LABORATORIO DE QUÍMICA ANALÍTICA Nombres y Apellidos
Franchesca Barzola Pesantes
Título de la práctica
Determinación de níquel en acero
Paralelo
1
Práctica #
Fecha
4/2/17
Calificación
9
Título de la práctica: Determinación gravimétrica de níquel en acero . 1. OBJETIVO GENERAL
Determinar gravimétricamente el contenido de níquel en una muestra de acero por formación del quelato insoluble dimetilglioximato de níquel.
2. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Reconocer los complejos formados en el desarrollo de la práctica, así como su importancia en la determinación de níquel. Mostrar las interferencias que se producen en la solución debido a la presencia de hierro y de que manera se pueden evitar.
3. MARCO TEÓRICO El contenido de níquel de una muestra de acero se puede determinar por precipitación del níquel en solución ligeramente alcalina con solución alcohólica de dimetilglioxima como agente precipitante. Se agrega ácido tartárico para evitar las interferencias debidas al hierro. El valor teórico de níquel que debería estar presente en una muestra de acero de baja concentración de níquel es de aproximadamente 8%. Debido al carácter voluminoso del precipitado que se obtiene, existe un límite máximo de la cantidad de níquel que se puede manejar adecuadamente. El peso de muestra a tomar viene determinado por esta consideración. Se debe controlar el exceso de reactivo precipitante, no sólo porque su solubilidad en agua es limitada, sino también porque el complejo de níquel se hace
apreciablemente más soluble en alcohol. Dicho precipitado por ser tan voluminoso tiene una gran tendencia a ascender por las paredes del recipiente cuando se filtra y se lava. El sólido se seca fácilmente a 110ºC y su composición es la de su fórmula. El contenido de níquel de la muestra se calculará a partir del precipitado obtenido, mediante un método gravimétrico. El agente precipitante, dimetilglioxima, da un precipitado rojo voluminoso en presencia del níquel, éste precipitado es soluble en ácidos minerales y poco soluble en agua. Al producirse la reacción aparecen interferencias tales como: Fe3+, Al3+, Bi3+, Cr3+: se forman hidróxidos en medio amoniacal. Se evitan agregando un tartrato o un citrato soluble. Fe2+: da una coloración roja. Se evita oxidando con H 2O2 o persulfato antes de añadir amoniaco. Pd2+: En medio clorhídrico o sulfúrico, precipitada Pd(Dmg)2 amarillo, de composición similar al compuesto Ni(Dmg)2 En la práctica se utiliza un enmascaramiento el cual se define como un proceso de eliminación de interferencias por el cual una sustancia es transformada de tal modo que se impiden algunas de sus reacciones normales, sin que se proceda la separación física real de dicha sustancia ni de sus productos de reacción. Por ejemplo, la adición de ácido tartárico a una solución que contiene hierro (III) impide que este se precipite al adicionar amoníaco. El hierro (III) ha sido enmascarado por formación de un complejo soluble con el ácido hidroxicarboxílico.
4. MATERIALES Y REACTIVOS Materiales
Vaso de precipitación, 100 ml; 400 ml. Desecador de sílica gel. Vidrio reloj. Balanza analítica con 4 decimales. Crisol de Gooch. Agitador. Pinzas para crisol. Termómetro. Plancha de calentamiento. Espátula. Estufa. Kitasato. Probeta, 50 ml;
Reactivos
Dimetilglioxima, al 1% (p/v). Ácido Tartárico al 15%. (p/v) HCl, 6M.
HNO3, 6M; 0,01M NH3, 6M. AgNO3, 0,1M H2O (d).
Equipos
Campana de extracción de gases. Bomba de vacío.
5. PROCEDIMIENTO 1. Pese las muestras (al 0.1 mg más cercano que contengan entre 30 y 35 mg de níquel) en vasos individuales de 400 ml. 2. Disuelva cada muestra en unos 50 ml de HCl 6M calentando suavemente (utilice campana de extracción). 3. Agregue con cuidado aproximadamente 15 ml de HNO3 6M y hierva poco a poco para expeler cualesquiera óxidos de nitrógeno que se puedan haber producido. Diluya a alrededor de 200 ml y caliente hasta ebullición. 4. Introduzca alrededor de 30 ml de ácido tartárico al 15% y suficiente NH 3 concentrado para producir un débil olor a NH3. 5. Haga ligeramente ácidas las soluciones con HCl (no debe haber olor a NH3), caliente de 60-80ºC y adicione alrededor de 20 ml de la solución al 1% de dimetilglioxima. 6. Agite bien y agregue NH3 6M, hasta que haya un ligero exceso (un tenue olor a NH 3), más 1-2 ml adicionales. Digiera los precipitados durante 30-60 minutos. Enfríe al menos durante 1 hora y filtre. 7. Lave los sólidos con agua hasta que los lavados estén libres de Cl- (probar). 8. Lleve los crisoles y su contenido a masa constante a 110ºC. Informe el porcentaje de níquel en la muestra. El precipitado seco tiene la composición de Ni(C 4H7O2N2)2 (288.92 g/mol).
