DETERMINACIÓN GRAVIMÉTRICA GRAVIMÉTRICA DE NIQUEL EN UNA ALEACIÓN 1
SUAREZ, T. Johan Javier;2 TRUJILLO, Octavio Enrique y 3 AYALA, H. Alejandro 1
[email protected]; 2
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Universidad Santiago de Cali, Facultad de Ciencias Básicas, Programa de Química
Cali- 2010
RESUMEN: El objetivo de esta práctica fue realizar un análisis gravimétrico con el fin de determinar la cantidad de níquel presente en una solución dada, mediante un proceso de calentamiento y agitación, adicionando DMG, bajo el cambio de pH , a partir de la concentración de HCl y NH 4OH ³el cual se agregó para que formara el medio para que precipite el complejo de Ni con DMG´, y durante un tiempo de reposo, luego de hacerse un filtrado y secado obtuvimos la cantidad de níquel presente en la solución este proceso se hizo con el fin que la precipitación del complejo de Ni(DMG) 2 fuese completa y además que no interfirieran otros agentes, el calentamiento y la agitación permanente para llevara cabo el proceso fueron acciones determinantes para obtener un precipitado adecuado para el análisis y obtener un buen resultado.
INTRODUCCIÓN El análisis gravimétrico se basa en la medida de la masa de un producto, mediante la cual se calcula la cantidad de analito (la especie que se analiza) que hay en una muestra. El producto final de un análisis gravimétrico es un precipitado, debe ser insoluble, fácilmente filtrable, muy puro, y debe tener una composición conocida. Las partículas del precipitado no deben ser tan pequeñas que pasen a través del filtro o la obstruyan. Los cristales grandes tienen además menor área superficial, donde se puedan adsorber especies extrañas. En el otro extremo se encuentran las suspensiones coloidales de partículas que tienen diámetros en el intervalo de 1 a 100 nm, y que pasan a través de la mayoría de los filtros. El crecimiento de cristales tiene lugar en dos fases: nucleación y crecimiento de partículas. Durante la nucleación, las moléculas que se encuentra en la disolución se unen al azar y forman pequeños agregados. El crecimiento de partículas supone la adición de nuevas moléculas al núcleo hasta formar el cristal. En una disolución muy sobresaturada, la nucleación tiene lugar más rápidamente que el crecimiento de
las partículas. El resultado es una suspensión de partículas pequeñas o, en el peor de los casos, un coloide. En una nucleación menos sobresaturada, la nucleación es más lenta, por lo que los núcleos tienen la posibilidad de crecer y formar partículas más grandes y más fáciles de tratar. Se pude favorecer el crecimiento de partículas con las siguientes técnicas: 1. Aumentar la temperatura, para aumentar la solubilidad, y por tanto disminuir la sobresaturación. 2. Añadir lentamente el precipitante mientras se agita vigorosamente, para evitar condiciones de gran sobresaturación local en los puntos en que el precipitante entra en contacto con el analito. 3. Mantener un volumen grande de disolución, de modo que las concentraciones de analito y precipitante sean bajas. Los compuestos iónicos se suelen precipitar en presencia de un electrolito. Los iones forman, en una solución, una doble capa eléctrica, formando coloides. Las partículas coloidales deben chocar unas con otras para poder unirse unas con otras y precipitar. Sin embargo, la atmosfera iónica de las partículas, cargadas negativamente, se repelen unas con otras. Las partículas deben tener, por tanto, suficiente energía cinética para vencer la repulsión electrostática para poder unirse. Aumentar la temperatura de la disolución favorece la aglomeración de las partículas, porque aumenta la energía cinética de las partículas. Después de la precipitación le sigue la digestión, un periodo de reposo en presencia de aguas madres, de ordinario, en caliente. Este tratamiento favorece la lenta re cristalización del precipitado. El tamaño de partícula aumenta, y las impurezas tienden a desaparecer del cristal. METODOLOGIA
1. Eliminación de interfere ncias Se pesó anteriormente 1.0017g de sulfato de níquel que es de color azul y se disolvió en 200 mL de agua destilada en un beaker, seguidamente se le fue añadiendo 5.0010g de ácido tartárico y se agito hasta su disolución total. Se añadió posteriormente NH 3 2M hasta que el pH variara entre 8 y 9. Seguidamente se acidifico la solución con HCl 2M hasta que quedo ácida.
2. Precipitación homogénea Se trasladó a un beaker debidamente termostatizado a 70°c en un baño maría. Posteriormente se añadieron 75mL de dimetilglioxima (DMG, solución alcohólica al 1%), gota a gota se añadió NH 3 2M hasta que su pH vario entre 8 9.
Seguidamente se agregó 1mL de la solución de DMG hasta que no siguiera formando precipitado. Se agito fuerte y se dejó en un baño de agua por madia hora hasta que se enfrió.
