Trabajos práctico de Química Analítica Cuantitativa

1.
Agua de Cristalización
2. Calibración de vasijas
volumétricas

4. Determinación gravimétrica de
níquel
5. Soluciones standart para análisis
cuantitativo y cualitativo
6. Determinación
gravimétrica de sulfato de bario como sulfato de
bario

1. Agua de
Cristalización

Laboratorio n°1

Objetivo: determinación de agua de
cristalización para una sal de Cloruro de Bario
dihidratado (BaCl2*2H20)

Se utilizara el método de
evolución el que consiste en separar el
componente volátil del resto de la muestra por
volatilizacion aplicando calor, se
medirá Indirectamente, por diferencias de pesadas de la
sal. Siendo este proceso el
más utilizado.

Cabe destacar que la muestra a analizar debe cumplir con
ciertos requisitos como:

• El agua debe ser el único componente
  volátil
• El residuo no debe variar su masa por resultado de
  reacciones: hidrólisis, oxidaciones etc.

En síntesis debe conocerse exactamente la
evolución de la reacción química para no
cometer errores.

La reacción es la siguiente:

BaCl2*2H2O BaCl2 +
2H2O

La sal hidratada pierde toda el agua a
sobre los 113°C y sus puntos de fusión
respectivamente son 962°C y 1650°C y el agua evoluciona a
una buena velocidad a
los 150°C. Por lo tanto se eligió esta temperatura
como la mas apropiada para la determinación del
hidrato.

Procedimiento, datos y
cálculos

Pesafiltro n° 25

Muestra n° 16

Balanza n° 10

Primera pesada del pesafiltro: 12.9583g

Segunda pesada del pesafiltro: 12.9582g

El peso es constante por lo tanto el promedio de las dos
masas se utilizara para realizar los cálculos.

Peso constante del pesafiltro: 12.9582g

Pesada: pesafiltro + muestra hidratada:
14.0195g

Peso de la muestra hidratada: 1.0613g

Primera pesada: muestra deshidratada + pesafiltro:
13.8637g

Segunda pesada: muestra deshidratada + pesafiltro:
13.8624g

Tercera pesada: muestra deshidratada + pesafiltro:
13.8624g

Despreciamos la primera pesada y el peso constante del
pesafiltro mas la muestra deshidratada es: 13.8624g

Peso muestra deshidratada: 0.9042g

Peso agua de hidratación: 0.1571g

Porcentaje de agua en muestra:

Peso del BaCl*2H2O 100%

Peso del 2H2O X%

O bien

Peso del H2O *100

Peso del BaCl2*2H2O

Dando como resultado 14.8026% de agua de
hidratación en muestra de Cloruro de Bario
dihidratado.

2. Calibración de
vasijas volumétricas

La calibración de vasijas volumétricas se
efectúa pesando el volumen de agua,
u otro liquido usado como solvente, que corresponde a la lectura de
la vasija, para que el peso del agua represente el volumen
indicado por la lectura.

Para esto se deben efectuar ciertos cálculos,
tomando en cuenta que:

• El volumen de la vasija varia debido a la
  dilatación del vidrio
• La densidad del
  agua varia con la temperatura
• El empuje del aire reduce el
  peso del agua por que el volumen del agua y el de las pesas no
  son iguales

El uso de tablas especiales facilita los
cálculos, por que toman en cuenta los factores
principales, por lo tanto basta con solo conocer la temperatura
del agua que se pesa.

Pero la temperatura del agua que se emplea en la
calibración debe estar en equilibrio con
la temperatura ambiente. Para
esto la vasija con el liquido en su interior se deja cerca de la
balanza que se va a usar, se le inserta un termómetro y se
deja reposar por lo menos media hora.

El volumen se determina pesando el agua a una
temperatura, contenido en un aparato a la misma
temperatura.

El peso obtenido Pa se multiplica por el
volumen a 20°C (V20) o el volumen a otra
temperatura (Vt)

Factores para el calculo simplificado del
volumen

V20 = Pa
* F20 Vt = Pa
* Ft

Calibración de una pipeta total de 20
mL

Se mide el volumen de la pipeta y se procede a pesar,
recogiendo el agua en un pesa filtro previamente tarado, se
repite la operación tres veces, de los resultados
obtenidos se calcula el promedio aritmético que se usara
para determinar el volumen de la pipeta usando la tabla
anteriormente explicada.

Experimentalmente obtuve el siguiente set de datos, para
una pipeta total de 20 mL

20.0477 g

20.0428 g

20.0144 g

20.0268 g

20.0125 g

20.0459 g

20.0511 g

20.0366 g Siendo estas dos pesadas las más
próximas.

