Gravimetría

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Gravimetría
Dr. Paul Vargas Jentzsch
• Los métodos gravimétricos se basan en 
mediciones de masa.
• Son, principalmente, de dos tipos:
– Métodos de precipitación → El analito es convertido 
en un precipitado escasamente soluble
– Métodos de volatilización → El analito o sus 
productos de descomposición se volatilizan a una 
temperatura adecuada
Generalidades
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MÉTODOS DE PRECIPITACIÓN
Generalidades
PASO 1 
Dos soluciones 
de sustancias 
solubles se 
mezclan
PASO 2
El precipitado 
es filtrado
PASO 3
El precipitado 
es lavado para 
eliminar 
impurezas
PASO 4
La sal insoluble es 
cuidadosamente 
separada del papel 
y secada en un 
horno
Embudo Papel 
filtro
Precipitado
Sal 
insoluble 
purificada
Filtrado
Precipitado
formado
Alternativamente, se puede filtrar en un papel 
filtro libre de ceniza y calcinar. Esto quiere decir 
que la forma química del precipitado puede 
cambiar.
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Generalidades
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MÉTODOS DE PRECIPITACIÓN (Cont.)
Ejemplo: Método de precipitación para determinar 
calcio en aguas naturales. Se agrega un exceso 
de ácido oxálico (H2C2O4) a un volumen de 
muestra cuidadosamente medido y, por medio de 
adición de amoniaco, se logra que el calcio 
precipite como oxalato de calcio (CaC2O4):
Ca2+(ac) + C2O4
2-(ac) → CaC2O4(s)
Generalidades
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MÉTODOS DE PRECIPITACIÓN (Cont.)
El precipitado se filtra, se seca y se calcina al rojo 
vivo. De esta manera se obtiene óxido de calcio:
CaC2O4(s) → CaO(s) + CO(g) + CO2(g)
El crisol con el precipitado se enfría, se pesa y, 
por diferencia, se determina la masa de óxido de 
calcio.
La masa de óxido de calcio permite calcular la 
masa de Ca2+ y relacionarla al volumen de 
muestra → Concentración (Ej. mg/L)
Generalidades
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MÉTODOS DE VOLATILIZACIÓN
• El analito o sus productos de descomposición se 
volatilizan a una temperatura adecuada.
• El producto volátil se recoge y se pesa o, 
alternativamente, se determina de manera 
indirecta la masa de producto por pérdida de 
masa de la muestra.
Generalidades
Antoine Lavoisier: Ley de la 
conservación de la masa
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MÉTODOS DE VOLATILIZACIÓN (Cont.)
Ejemplo: La volatilización de dióxido de carbono es 
la determinación del contenido de bicarbonato de 
sodio en las tabletas de un antiácido. Una muestra 
pesada de tabletas finamente molidas es tratada 
con ácido sulfúrico diluido para convertir el 
bicarbonato de sodio en dióxido de carbono:
NaHCO3(ac) + H2SO4(ac) → CO2(g) + H2O(l) + NaHSO4(ac)
Los gases pasan al tubo de absorción previamente 
pesado que contiene el absorbente Ascarita II 
(NaOH absorbido sobre silicato no fibroso).
Generalidades
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MÉTODOS DE VOLATILIZACIÓN (Cont.)
Generalidades
Fuente: Skoog et al. (2015)
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• Los métodos gravimétricos de precipitación son 
más comunes y más utilizados.
• Es necesario entender cómo sucede la 
precipitación (Kps) y aspectos que determinan el 
tamaño de partícula precipitada.
• Si la partícula es muy pequeña podría no ser 
filtrable, es decir, podría pasar a través de los 
poros del papel filtro.
Generalidades
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• De manera ideal, un agente precipitante debería 
reaccionar específicamente o, al menos, 
selectivamente, con el analito.
• Son raros los reactivos específicos que 
reaccionan solo con una especie química.
• Los reactivos selectivos, que son más comunes, 
reaccionan con un número limitado de especies.
Reactivos precipitantes
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• Además, el reactivo precipitante ideal 
reaccionaría con ela analito para dar un 
producto tal que:
1) Sea fácilmente filtrable y lavable para quedar libre de 
contaminantes;
2) Tenga una solubilidad lo suficientemente baja para que 
las pérdidas del analito durante la filtración y el lavado 
sean despreciables;
3) No reaccione con componentes atmosféricos; y
4) Tenga una composición conocida después de secar o de 
calcinar (si fuera necesario).
• Hay muy pocos reactivos que producen 
precipitados con todas estas propiedades.
Reactivos precipitantes
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• En gravimetría, se prefieren los precipitados 
formados por partículas grandes, ya que estas 
son más fáciles de filtrar y lavar para eliminar 
impurezas.
