QUÍMICA ANALÍTICA

UNIDAD 3:

MÉTODOS
GRAVIMÉTRICOS DE
ANÁLISIS

Dra. Jorgelina Cussa. JTP

2024 1

Método cuantitativo que se basa en

la determinación de la masa de un
compuesto con el que el analito
está relacionado químicamente.

Se basan en pesar un sólido seco analito, o un compuesto

relacionado
estequiométricamente con él.
Analito se debe separa físicamente de los demás
componentes de la mezcla.

PRINCIPAL INSTRUMENTO: Balanza Analítica.

Los métodos gravimétricos no necesitan calibrado o
estandarización
- Sólo el calibrado de la balanza
- No hay que elaborar recta de calibrado, la determinación es
directa
-Se requiere de una buena balanza, mufla y crisoles
adecuados.

Un método gravimétrico puede ser ideal cuando se van a analizar

sólo una o dos muestras, porque requiere menos tiempo y
preparativos que los métodos que exigen preparación de
patrones

Método de Volatilización
Provocando la volatilización de un compuesto
que incluye al analito y observando el cambio
de peso de la muestra que contenía el analito.

Método de Precipitación
Provocando la formación de un precipitado
(poco soluble) que se filtra, se seca y se pesa.

Electrogravimetría
Depositando electrolíticamente el analito sobre
electrodo adecuado y observando la diferencia de
peso en el mismo.
Gravimetría por Precipitación Analito

Precipitación

Filtración

Purificación

Producto de Composición
conocida

Pesada

Cálculos

Resultado ± Error

Propiedades de los precipitados

El éxito de las gravimetrías está vinculado a la obtención

de buenos precipitados (puros) que deben de aislarse fácilmente de forma
mecánica y con elevada eficacia (rendimiento).

Idealmente, sus propiedades serían:

* Baja solubilidad en el medio acuoso.

* Fácilmente filtrables.
* Fácilmente lavable.
* Estables al aire.
* Puro y de composición conocida.
* Partículas cristalinas. (NO COLOIDE)
 Se basa en la estequiometría de una reacción química

aA + pP AP
Equilibrio de precipitación
Ba+2(ac) + SO4 -2(ac) Ba(SO4)(s)

equilibrio de solubilidad

Ba(SO4)(s) Ba+2(ac) + SO4 -2(ac)

Solubilidad Molar:
número de moles que se disuelven para
formar 1 litro de solución saturada Kps:
Constante del producto de solubilidad

Predicción de la aparición o no de un precipitado

Depende del valor de la KPS y de las concentraciones,

Cuanto más pequeño sea, tanto más insoluble será el precipitado (existe siempre
relación directa entre dicho valor y la solubilidad).

Si (A-)(B+) ≥ kPS se produce precipitado!!!

Si (A-)(B+) < kPS no se produce precipitado!!!

Esto permite separar iones secuencialmente (precipitación

fraccionada) usando un reactivo precipitante común a ellos.
 1. Pesar la muestra. Pasos generales del método

2. Adecuar la muestra al método de análisis.

(disolver, transformar...etc)

3. Proceder a formar el precipitado.

(reacción de precipitación)

4. Separar el precipitado, lavar, secar…etc.

5. Llevar el precipitado a fórmula estable. (calcinar)

6. Pesar el precipitado.

7. Cálculos gravimétricos.

Una muestra de 0.6025 g de una sal de cloro se disolvió

en agua y el Cl-se precipitó adicionando un exceso de
AgNO3. Cl-+ Ag+ AgCl
El precipitado de AgCl(s) se filtró, se lavó, se secó y se
pesó, obteniéndose 0.7134 g.
Calcule el porcentaje de cloro en la muestra.
Reacción:
FG = PA-PM analito / PM sustancia pesada

g sustancia buscada = g sustancia pesada * FG

Elemento buscado : Cloruro

Precipitado conocido: Cloruro de plata
FG = Peso atómico de Cl / Peso molecular de AgCl

