Análisis Gravimétrico, Guías, Proyectos, Investigaciones de Química Orgánica

¡Descarga Análisis Gravimétrico y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Química Orgánica solo en Docsity! INSTITUTO NACIONAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR "Dr. Raúl Peña" Química Analítica Cuantitativa Tema: Gravimetría: Aplicación del análisis gravimétrico. Responsables: -Liz Paola Ovando Martínez -Laura Analía Torales Méndez -Rosa Mística Torres Barreto Docente: Cristina Maciel Carrera: Licenciatura en la Educación de la Física y la Química Curso: Tercero Octubre,2021 Asunción-Paraguay 2 I. ÍNDICE II. PALABRAS CLAVES 3 III. OBJETIVOS 4 Objetivo general. 4 Objetivos específicos. 4 IV. INTRODUCCIÓN 5 V. ANTECEDENTES 6 VI. GRAVIMETRÍA: APLICACIÓN DEL ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO 7 A. ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO 7 B. CARACTERÍSTICAS DEL ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO 8 C. CÓMO REALIZAR UN ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO SATISFACTORIO 9 D. APLICACIONES DEL ANÁLISIS GRAVIMÉTRICOS 12 VII. CONCLUSIÓN 14 VIII. GLOSARIO 15 IX. ANEXOS 16 X. BIBLIOGRAFÍA 17 5 IV. INTRODUCCIÓN Se entiende por análisis gravimétricos al 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, y se encuentran entre los métodos más exactos de la Química Analítica Cuantitativa. El análisis gravimétrico es una técnica relativamente sencilla ya que en algunos casos no es necesario calibrar o estandarizar, ayuda a ahorrar tiempo y esfuerzo. Los beneficios de esta técnica se extienden a diversos campos, necesarios para mejorar la calidad de vida del ser humano, como en la industria alimentaria, farmacéutica y control de calidad del agua. El objetivo principal de esta investigación es analizar los conceptos básicos de la gravimetría con el fin de comprender las diferentes aplicaciones que tiene. En la presente investigación se describirán los pasos específicos del análisis gravimétrico, incluyendo la preparación de la solución en la forma adecuada para la precipitación; el proceso de precipitación y cómo se obtiene el precipitado en forma pura y filtrable; el filtrado y lavado del precipitado para evitar pérdidas e impurezas, y el calentamiento del precipitado para convertirlo a una forma que se pueda pesar. Se dan procedimientos para calcular la cantidad de analito a partir del peso de precipitado, siguiendo los principios, y por último las diversas aplicaciones del análisis gravimétrico. Es de suma importancia estudiar los conceptos básicos del análisis gravimétrico para comprender los fundamentos teóricos y conocer el procedimiento del análisis gravimétrico comparando el conocimiento teórico con la práctica experimental a través del estudio de las aplicaciones de esta técnica analítica. 6 V. ANTECEDENTES Según el “Diccionario de términos Científicos y Técnicos”: La Química analítica es la rama de la Química que trata de las técnicas que proporcionan cualquier tipo de información referente a los sistemas químicos. La química analítica se dedica a la separación, identificación y determinación de las cantidades de los componentes, analitos, de una muestra de producto. Esta rama de la Química es bastante moderna, aunque como decía el profesor Fermín Vázquez López (1922-2008): “El sentido analítico acompaña constantemente a la humanidad en su proceso de perfección. Probar, deducir resultados, separar y aislar es un evidente rasgo de inteligencia que se ha manifestado en innumerables ocasiones desde la más remota antigüedad”. El método gravimétrico tiene su origen en el siglo XVI, cuando a través de la publicación del libro “De la Pirotechnia” por parte del metalúrgico italiano, Vannoccio Biringuccio comenzó a utilizarse la gravimetría para el análisis de rocas, metales (aleaciones incluidas) y minerales, para llevar a cabo su formulación y evaluar las pérdidas que puedan producirse durante su procesado. Posteriormente, serían estos últimos los que llevarían a que la práctica fuera aplicada en la prospección petrolífera en los Estados Unidos y en el golfo de México de domos de sales, contenedores naturales de petróleo. También es destacable el papel del Premio Nobel de Química de 1914, el químico norteamericano Theodore W. Richards, con sus análisis sobre compuestos de plata y cloro, así como otro elementos de la tabla periódica (de hecho el premio fue concedido por “por sus precisas determinaciones del peso atómico de un gran número de elementos químicos“). En los últimos veinticinco años del siglo XIX, el análisis químico cuantitativo, se reducía principalmente a los métodos gravimétricos y volumétricos y en menor proporción a la colorimetría y a la gasometría. Los métodos gravimétricos se basan en transformar una sustancia disuelta en una nueva sustancia insoluble, que se aísla en estado puro y se pesa; el cálculo de la cantidad