20.0368 g

20.0411 g

20.0624 g

El agua que estaba pesando cambio de
19°C a 20°C y más, lo que produjo un
desvarío en las pesadas, además, la balanza estaba
en proceso de calibración durante la mayoría del
tiempo de
trabajo y la indiscriminada entrada y salida de personas a la
sala de balanzas, hacen de los datos obtenidos poco
representativos e inexactos. Por lo tanto siendo arbitrario, y
solo como ejemplo, tomando por temperatura 19°C y las dos
pesadas mas próximas. El volumen sería:

Promedio de las pesadas: 20.0367 g

Factor de calculo para 19°C: 1.0026

Por lo tanto:

Vt = Pa * Ft
20.0367 * 1.0026 = 20.0888mL

Volumen que yo no voy a considerar para los
cálculos, ya que hubo presentes muchos errores ajenos a mi
persona, que
hacen que este resultado sea inexacto y poco
representativo.

3. Uso de catálogos
reactivos

Pedido de reactivos químicos; Firma proveedora:
MERCK

Catalogo: Reactivos Productos
químicos Año: 1999/2000

Glosario:

Suprapur :son reactivos predominantemente
ácidos, bases y sales, son preparados de una pureza
extraordinaria para el análisis de trazas. Los valores
numéricos del amplio boletín de garantía
– en parte en rangos de ppb – vienen dados a menudo
por el limite de detección de los métodos
analíticos usados rutinariamente.

ACS: significa que los reactivos cumplen con las
normas de la
American Chemical Society.

ISO: caracteriza a los reactivos que están
examinados según las especificaciones de la "Organización Internacional para
Estandarización" generalmente, las normas de calidad MERK
sobrepasan estas exigencias.

Ultrapur :se refiere a los reactivos en los
cuales las impurezas se encuentran por debajo de 100
ppt.

Puris: son productos especialmente adecuados para el uso
técnico o la producción.

DAB: Farmacopea Alemana.

PH Eur: Farmacopea Europea.

BP: Farmacopea Británica.

VLSI: Very Large Scale Integrated Circus.

USP: Farmacopea Americana.

– la nomenclatura que
falta no aparece en el catalogo –

4. Determinación
gravimétrica de níquel

Uso de agentes precipitantes orgánicos

El objetivo de
este trabajo practico es lograr la precipitación
cuantitativa del níquel, usando un agente de
precipitación orgánico, en este caso en particular
la dimetilglioxima.

Los agentes de precipitación orgánicos son
de gran importancia, debido a que forman complejos no
iónicos poco solubles, los quelatos, que se forman por el
enlace entre una molécula orgánica y un ion
metálico.

Sus propiedades son la baja solubilidad en agua,
composición definida, ser muy estables y por lo
común fáciles de filtrar, además tienen un
peso molecular grande por consiguiente se logra un aumento en la
precisión.

La dimetilglioxima se caracteriza por tener un grupo
funcional 1-2 dioxima;

Además es un reactivo muy especifico ya que solo
precipita cuantitativamente al paladio en medio ácido y al
níquel en medio débilmente alcalino.

En este practico se utilizara una solución
ligeramente alcalina de níquel, y una solución
alcohólica de dimetilglioxima, el precipitado será
estable, su composición definida y libre de agua por
simple secado a 120°C

Debido al carácter voluminoso del precipitado,
hay una capacidad máxima de níquel que puede ser
manejada convenientemente, el peso de la muestra depende de esto,
se debe controlar el exceso de dimetilglioxima. No por que es
poco soluble en agua sino que también el precipitado de
Ni(DMG)2 es mas soluble en presencia de alcohol.

Procedimiento

A partir de 100 ml de muestra, tomar dos
alícuotas de 20 ml cada una, agregar 0.5 ml de HCl para
tener pH 5-6 y diluir aproximadamente hasta 150-200 ml, Calentar
la solución a 60°C-80°C bajo continua
agitación, luego agregar 30 ml de solución
alcohólica de dimetilglioxima al 1% y
homogeneizar.

Agregar NH3 (1:4) desde una bureta con buena
agitación hasta sentir un leve olor amoniacal, digerir 30
minutos a 60°C luego enfriar 1 hora a temperatura ambiente en
un baño de agua fría, filtrar en crisol filtrante y
lavar con agua destilada fría.

Lavar hasta no detectar presencia de cloruros(se
detectan tratando las aguas de lavado con AgNO3)
finalmente llevar a peso constante en estufa a 120°C por una
hora y desecador por media hora.

