Universidad del Valle de México Coyoacán

Gravimetría

Se entiende por análisis gravimétricos el conjunto de técnicas de análisis en las que se mide la masa de un producto para determinar la masa de un analito presente en una muestra. Se cuentan entre los métodos más exactos de la Química Analítica Cuantitativa.

Los métodos gravimétricos revistan entre los más antiguos de la Química Analítica, pero mantienen su vigencia en la actualidad:

  • Constituyen análisis claves en el control de calidad de medicamentos y otros productos de uso humano.
  • Acoplados con métodos modernos de separación como la cromatografía de gases (se definirá posteriormente), y de detección constituyen una
    poderosa arma de doble propósito: análisis cualitativo y cuantitativo.

Clasificación:

  • Métodos de precipitación: Se separa al analito de interés de la muestra mediante la formación de un precipitado insoluble.
  • Métodos de volatilización: Se separa al analito mediante destilación o sublimación, para posteriormente:
    Pesar el producto.
    Medir la pérdida de peso de la muestra.

Requerimientos del producto ideal de la reacción de precipitación para el análisis:

  • Muy insoluble.
  • Fácilmente filtrable.
  • Muy puro.
  • Composición conocida y constante.

Productos de la reacción de precipitación:

  • Cristal:
    Cuerpo sólido de disposición geométrica de sus partículas constituyentes (átomos, moléculas, iones) que pueden crecer significativamente.
  • Coloides:
    Partículas, de naturaleza cristalina o no, cuyos diámetros oscilan entre 1 y 100 nm, que permanecen indefinidamente en suspensión y atraviesan la mayoría de los filtros.

Coloides:

  • Suspensoides o coloides hidrófobos: Conocidos como soles, floculan por la adición de un electrolito.
  • Emulsoides o coloides hidrofílicos: Conocidos como geles, floculan por la adición de grandes volúmenes de electrolitos. Suelen formar masa sólidas tipo "jaleas".

Teoría de Von Weimann de la formación del precipitado:

  • Sobresaturación: Disolución que contiene una cantidad de soluto que rebasa la de su solubilidad de equilibrio.
  • Sobresaturación relativa (I): Diferencia entre las concentraciones instantánea (Q) y de equilibrio (S) de un soluto en una disolución, dividida entre S.

Etapas del proceso de formación del precipitado:

  • Nucleación: Se forman pequeños núcleos de precipitado, constituidos por pocas partículas (iones, átomos o moléculas) de la especie recipitada.
  • Crecimiento: A los núcleos previamente formados se agregan nuevas partículas.
  • Velocidad de nucleación:

 

  • Velocidad de crecimiento:

de donde A = área superficial.

Medidas para favorecer el crecimiento de las partículas en un precipitado:

  • Elevar la temperatura. Favorece termodinámicamente la solubilidad.
  • Agregar el precipitante lentamente y bajo agitación. Evita la sobresaturación local.
  • Preferir volúmenes grandes de disolución con baja concentración de analito y de precipitante.

Otros factores que afectan la solubilidad:

  • pH: Efecto del ión común en especies formadas por hidrogeniones o iones hidróxido: Mg(OH)2 -----------> Mg2+ + 2 OH-
  • Aniones o cationes constituyen bases o ácidos débiles:
    CaF2 -----------> Ca2+ + 2F -
    F -+ H2O -------> HF + OH -
  • Efecto de ión común.
  • Formación de iones complejos:
    Al(OH)3 + OH - --------> Al(OH)4 -
    AgCl + Cl - ------> AgCl2 -
  • Composición del disolvente.
  • "Rapidez" en la formación del precipitado.
  • Concentración de electrolitos en las "aguas madres" (disolución en la que se forma un precipitado).
Adsorción: Proceso en el que una sustancia experimenta una unión física (electrostática) a una superficie.
Doble Capa Iónica (o eléctrica): Capa eléctrica formada por la carga de la superficie de una partícula coloidal y la capa de contra – ión de la disolución circundante.
Capa de contra – ión: Región de la disolución alrededor de una partícula coloidal cargada de iones con carga contraria a la de la superficie.
La doble capa iónica impide la coagulación (floculación) de los coloides. El aumento de la concentración de electrolitos disminuye el grosor de la doble capa iónica, con lo que facilita la formación de agregados.
El aumento de la temperatura produce un aumento en la energía cinética de las partículas, con lo que aumenta la probabilidad de choques efectivos entre ellas.
Peptización: Proceso de resuspensión de un coloide coagulado.
Digestión: Proceso de calentamiento de un precipitado por un determinado periodo de tiempo (al menos una hora) en las aguas madres. Durante este tiempo el precipitado pierde agua y forma una masa más densa fácilmente filtrable.
En precipitados cristalinos resulta favorable evitar la agitación durante la formación del cristal.

Coprecipitación: Compuestos que habitualmente son solubles, resultan arrastrados en la formación de un precipitado pueden ser:

  • Oclusión.
  • Atrapamiento o inclusión.
  • Adsorción en la superficie.
  • Formación de cristales mixtos.
La coprecipitación suele ser una fuente de impurezas en el precipitado pesable y por tanto una fuente de error en el resultado.

Métodos para evitar o corregir errores derivados de la coprecipitación:

  • Reprecipitación.
  • Precipitación homogénea.
  • Secado y calcinación.

Aplicaciones:

  • Determinación de lactosa en productos lácteos.
  • Determinación de salicilatos en fármacos.
  • Determinación de Fenolftaleína en laxantes.
  • Determinación de Nicotina.
  • Determinación de colesterol.

 

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