FG = 35,453 / 143,321 = 0.247

 Resolución del problema:

g sustancia buscada = g sustancia pesada * FG

• gCl = 0.7134 g x (0.247) = 0.1765 g

• % Cl = peso del cloro x 100

peso de muestra

• % Cl =0.1765 x 100
0.6025

• % Cl = 29.295 % ±0.006

SUSTANCIA SUSTANCIA PESADA FACTOR

BUSCADA GRAVIMETRICO
S BaSO4 S / BaSO4

FeO Fe2O3 2 FeO / Fe2O3

Fe3O4 Fe2O3 2 Fe3O4 / 3 Fe2O3

MgO Mg2P2O7 2 MgO / Mg2P2O7

Clasificación de las partículas del precipitado y
filtrabilidad

El tamaño de las partículas del precipitado es función de la

naturaleza del precipitado y de las condiciones experimentales
bajo las cuales se producen

Por el tamaño, el precipitado puede ser

Coloidal (10-7 a 10-4 cm)

Cristalino (> 10-4 cm) (µm)

Los precipitados cristalinos son los más deseables

Sobresaturación Relativa

Q-S Q = concentración soluto en un instante

SSR = dado.
S S= solubilidad soluto en el equilibrio.

SOBRESATURACION: disolución que contiene una cantidad de soluto que rebasa la de

su solubilidad en equilibrio.

SOBRESATURACION RELATIVA: diferencia entre las concentraciones instantáneas (Q)

y de equilibrio (S) de un soluto en disolución, dividida entre S.

El tamaño de la partícula de un precipitado varía inversamente con la sobresaturación

relativa durante el tiempo en el que se agrega el reactivo.

Entonces, cuando (Q 2 S)/S es grande, la precipitación tiende a ser coloidal, y cuando

(Q 2 S)/S es pequeña, es más probable la formación de un sólido cristalino.
 Formación de precipitados

En la formación de un precipitado compiten dos tipos de

procesos:
Nucleación
Crecimiento del cristal

Nucleación
Acontece inicialmente cuando sólo un pequeño nº
de iones, átomos o moléculas se unen. Es un proceso
espontáneo o inducido.

Crecimiento cristalino
Proceso de crecimiento tridimensional del núcleo de
una partícula para formar la estructura de un cristal.

Mecanismo de precipitación

*La espontánea ocurre por si sola

*La inducida requiere una siembra de alguna
partícula ( impureza, polvo, otro cristal,
fragmentos de otro cristal ...etc.)
https://youtube.com/shorts/a0-
RYApvSfI?si=rCn9ueYPIoSCBtwk
 Mecanismo de
precipitación

Mecanismo de precipitación
Aunque la precipitación se inicie siempre con la nucleación, éste proceso y
el de crecimiento del cristal compiten siempre en la formación de un
precipitado:

Crecimiento
Nucleación cristal

Disolución
Crecimiento
Nucleación cristal

¡El predominio del crecimiento del cristal ¡Control de

sobre la nucleación, siempre es deseable! SSR!
 Mecanismo de precipitación

Con valores pequeños Con valores elevados

se favorece el crecimiento SSR se favorece la nucleación
(cristales) (coloides)

Factores que determinan el tamaño de la partícula

Q-S
SSR =
S

Se facilita la formación de cristales (manteniendo bajo el valor de SSR):

Disminuyendo el valor de Q:
-usando disoluciones y reactivos diluidos
-con adiciones lentas del reactivo precipitante
-manteniendo agitada la disolución

Incrementando el valor de la solubilidad

-calentando la disolución
-controlando el pH

Los precipitados sean coloidales o cristalinos, tienen sus propios problemas de

manipulación.
Los coloidales son los menos deseables ya que presentan las mayores dificultades de
manejo y filtrabilidad.
Cálculos gravimétricos

Determinación gravimétrica de fósforo en muestra de

naturaleza orgánica ( humus, hojas, etc)
Paso 1:
pesar una cantidad fija y conocida de muestra (0,352g)
Paso 2:
se procede a tratar drásticamente la muestra
transformando todo el fósforo en fosfato.
(especie asequible al método)
Paso 3:
se precipita el fosfato, se separa, seca y calcina
hasta peso constante de fórmula estable de pi-rofosfato
de magnesio (0.216 g)