Cálculos

Muestra n°: 24

Crisol filtrante 25 muestra A

Crisol filtrante 26 muestra B

Peso crisoles filtrantes con muestra

Primera pesada

Crisol 25 + Ni(DMG)2: 23.9110g

Crisol 26 + Ni(DMG)2: 24.6990g

Segunda pesada

Crisol 25 + Ni(DMG)2: 23.9110g

Crisol 26 + Ni(DMG)2: 24.6992g

Peso constante, promedio de las pesadas

Crisol 25 + Ni(DMG)2: 23.9110g

Crisol 26 + Ni(DMG)2: 24.6991g

Peso crisoles vacíos

Primera pesada

Crisol 25: 23.7236g

Crisol 26: 24.5096g

Segunda pesada

Crisol 25: 23.7234g

Crisol 26: 24.5097g

Peso constante, promedio de las pesadas

Crisol 25: 23.7235g

Crisol 26: 24.5096g

Peso Ni(DMG)2 [(diferencia peso crisol +
Ni(DMG)2) – peso crisol]

Ni(DMG)2 A: 0.1875g

Ni(DMG)2 B: 0.1895g

Promedio aritmético

Ni(DMG)2: 0.1885g

Gramos de níquel en 100 ml de muestra:

g Ni(DMG)2 * factor gravimetrico *
100ml

20ml

Entonces:

0.1885g * 0.2032 *
100ml

20ml

Por lo tanto:

0.191516 gramos de níquel en 100 ml de
solución.

5. Soluciones
standart para análisis cuantitativo y
cualitativo

En el análisis volumétrico la
concentración del analito se determina midiendo su
capacidad de reaccionar con el reactivo
patrón.

Este es una solución de concentración
conocida capaz de reaccionar mas o menos completamente con la
sustancia que se analiza. El volumen de la solución
patrón requerido para completar la reacción con el
analito se considera como un parámetro analítico
dentro del análisis volumétrico

Vamos a definir lo que es un patrón ideal: se
define como la sustancia cuya concentración debe
mantenerse indefinidamente invariable para evitar la necesidad de
su normalización periódica.

La reacción debe ser suficientemente
rápida para que no haya necesidad de esperar un tiempo
cada vez que se haga la adición del reactivo.

Deberá reaccionar solo con el analito y esta
reacción deberá ser descrita por una
ecuación química balanceada

Pocos reactivos volumétricos cumplen con todos
los requisitos, pero existen patrones primarios de elevada
pureza, estabilidad ante los agentes atmosféricos,
ausencia de agua de hidratación, fácil
adquisición y módico precio, peso
equivalente suficientemente elevado para disminuir los errores
asociados a la operación pesada.

Puede ser necesario, ocasionalmente basar un
análisis en una sustancia que no cumple todos los
requisitos de un patrón primario. Para eso existen los
patrones secundarios y su pureza se establecerá por medio
de un minucioso análisis.

Las soluciones patrón usadas en las valoraciones
de neutralización son siempre ácidos o bases
fuertes ya que ellos completamente ionizados producen cambios de
pH mas pronunciados en los puntos de equivalencia de las
valoraciones.

El patrón primario más usado (se debe
preparar) es el ácido clorhídrico ya que sus
soluciones diluidas son estables indefinidamente y se usan en la
mayoría de los cationes sin que aparezcan reacciones de
precipitación. Y cuando el ion cloruro produce
interferencias de usan soluciones de ácido perclorico y
ácido sulfúrico que también son
estables.

Las soluciones de ácido nítrico valoradas
raramente son usadas por sus propiedades oxidantes

Patrones primarios para ácidos:

Carbonato de Sodio que es frecuentemente usado para
soluciones ácidas de analitos, se puede obtener puro en el
comercio o
prepararlo a partir del carbonato hidrogeno de
sodio puro calentado entre 270  C y 300  C por
una hora

2NaHCO3 (s) 
Na2CO3 (s) + H2O (g) +
CO2 (g)

Tris-(hidroximetil)aminometano (THAM o TRIS)

(HOCH2)3CNH2

se puede obtener comercialmente con pureza de
patrón primario, su peso equivalente es mas elevado
(121,14) que el carbonato de sodio (53,000)

Otros patrones primarios ácidos como el
tetraborato de sodio, oxido de mercurio(II), oxalato de
calcio.

Patrones primarios para bases:

Los más comunes son ácidos
orgánicos deviles

Hidrogeno Ftalato de Potasio
(KHC8H4O4) el cual posee muchas
cualidades necesrias para ser un patrón primario ideal. Es
un sólido no higroscópico con un peso equivalente
elevado. En la mayoría de los casos se puede usar el
producto
comercial sin necesidad de purificarlo pero para análisis
con mayor exactitud este con certificado de pureza se puede
obtener en el National Bureau of Standars.