de sustancia que se determina es inmediato. Puede decirse que desde 1827 con la publicación en París del texto de Jöns Jakob Berzelius, (1779-1848), “De L´analyse des Corps Inorganiques”, quedó establecido 7 lo que hoy denominamos análisis gravimétrico, no modificado esencialmente, salvo por la introducción de los reactivos orgánicos. La herramienta base de las gravimetrías es la balanza, aparato conocido desde la antigüedad y que sigue manteniendo su estructura base como máquina de primer orden. Las balanzas analíticas utilizadas durante el primer cuarto del siglo XIX fueron construidas por artesanos especializados en instrumentos científicos, las primeras balanzas diseñadas para su producción en serie fueron realizadas por un fabricante de equipos llamado E. Robinson en Londres en 1825. En los Estados Unidos el primer fabricante fue un alemán afincado en Nueva York, llamado Christopher Becker, que comenzó a venderlas en 1855. Las mejoras en las balanzas realizadas en la segunda mitad del siglo XIX se centraron en aumentar su sensibilidad y reducir el tiempo de pesada. La primera balanza de pesada rápida la construyó el hamburgués Paul Bunge, (1838-1888) en 1866. Durante el último cuarto del siglo la Compañía Sartorius de Göttingen, comenzó a fabricar balanzas con brazos de aluminio cortos y triangulares, y sistemas sincronizados de frenado. Otros aspectos importantes para la realización de las gravimetrías fueron la invención, por Robert Wilhelm Bunsen en 1855, de un mechero de gas adecuado al uso en el laboratorio, que se acompañó del desarrollo de estufas de gas, hornos y muflas en la segunda mitad del siglo XIX y del crisol filtrante en 1878 por Frank Austin Gooch (1852-1929) en la Universidad de Yale, que resultó una mejora importante en el manejo de los precipitados difíciles de separar. VI. GRAVIMETRÍA: APLICACIÓN DEL ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO A. ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO En química analítica, el análisis gravimétrico o gravimetría consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composición definida, que sea susceptible de pesarse. La gravimetría es un método analítico cuantitativo, es 10 2. LUEGO SE HACE LA PRECIPITACIÓN, PERO BAJO LAS CONDICIONES CORRECTAS Después de preparar la solución, el siguiente paso consiste en efectuar la precipitación. Otra vez, son importantes ciertas condiciones. En primer lugar, el precipitado debe ser lo suficientemente insoluble como para que la cantidad perdida por solubilidad sea imperceptible. Debe estar constituido por cristales grandes que se puedan filtrar con facilidad. Todos los precipitados tienden a arrastrar algo de los otros constituyentes de la solución. La contaminación debe ser imperceptible. Mantener grandes los cristales puede minimizar esta contaminación. 3. DIGERIR EL PRECIPITADO PARA HACER CRISTALES MÁS GRANDES Y MÁS PUROS Se sabe que los cristales muy pequeños con gran área superficial específica tienen una energía superficial más alta y una solubilidad aparente más elevada que los cristales grandes. Éste es un fenómeno de rapidez inicial, no representa la condición de equilibrio, y es una consecuencia de los equilibrios heterogéneos. Cuando se permite que un precipitado esté en presencia del licor madre (la solución de la cual se precipitó), los cristales grandes crecen a expensas de los pequeños. Este proceso se llama digestión, o también maduración de Ostwald. Las pequeñas partículas tienden a disolverse y volver a precipitar en las superficies de los cristales grandes. Además, las partículas individuales se aglomeran para compartir efectivamente una capa común de contraiones, y las partículas aglomeradas finalmente se cementan entre sí formando puentes de conexión. Esto disminuye notablemente el área superficial. 4. LAVADO Y FILTRADO DE LOS PRECIPITADOS. HAY QUE TENER CUIDADO O ALGO SE PUEDE PERDER Las impurezas coprecipitadas, en especial las que están en la superficie, se pueden eliminar lavando el precipitado después de filtrar, el cual estará humedecido con el licor madre, que también se remueve mediante el lavado. Muchos precipitados no se pueden lavar con agua pura porque ocurre la peptización; esto es lo contrario de la coagulación. 5. SECADO O INCINERACIÓN DEL PRECIPITADO 11 Si el precipitado que se recolecta está en forma adecuada para pesarse, se debe calentar para remover el agua y el electrólito absorbido del líquido de lavado. Este secado por lo regular se puede hacer calentando de 110 a 120°C durante 1 a 2 h. En general, se requiere la incineración a una temperatura mucho más alta si un precipitado se debe convertir a una forma más adecuada para el pesado. Por ejemplo, el fosfato de magnesio y amonio, MgNH4PO4, se descompone en pirofosfato, Mg2P2O7, calentando a 900°C. El óxido férrico hidratado, Fe2O3 · xH2O, se incinera para convertirlo en óxido férrico anhidro. Muchos metales se precipitan mediante reactivos orgánicos (por ejemplo, 8-hidroxiquinolina) o por sulfuro; se pueden incinerar para convertirlos en sus óxidos. 