Cálculos
Datos :
PA fósforo = 30.97 g/mol
PM Mg2P2O7 precipitado = 222.6 g/mol

2 𝑃𝑃 ∗ 30,97 𝑔𝑔/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
𝐹𝐹. 𝐺𝐺. = = 0,2783
1 𝑀𝑀𝑀𝑀2 𝑃𝑃2 𝑂𝑂7 ∗ 2262,6 𝑔𝑔/𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚
(Sólo el 27.83% del precipitado)

g sustancia buscada = g sustancia pesada * FG

0,216 𝑔𝑔 ∗ 0,2783
% 𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 = 𝑥𝑥 100% = 𝟏𝟏𝟏𝟏, 𝟏𝟏𝟏
0,352
 COLOIDES
AgNO3 (ac) + NaCl(ac) AgCl (s) + NaNO3 (ac)
precipitante

Efecto Tyndall. La fotografía muestra dos celdas: la de la izquierda contiene

únicamente agua, mientras que la de la derecha contiene una disolución de
almidón. A medida que los haces de luz de un láser verde y uno rojo pasan a
través del agua en la celda a la izquierda, son invisibles. Las partículas coloidales
en la disolución de almidón en la celda a la derecha dispersan la luz de los dos
láseres, por lo que los haces de luz se hacen visibles.
 - -
- + + + Las partículas coloidales
+ -
tienen carga eléctrica y se
- + + - encuentran rodeadas de
+ iones con la carga
- + + -
eléctrica contraria, los
+ -
- contraiones. Se genera
- una doble capa eléctrica.
-
- + + +
+ - Las cargas eléctricas
- + establecen una repulsión
+ -
entre las partículas que
+ - las hace estables.
- + + +
- -
 Manejo de los precipitados coloidales
Filtración-difícil
Coagulación: Proceso por el que se se
aglutinan las partículas entre si. Convertir a la
suspensión coloidal en un sólido filtrable

Calentando la solución
Agitando vigorosamente la solución
Añadiendo un electrolito fuerte a la solución

En todos estos casos lo que hacemos es reducir el grosor de la capa de contraión.

¡ También se deben evitar riesgos de peptización en

las etapas de manipulación y tratamiento
del precipitado (purificación, lavado)!

Secado y calcinado de los precipitados

Constituyen la última etapa del análisis gravimétrico, antes de
proceder a pesar el precipitado una vez filtrado
Objetivo:
*Eliminar el exceso de disolvente
*Expulsar especies volátiles usadas en el lavado
*Obtener un peso constante del precipitado

Análisis termogravimétrico: se usa para optimizar tiempo y tª de

calcinación y (o) secado
GRAVIMETRIA
4) Una mezcla de Fe2O3 y Al2O3 pesa 0,7100 g.

Al calcinar en H2 solamente el Fe2O3, se

afecta y se reduce a Fe metálico.

La mezcla pesa, entonces, 0,6318 g.

¿Cuál es el
porcentaje de Al en la mezcla original?

(Rta: 33,52%)
 LABORATORIO

• Gravimetría. Determinación
de sulfatos en vino.

• https://youtu.be/ARZRlR2O4l
Q

• https://www.youtube.com/w
atch?v=nB0_WlO35lg

• https://www.youtube.com/w
atch?v=ZhWr1SLDRoY

Contaminación de precipitados: coprecipitación

Frecuentemente, junto con el analito pueden precipitar otros

componentes disueltos en el medio de precipitación.
coprecipitación: fenómeno por el que sustancias normalmente solubles se eliminan
de la disolución “arrastradas” por un precipitado

Entre las causas que inducen a la coprecipitación, están:

-Adsorción Superficial

- Formación de cristales mixtos

- Oclusión

- Atrapamiento mecánico
 Adsorción superficial
La sustancia se une a la superficie del precipitado y precipita con él.
Es un proceso de equilibrio.
• Muy frecuente en coloides.
• Es debida a que la capa primaria externa del precipitado retiene contraiones
que impurifican el precipitado.

* Esto induce a resultados poco reproducibles en el peso de los precipitados

dependiendo del contraión retenido.

Formas de evitar la adsorción

• Lavando con un electrolito volátil
• Reprecipitando
• Digestión
Estas operaciones alargan el procedimiento y no siempre son eficaces.