• El tamaño de las partículas de sólidos formados 
por precipitación es variable:
Tamaño de partículas: 
Capacidad de filtración
PARTÍCULAS FINAS PARTÍCULAS GRUESAS
Diámetros 10-7 a 10-4 cm
Invisibles a simple vista
SUSPENSIONES COLOIDALES
Diámetros de varias décimas de 
mm (sedimentan espontáneamente)
SUSPENSIONES CRISTALINAS
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• El Tamaño de la partículas depende de:
1) Solubilidad del precipitado
2) Temperatura de la precipitación
3) Concentración de los reactivos
4) Velocidad de la mezcla
• Estos factores se pueden regular de una 
manera general mediante:
Tamaño de partículas: 
Capacidad de filtración
Concentración del soluto en 
cualquier momento
Solubilidad en equilibrio
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• El tamaño de la partícula de un precipitado varía 
inversamente con el grado de sobresaturación 
relativa promedio durante el tiempo en que se 
está agregando el reactivo.
• Existen dos vías distintas de formación de 
precipitados:
– Por NUCLEACIÓN
– Por CRECIMIENTO DE LA PARTÍCULA
• El tamaño de partícula de un precipitado recién 
formado estará determinado por la 
preponderancia de un proceso sobre otro.
Tamaño de partículas: 
Capacidad de filtración
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• NUCLEACIÓN:
– Muy pocos iones, átomos o moléculas se juntan para 
formar partículas sólidas estables.
– Es común que estos núcleos se formen sobre 
superficies de contaminantes sólidos suspendidos 
como el polvo.
• CRECIMIENTO DE LA PARTÍCULA:
– Posterior a la nucleación, existe la competancia entre 
nucleación adicional y el crecimiento de núcleos ya 
existentes.
Tamaño de partículas: 
Capacidad de filtración
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Tamaño de partículas: 
Capacidad de filtración
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• Variables experimentales que minimizan 
sobresaturación (favorecen la formación de 
precipitados cristalinos):
– Temperaturas elevadas (aumenta S)
– Control del pH (en algunos casos, existe 
dependencia de la solubilidad del precipitado con el 
pH)
– Uso de soluciones diluidas
• Los precipitados que tienen muy baja solubilidad 
generalmente se forman como coloides.
Tamaño de partículas: 
Capacidad de filtración
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• Solubilidad: Se define 
como la concentración de 
una sustancia en una 
solución que se halla en 
contacto con un exceso de 
dicha sustancia.
• La solubilidad de un sólido 
es sensible a los cambios 
de temperatura pero 
cambios ordinarios de 
presión no producen 
variación significativa.
Tamaño de partículas: 
Capacidad de filtración
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• Las suspensiones coloidales normalmente son 
estables durante periodos indefinidos y no se 
usan como tal en gravimetría (sus partículas son 
muy pequeñas y no se filtran con facilidad).
• Para reducir la estabilidad de suspensiones 
coloidales se puede:
– Calentar
– Agitar
– Adicionar un electrolito
• Esto produce la coagulación o aglomeración 
(conversión de una suspensión coloidal en un 
sólido filtrable).
Precipitados coloidales
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• Las suspensiones coloidales son estables 
debido a que todas las partículas están 
cargadas ya sea negativa o positivamente, 
razón por la cual se rechazan entre sí. Esta 
carga es resultado de los cationes o aniones 
que están unidos a la superficie de las 
partículas.
• Si la carga es suficientemente elevada, los 
coloides permanecen discretos, dispersos y en 
suspensión. Reduciendo o eliminando estas 
cargas se obtiene el efecto opuesto y los 
coloides se aglomeran y sedimentan.
Precipitados coloidales
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• Modelo de la doble capa → Explica cómo 
actúan las fuerzas eléctricas de repulsión
• TAREA (trabajo autónomo). Leer el documento: 
Precipitados coloidales
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• Peptización de coloides → Proceso por el cual 
un coloide coagulado regresa a su estado 
original disperso.
Precipitados coloidales
Fuente: Skoog et al. (2015)
Causas: Cuando se lava un 
coloidecoagulado, algo del 
electrolito del líquido 
interno en contacto con la 
partícula, se lava (es 
eliminado) produciéndose 
un aumento de la capa de 
contra-ion. 23
• El lavado es necesario pero causa peptización, 
¿qué hacer?
• Solución: Se usa un electrolito volátil en el agua 
de lavado, por ejemplo, el HNO3 (se elimina en 
la calcinación).
• Los coloides precipitan mejor de soluciones 
calientes que se agitan y que contienen 
suficientes electrolitos para asegurar la 
coagulación.
Precipitados coloidales
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• Filtración mejora → coloide coagulado reposa 1 
hora o más en la solución caliente de la que se 
formó (Digestión), pues existe pérdida de agua y 
el precipitado es más denso.