6. PESADO DEL PRECIPITADO El procedimiento finaliza con la pesada del producto final obtenido en el tratamiento térmico. El producto final: • no debe ser higroscópico, es decir, no debe absorber humedad de la atmósfera • no debe reaccionar con el O2 o CO2 atmosféricos Puesto que es inevitable que tenga lugar la adsorción de agua en un ambiente húmedo, el producto debe guardarse en el desecador. El peso del precipitado se conoce por diferencia: (Placa filtrante o crisol + precipitado) − (Placa filtrante o crisol) = (precipitado) La pesada debe realizarse en balanza analítica (con cuatro cifras decimales, para que la precisión en la pesada sea superior al 0,1%). Para lograr esta precisión, además, el peso mínimo del precipitado debe ser superior a 0,1 g: 7. CÁLCULO A partir del peso del precipitado, de su estequiometría y de los pesos atómicos y moleculares, se calcula el peso del analito y su contenido en la muestra. Si suponemos que se analiza aluminio por pesada de Al2O3: 12 D. APLICACIONES DEL ANÁLISIS GRAVIMÉTRICOS El análisis gravimétrico tiene varias aplicaciones dependiendo en el sector en el que se utiliza. En esta sección estaremos estudiando la aplicación que tiene tanto para la geología como para la industria alimentaria, los análisis gravimétricos y/o la gravimetría, son unas de las técnicas de mayor aplicación hoy en día. 1. En la industria alimentaria: En la industria alimentaria, se utiliza sobre todo para el control de calidad de materias primas y/o productos terminados. De las aplicaciones del análisis gravimétrico en la industria alimentaria, las más conocidas son: a) determinar el contenido de humedad en un alimento que es, frecuentemente, un índice de estabilidad del producto. Por otra parte, el control de la humedad es un factor decisivo en molienda de cereales, mezclado de productos sólidos finos, en la elaboración de pan, etc. b) valores de cenizas (residuo inorgánico que se obtiene al incinerar la materia orgánica en un producto cualquiera), indicador del contenido total de minerales y materia inorgánica y de posibles contaminaciones metálicas que pueden producirse sobre los alimentos durante el proceso de elaboración, envasado y/o almacenado. Por regla general, las cenizas que se obtienen son de color blanco, gris uniforme, rojizas o verdosas ocasionalmente y suele ser más dificultoso para alimentos con altos valores de hidratos de carbono, grasas o derivados cárnicos. 15 VIII. GLOSARIO - Gravimetría: Se trata de métodos cuantitativos (podemos determinar la concentración de analito, no solo su presencia) y su fiabilidad y precisión hace que, con frecuencia, se usan como métodos de referencia, por lo que se puede apreciar su gran importancia. - Analito: En química analítica un analito es el componente (elemento, compuesto o ion) de interés analítico de una muestra. Son especies químicas cuya presencia o concentración se desea conocer. - Radical libre: Un radical libre es una molécula (orgánica o inorgánica), en general extremadamente inestable y, por tanto, con gran poder reactivo. - Muestra: es una porción de la totalidad de un fenómeno, producto o actividad que se considera representativa del total también llamada una muestra representativa. - Moléculas: Una molécula es un grupo de átomos, iguales o diferentes, que se mantienen juntos y no se puede separar sin afectar o destruir las propiedades de las sustancias. 16 IX. ANEXOS Vannoccio Biringuccio Condiciones de incubació en los métodos gravimétricos enzimáticos 17 X. BIBLIOGRAFÍA ✓ Gary, C. (2021). Quimica Analitica (6.a ed.). MCGRAW HILL EDDUCATION. ✓ Skoog, D. A., West, D., Holler, J., & Crouch, S. (2014). Fundamentos de química analítica (9.a ed.). Cengage Learning. ✓ Zapata, D., & Mejía, E. A. (2018). Características básicas del análisis gravimétrico - Análisis Gravimétrico. Química. Recuperado de: https://sites.google.com/site/quimanalisisgravimetrico/home/teoria-del-analisis- gravimetrico/caracteristicas-basicas-del-analisis-gravimetrico ✓ Armijo De Castro, F. (2012). La Química Analítica en el Mundo. Química Analítica. Recuperado de: https://revistas.ucm.es/index.php/ANHM/article/download/38627/37351 ✓ melissa avila , Monografias.com. (2011, 26 agosto). Análisis gravimétrico y volumétrico - Monografias.com. Monografías.com. Recuperado de: https://www.monografias.com/trabajos89/analisis-gravimetrico-y- volumetrico/analisis-gravimetrico-y-volumetrico.shtml#ixzz30qkXz0eo ✓ T. (2020, 20 septiembre). Una de las técnicas de química analítica clásicas más fascinantes: la gravimetría. Una bióloga en la cocina. Recuperado de: https://unabiologaenlacocina.wordpress.com/2020/09/23/una-de-las-tecnicas-de- quimica-analitica-clasicas-mas-fascinantes-la-gravimetria/