Formación de cristales mixtos

Se produce por reemplazo o sustitución de iones

en la red cristalina del precipitado.
Se da siempre que en el medio existan iones de carga y radio similares a los
constitutivos del mismo.
Ejemplo: Precipitación de BaSO4 en presencia de Sr2+ o Pb2+

Solo se evita, seleccionando mejor el agente precipitante o eliminando

interferencias

contaminante
 Oclusión y atrapamiento mecánico

Oclusión: Un ion extraño es atrapado dentro de un cristal en crecimiento.

No es un proceso de equilibrio

Atrapamiento Mecánico: Un ion extraño es atrapado entre dos cristales en

crecimiento. No es un proceso de equilibrio
Oclusión y atrapamiento mecánico
Oclusión

Disminuir la velocidad de precipitación Mantener una sobresaturación baja

digestión
 Contaminación de
precipitados -

• Adsorción (principal fuente de contaminación)

-Digestión.
-Lavar el precipitado con un electrolito no volátil.

• Formación de cristales mixtos

-Remover el ion que interviene.
-Utilizar un agente precipitador más selectivo.

• Oclusión
-Disminuir la velocidad de precipitación.

• Atrapamiento mecánico
-Mantener una sobresaturación baja.
-Digestión.

Tratamiento de precipitados
Además de llevar a cabo la precipitación en condiciones favorables:
- usando disoluciones diluidas
- formación lenta del precipitado, con agitación
- calentamiento de la disolución
Son necesarias las etapas de digestión y envejecimiento

Digestión:
Consiste en calentar la disolución un tiempo largo, una vez
que se ha formado el precipitado.(Facilita la eliminación de
Aguas madres)

Envejecimiento:
Consiste en dejar reposando la disolución durante tiempo.
(Facilita la destrucción de fases coloidales)

¡Ambos procesos contribuyen a la formación de

Precipitados más densos y fácilmente filtrables!
 Precipitación en disolución homogénea

La adición del agente precipitante siempre crea zonas locales de concentración

superior al resto, que puede disminuirse en parte con adiciones lentas y con
agitación.

1) El reactivo se genera “in situ” y de forma homogénea.

2) La generación del reactivo se consigue modificando una propiedad de la
disolución. El cambio es lento y uniforme evitándose focos locales de elevada
concentración.

Ejemplo
Ejemplo

dimetilsulfato
 Reactivo Forma del analito

Agente precipitantes inorgánicos

•Son poco selectivos

•Pueden precipitar muchos aniones o
cationes junto con el analito
•Obligan a diseñar esquemas separación

Dimetilglioxima**
**específico Ni.
Agente precipitantes orgánicos
8-hidroxiquinoleina*
•Son más selectivos
•En ocasiones específicos
•Se usan agentes quelatantes
•Se mejora la selectividad con el pH

¡Reacciona con unos 20 cationes!

Preguntas de autoevaluación

1. ¿Qué es la gravimetría?
2. ¿En qué consiste el análisis gravimétrico?
3. Indica los tres tipos de métodos de análisis gravimétrico
4. ¿Qué es la constante del producto de solubilidad (Kps)?
5. Indique todos los pasos del método de precipitación química.
6. ¿Qué tipo de precipitados se pueden obtener y cuáles son sus
características?
7. ¿Cuáles son las características que debe tener un buen
precipitado?
8. ¿Qué factores determinan el tamaño de partícula de un
precipitado?
9. ¿Cuáles son los pasos en el mecanismo de formación de un
precipitado y en qué consiste cada uno de ellos?
11 ¿Para qué sirven la digestión y el envejecimiento en un método
de precipitación? ¿En qué consisten?
12. ¿Cuáles son los tipos de contaminación que puede presentar
un precipitado y en qué consisten?
13. Que es la co-precipitación y como puede minimizarse?
14. Para que se realiza el secado y calcinación?
15. Que beneficios ofrece la precipitación en disolución
homogénea.
16. En que consiste la precipitación en disolución homogénea?
17. Para que se realiza el análisis termo gravimétrico?
18. Que diferencia existe entre precipitación y co precipitación?
19. Recomiende un método para la precipitación homogénea de
Al3+ .
20. Explique detalladamente la metodología empleada en la etapa
de secado/ calcinación y cuantificación.