• Digestión → Producto más puro y de mejor 
filtrado debido a continuos procesos de 
disolución y recristalización del sólido que se 
produce a gran velocidad.
Precipitados coloidales
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• Los precipitados cristalinos se filtran más 
fácilmente que los coloides coagulados.
• Tomando en cuenta la sobresaturación relativa 
como criterio, el tamaño de partícula puede 
mejorarse reduciendo Q al mínimo, o 
aumentando S al máximo, o los dos al mismo 
tiempo.
• Esto se logra:
– Minimización de Q: empleo de soluciones diluidas o 
adición lenta con buena agitación
– Aumento de S: precipitado de una solución caliente o 
variando el pH del medio de precipitación
Precipitados cristalinos
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• Coprecipitación es un fenómeno en el que 
algunos compuestos que en otras 
circunstancias son solubles, se eliminan de la 
solución durante la formación del precipitado.
• Es importante destacar que las especies 
coprecipitadas no están saturadas en la 
solución.
• Cuatro tipos de coprecipitación:
– Adsorción en la superficie
– Formación de cristales mixtos
– Oclusión
– Atrapamiento mecánico
Coprecipitación
Procesos de equilibrio
Cinética de crecimiento
del cristal
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ADSORCIÓN EN LA SUPERFICIE
• Produce una contaminación significativa del 
precipitado si este tiene grandes áreas de 
superficie.
• Un sólido coagulado puede adsorber en una 
importante magnitud debido a que posee grandes 
áreas de superficie interna expuestas al 
disolvente.
Coprecipitación
"Adsorción es la 
incorporación de una 
sustancia sobre la 
superficie de otra".
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ADSORCIÓN EN LA SUPERFICIE (Cont.)
• Para minimizar la adsorción:
– Digestión
– Lavado de un coloide coagulado con una solución de 
electrolito volátil (desplazamiento de electrolitos no 
volátiles)
– Reprecipitación → Doble precipitación (el primer 
precipitado se disuelve y vuelve a precipitar) y la 
desventaja es el tiempo necesario
Coprecipitación
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FORMACIÓN DE CRISTALES MIXTOS
• Uno de los iones de la red cristalina de un sólido 
se reemplaza por un ion de otro elemento
• Se da en el caso de iones aproximadamente del 
mismo tamaño (5% de diferencia máximo) y la 
misma carga. Se debe producir la misma clase de 
cristales.
• Es mayor esta contaminación mientras mayor sea 
la relación contaminante/analito.
Coprecipitación
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OCLUSIÓN
• Cuando un cristal crece con rapidez durante la 
formación del precipitado, pueden quedar 
atrapados u ocluidos iones extraños de la capa de 
contra-ion dentro del cristal en crecimiento.
ATRAPAMIENTO MECÁNICO
• Sucede cuando los cristales permanecen muy 
juntos durante el crecimiento, entonces una 
porción de la solución queda atrapada en 
pequeños huecos.
Coprecipitación
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“La oclusión y el atrapamiento mecánico 
son mínimos cuando es baja la velocidad a 
la que se forma el precipitado”.
Coprecipitación
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• Secado: Despues de la filtración, el precipitado 
gravimétrico se calienta hasta que su masa se 
haga constante. El calentamiento elimina el 
disolvente y cualquier especie volátil arrastrada 
con el precipitado.
• Algunos precipitados también se calcinan para 
descomponer el sólido y obtener un compuesto 
de composición conocida (forma pesable).
Secado y calcinación
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• La temperatura 
necesaria para que se 
forme un producto 
adecuado varía según 
el precipitado.
• Se puede determinar 
la temperatura con 
una termobalanza.
Secado y calcinación
Fuente: Skoog et al. (2015)
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• INORGÁNICOS: Forman con el analito sales 
ligeramente solubles u óxidos hidratados.
• ORGÁNICOS: Se han desarrollado numerosos 
reactivos orgánicos para la determinación 
gravimétrica de especies inorgánicas. Son, en 
general, más selectivos que la mayoría de los 
reactivos inorgánicos.
• ORGÁNICOS → Generalmente producen 
compuestos de coordinación poco solubles (son 
agentes quelantes)
Agentes precipitantes
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• Agentes quelantes producen quelatos.
• Quelatos metálicos son:
– Relativamente no polares
– Solubilidad en agua baja
– Baja densidad
– Color intenso
– Se secan con facilidad a baja temperatura
Agentes precipitantes
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8-Hidroxiquinolina
• Dos docenas de cationes forman quelatos
• Se puede lograr selectividad controlando el pH
Agentes precipitantes
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Dimetilglioxima
• Muy específico (solo Ni2+)
• Precipita en solución débilmente 
alcalina
• Es un precipitado voluminoso
Agentes precipitantes
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