6. REACCIONES INVOLUCRADAS
( ac) −¿ O¿ −¿+ AgN O 3(ac ) → ↓ Ag Cl (s )+ N ¿ ¿ Cl(ac)
Fe3+¿ (ac) +N O ( ac ) +2 H 2 O H +¿ (ac) →3 ¿ Fe2+¿ (ac) +4 ¿ O 3−¿ ( ac ) +3 ¿ N¿ (ac ) Cl 2 H 2(g ) 2+¿+ 4 H Cl (ac) →∋¿ ¿ ¿(ac) 2−¿ ¿
+¿+¿( H C 4 H 6 O2 N 2)2 2+¿+2 H 2 C 4 H 6 O2 N 2 → 2 H ¿ ¿¿
(Precipitación del Cloruro de plata)
7. RESULTADOS DATOS Tabla 1 Datos de la práctica Masa de muestra de acero (g)
0,100g
Masa de crisol sin precipitado (g)
70,1727
Masa de crisol con precipitado (g)
70,3098
CÁLCULOS Masa del precipitado=70,3098 g−70,1727 g N2 C4 H 7 O 2 ¿ ¿ N2 C4 H 7 O 2 ¿ ¿ ¿2 ¿ N2 C4 H 7 O 2 ¿ ¿ ¿2 ¿ N2 C4 H 7 O 2 ¿ ¿ ¿2 ¿ 1 mol∋¿=0,0278 g∋¿ 1 mol∋¿ 1 mol∋¿ ¿ 0,1371 g∋¿
de ∋¿
Masa del precipitado=0,1371
0,0278 g∋ x 100 =27,85 ∋¿ 0. 100 g de acero
8. ANÁLISIS DE RESULTADOS Se agregó
N H 3( c)
para lograr un pH ligeramente básico ya que la dimetilglioxima
precipita al níquel en una solución débilmente alcalina, y con esto se obtuvo el precipitado, que fue pesado y por medio de los cálculos correspondientes se determinó el porcentaje de níquel. El valor teórico de níquel que debería estar presente en una muestra de acero de baja concentración de níquel es de aproximadamente 8%, y en comparación a la obtenida en la práctica, la cual es de 27,85%, se puede decir que existe una gran variación, que puede haberse producido por errores del traspaso del precipitado al embudo, o en el momento de pasarla a los crisoles para su posterior secado.
9. OBSERVACIONES Al momento
de diluir la solución que contenida HCl y
HN O3
hasta los 200ml, la
solución tenía un color amarillo verdoso, pero a medida que se iba calentando la solución ésta se tornó de un color verde oscuro, esto se debe a la presencia de complejos por parte del Ni en este caso por el
¿ Cl−2 4 (ac) .
Al añadir el DMG se formó un precipitado de color rojo oscuro, lo cual indica la presencia del precipitado dimetilglioximato de níquel, ya que los quelatos metálicos presentan colores intensos. Se esperó 45 minutos después de agregar el agente precipitante para favorecer la digestión, de tal forma que mejora la pureza y la capacidad de filtración de los precipitados. Cuando se lavó el precipitado con agua destilada se observó una tendencia exasperante que ascendía por las paredes del embudo, esto se lo conoce como trepamiento, que es el proceso por medio del cual un precipitado (generalmente un quelato orgánico) sube por las paredes húmedas del recipiente de vidrio.
10. RECOMENDACIONES Utilizar guantes de neopreno para preparar las soluciones concentradas necesarias en la práctica Trabajar en la campana de extracción de gases, al momento de añadir el ácido nítrico y someter a calentamiento la solución, ya que se liberara óxido de nitrógeno. Utilizar mascarillas para evitar la inhalación de gases tóxicos. Utilizar las tiras de papel indicador de pH para comprobar que la solución tenga el pH alcalino y evitar contacto directo con el amoníaco concentrado.
11. CONCLUSIONES La muestra de acero analizada contenía un total de
0.0 278 g Ni, lo cual equivale a un
27,85% de níquel, logrando reconocer la presencia de níquel presente en una solución gracias a la formación del precipitado dimetilglioximato de níquel, y a su color rojo intenso característico. El porcentaje de níquel que se encuentra en el acero comercial, generalmente duplex, está dentro del rango de 7-8, valor que se encuentra relativamente cerca al obtenido en la práctica Este método da buenos resultados, el único inconveniente es el control de la variación de pH que experimenta, pues de este depende que se forme o no el precipitado y de que ocurran o no ciertas reacciones. Se utilizó grandes cantidad de volúmenes para hacer que las concentraciones del analito sea más baja, y así hacer más estable la formación de precipitados. 12. BIBLIOGRAFÍA
Douglas A.Skoog / Donald M.West / F.James Holler, 1995. Química Analítica, Sexta Edición, Editorial McGraw-Hill/Interamericana de México, impreso en Colombia, páginas ( 585-587 ) . Arthur Vogel, (1960) , Segunda Edición, Editorial Kapelusz, Química Analítica Cuantitativa, pags.579-581
