Análisis gravimétrico

La gravimetría es un método analítico cuantitativo, es decir, que determina la cantidad de sustancia, midiendo el peso de la misma (por acción de la gravedad)

Gravimetría por precipitación

Generalmente se trata de gravimetría por precipitación, donde una sustancia muy poco soluble que está relacionada (directa o indirectamente) con el compuesto a analizar (analito) se separa de la solución original, se filtra, se seca o calcina y en base al peso de la sustancia que queda (residuo) se calcula la cantidad de analito buscado.

Reactivo precipitante

El reactivo o agente precipitante es una solución lo más diluida posible pero de una concentración aproximada, a la que se le debe agregar siempre un ligero exceso por dos razones:

• Para asegurarse de que la reacción ha sido total.
• Para disminuir la solubilidad del precipitado. Por efecto ion común, el precipitado es más insoluble en una solución que contenga un ion común con él, que con agua pura.

La reacción química que va a servir de base para el análisis debe dar un precipitado que debe cumplir con una serie de condiciones:

1. Deberá ser cuantitativo: Estrictamente ésto pocas veces es posible, pero la diferencia entre la cantidad real obtenida y la estequeometría deberá ser menor que la sensibilidad de la balanza (no deberá ser detectable por métodos ordinarios de pesada).
2. Deberá estar libre de impurezas: Estricatamente, tampoco es posible; siempre hay algún fenómeno de adsorción y/o absorción de otros iones que tienden a impurificar la muestra. Se procura limitar la impurificación a un mínimo compatible con la presición que se busca.
3. Deberá ser fácil de filtrar ya sea por papel de filtro analítico cuantitativo del tamaño de poro adecuado, por crisol de Gooch (éstos para calcinar), crisol de vidrio, de cuarzo ó de porcelana sinterizados (éstos últimos exclusivamente para precipitados que van a ser secados).
4. Deberá ser fácil de lavar sin que haya pérdidas por solubilidad apreciables.

Secuencia práctica de un análisis gravimétrico

1. Toma de muestra y pesada por duplicado.
2. Disolución.
3. Toma de porción alícuota (si corresponde).
4. Dilución.
5. Ajuste del pH y de la temperatura previo a la precipitación.
6. Adición del reactivo o agente precipitante en solución lo más diluida posible, bajo constante agitación.
7. Adición de un ligero exceso, previo a comprobación.
8. Agitación con varila de vidrio.
9. Digestión del precipitado.
10. Filtración.
11. Lavado del precipitado.
12. Control del líquido de lavado: La ausencia de un ion tomado como referencia nos indica el final del lavado.
13. Lavado final.
14. Introducción del papel de filtro con el precipitado, en el crisol de porcelana previamente tarado.
15. Quemado del papel a baja temperatura, sin que arda.
16. Calcinación en mufla hasta peso constante.
17. Se coloca el crisol con residuo en el desecador para que tome temperatura ambiente.
18. Pesado del crisol con el residuo.
19. Cálculos.
20. Expresión final del resultado del análisis en % p/p, %p/v, %g/l, ppm, o lo que corresponda.

Digestión del precipitado

Normalmente consiste en dejar el precipitado a baño María un par de horas; otras veces (como en el caso de determinación de fosfatos), le sigue un reposo en heladera aproximadamente de 3 ºC a 4 ºC por algunas horas más.

Durante la digestión el precipitado va purificándose. Deja en las aguas madres los iones que lo impurifican (que eran impurezas adsorbidas). A la vez que se va formando la red cristalina del precipitado, los cristales se perfeccionan, se "sueldan", y forman cristales de mayor tamaño, que presentan mejor filtrabilidad, y además, no ocluyen la trama del filtro.

Filtración

Si el producto de la precipitación va a ser calcinado se usa papel de filtro analítico cuantitativo de diámetro apropiado para cada tipo de embudo.

Lavado

El lavado tiene como objeto liberar al precipitado de las substancias que lo acompañan y que forman parte de la solución madre.

La solución de lavado consiste en una solución diluida de un electrolito que tenga un ion común con el precipitado, para minimizar pérdidas por solubilidad; otras veces se lava con agua caliente. Nunca un precipitado debe lavarse con agua fría porque se produce peptización.

Cálculos y expresión del resultado

Un método muy utilizado en gravimetría es el factor gravimétrico, principalmente cuando se realiza la misma determinación, sobre distintas muestras; que consiste en el producto entre la relación de masas moleculares de la substancia buscada y la pesada, y su relación estequiométrica.

$F_{G}={\frac {n_{subst.buscada}\times Pat,Pm_{subst.buscada}}{n_{subst.pesada}\times Pm_{subst.pesada}}}$

Por ejemplo si queremos expresar el resultado como Fe₃O₄, y pesamos Fe₂O₃, pero sabemos que la relación estequiométrica es 2:3 respetivamente.

$F_{G}={\frac {2\times Fe_{3}O_{4}}{3\times Fe_{2}O_{3}}}$

Si queremos expresar el resultado como % m/m (porcentaje masa en masa, es decir gramos de analito, por cada 100 g de muestra), debemos realizar el siguiente cálculo. $\%Sust.Buscada={\frac {p_{residuo}\times F_{G}\times 100}{p_{muestra}}}$

Enlaces

• http://ull.chemistry.uakron.edu/analytical/Gravimetry/