Acido Benzoico: se puede obtener con un elevado grado de
pureza y se puede usar como patrón primario para bases el
inconveniente es su limitada solubilidad

Hidrogeno Yodato de Potasio
(KH(IO3)2) excelente patrón primario
con peso equivalente elevado es un ácido fuerte que se
puede valorar usando cualquier indicador con intervalos de
transición de pH entre 4y10.

6. Determinación
gravimétrica de sulfato de bario como sulfato de
bario

Objetivo

Determinar sulfato a la forma de sulfato de bario por
precipitación, en medio débilmente ácido, de
una solución diluida de cloruro de bario
(BaCl2)

Observaciones

Para que la precipitación sea cuantitativa se
debe agregar un exceso del 10% de ion bario ya que disminuye la
solubilidad. Por otro lado, ya que el sulfato de bario es un poco
más soluble en agua caliente, lo que es muy importante,
permite usar agua caliente en el lavado y así eliminar
mejor las impurezas del precipitado.

Para que la pureza del precipitado sea optima se
acidifica la solución de sulfato para impedir la
precipitación de iones CO32-
PO43- F-
CrO42-.

El sulfato de bario a 105°-110°C tiene mas de un
10% de agua, por eso se debe calcinar sobre los 550°C para
eliminar esa agua.

El sulfato de bario tiene tendencia a trepar, por lo
cual no debe llenarse el papel filtro a
mas de 2 cm a contar del borde superior; para obtener cristales
grandes y bien formados se debe precipitar en caliente, en medio
débilmente ácido (aumenta la solubilidad del
precipitado) adición gota a gota de la solución de
cloruro de bario diluida y con agitación constante durante
la agregación del reactivo precipitante.

Procedimiento

Pesar dos muestras de aproximadamente 0.5 g (0.45 g-0.55
g) y agregar a vasos de 400 ml con 15 ml de agua destilada y 0.5
ml de ácido clorhídrico concentrado, agitar hasta
disolución, luego agregar agua destilada hasta 200 ml y
calentar hasta ebullición.

Precipitar con bureta que contiene los 20 ml de cloruro
de bario 0.25 M, gota a gota dejando que el cloruro de bario
escurra por las paredes interiores del vaso, agitando
continuamente, siempre teniendo la solución a
ebullición con llama piloto. Una vez terminada la
precipitación se deja sedimentar unos minutos y se agregan
5 ml mas de cloruro de bario para comprobar si la
precipitación fue completa, de no ser así, se sigue
agregando cloruro de bario hasta que precipite completamente. Se
mantiene en caliente (sin ebullición) con llama piloto
durante una hora.

Se procede al filtrado en papel filtro sin cenizas
(papel whatman N°42) se recoge el filtrado en un vaso limpio
y se agrega cloruro de bario si no ocurre precipitación se
desecha; si aparece indica que el cloruro de bario fue
insuficiente para precipitar todo el sulfato de la muestra, en
este caso se comienza nuevamente el análisis con menor
cantidad de muestra o bien mas cloruro de bario.
Satisfactoriamente en este análisis no ocurrió,
así que el precipitado se lava por decantación con
agua destilada caliente 5 veces y él ultimo lavado se
recoge y se procede a detectar cloruro agregando gotas de
ácido nítrico y nitrato de plata (de haber cloruro
se forma un precipitado blanco) el lavado se continua hasta
descartar la presencia de cloruro.

Se lleva el crisol a peso constante y el papel filtro se
envuelve con el precipitado dentro y se coloca en el crisol se
procede a calcinar aumentando la temperatura gradualmente hasta
llegar a los 500°C-700°C, al quemarse el papel se debe
tapar y destapar para extinguir la llama continuando hasta la
aparición de cenizas blancas durante 30-60 minutos se deja
enfriar 2 minutos y se lleva al desecador 30 minutos, repetir la
calcinación 30 minutos hasta lograr peso
constante.

Cálculos y datos

Muestra N° 9

Crisol N°38

Peso muestra (sulfato): 04536 g

Peso crisol: 16.4628 g

Peso crisol + sulfato de bario: 16.8986 g

Peso sulfato de bario: 0.4358 g

Gramos de Na2SO4:

Porcentaje de Na2SO4 en la
muestra:

Gramos de sulfato:

Porcentaje de sulfato en la muestra:

Trabajo enviado y realizado por:
Jorge Ortiz Morales

Profesor Asesor: Dr. Irene Concha
Fecha de Entrega: 29 Agosto 2000
Universidad de
Concepción
Facultad de Ciencias
Químicas
Departamento de Química
Analítica e Inorgánica