y disgregación.

Eliminación de materia orgánica: Recipientes de microondas de alta presión, recipiente para digestión a presión moderada, digestión a presión atmosférica, hornos microondas, hornos de cámara de microondas.