3.
Peso del papel f iltr ante
Se pesó el papel filtro en una balanza analítica el cual peso 1.2277g.
4. Filtr ado y lavado Se filtró por succión los cristales que se obtuvieron anteriormente. Se comprobó que los cristales tuvieran un pH de entre de 8 y 9. Posteriormente se añadieron unas gotas de DMG para la comprobación si la precipitación fue cuantitativa, posteriormente se lavó el precipitado con agua fría.
5. Secado y pesado Se llevó el papel filtro con el precipitado a una estufa previamente puesta a calentar a 110°c para su secado, una hora des pues se sacó de la estufa se puso en un desecador y posteriormente se pesó.
DISCUSIÓN DE RESULTADOS Los gramos de producto formado fue de 0.6829g de Ni (DMG) 2 y su reacción es la siguiente: Ni2+ + 2 C4H7O2N2
Ni(C4H7O2N2)2
CH3
H 3C
H 3C
HO
C
C
N
N
CH3
O
+
Ni
2+
C
C
N
N
O
Ni
H O
H
N
N
C
C
O
OH
D im e ti l g li ox im a
Níque l
H 3C
CH3
D im e ti l g li ox imat o de n íque l
Para calcular el peso del analito el cual es el Ni (II) a partir del peso del precipitado se tiene en cuenta la siguiente ecuación:
W analito
= W precipita do x f actor gr avimétr ico
Por cada mol de níquel que haya se forma un mol del precipitado, por consiguiente 0.3829 g de precipitado corresponden a:
W Ni (II) = 0.6829 g Ni (DMG) 2 x
58.69 g Ni
288.91 g Ni (DMG) 2 W Ni (II) = 0.1387 g de Ni El porcentaje en peso de níquel es: 0.1387 g de Ni x 100% = 13% 1.0000 g de Ni
Por lo tanto el 13% de níquel está presente en la muestra. El ion Ni++ precipita cuantitativamente en forma de dimetilglioximato de níquel por adición directa de una solución alcohólica de dimetilglioxima a una solución ligeramente ácida y caliente de un compuesto de níquel, con el agregado posterior de un débil exceso de amoníaco (pH entre 5 y 9). La dimetilglioxima da un precipitado rojo voluminoso en presencia de níquel.
Ni+2CHONNi(CHON) +2H
Para obtener un buen precipitado de este complejo, fueron claves:
La adición lenta de DMG y la del NH y la agitación permanente evito que cundo se agregaran a la solución provocara una sobresaturación local en la parte donde se localizaron estas sustancias cuando hicieron contacto con el analito. Se aumentó la temperatura hasta 60°C para que se sobresaturara la solución que causaba la precipitación más lenta del precipitado y por consiguiente un tamaño de partícula adecuado. El objetivo en general es hacer más lenta la precipitación, primero porque así tenemos un tamaño de partícula adecuado y porque no sabemos la concentración de Ni en la solución y por lo tanto es más favorable hacerla en las condiciones más optimas posibles. Al tiempo para aumentar la eficiencia en la precipitación y limpiar el precipitado de algunas impurezas en las partículas se sometió a una digestión. Consistió principalmente en: calentar la solución para mantener la sobresaturación y luego se agitaba y se volvía a calentar. Todo esto se hizo para que el complejo se recristalizara y así obtener un precipitado más puro y evitar la suspensión coloidal del complejo. La precisión de las masas de complejos pudo ser afectada por la no eliminación de cloruros en el precipitado o por la disgregación del precipitado. La disgregación consiste en que algunas partes del precipitado forman, en el lavado para eliminar cloruros, colides que hacen que se perdiera peso del Ni cuando se filtró el precipitado. La eliminación de cloruros afecta la precisión porque si no se eliminaron la totalidad de estos, los cloruros coprecipitaron con el complejo de Ni, dándonos un peso mayor al real.
CONCLUSION ES Hay que tener en cuenta que no todos los precipitados insolubles son adecuados para el análisis gravimétrico, algunos son importantes en el esquema del análisis cualitativo. Es importante considerar o tener en claro cuáles son las propiedades necesarias para que el precipitado sea aplicable para un método de precipitación cuantitativa. Los compuestos quelato derivan de compuestos orgánicos en este caso el dimetilglioxima el cual contiene dos clases de grupos funcionales, que se colocan en esta molécula, de forma que el Ion metálico que en este caso es el níquel pueda formar parte de una estructura en anillo como se muestra anteriormente.
PREGUNTAS 1. ¿Qué es una precipitación homogénea? En una precipitación homogénea, el precipitante se genera lentamente mediante una reacción química, De este modo, el pH de la disolución se va elevando gradualmente y la lenta formación de OH - aumenta el tamaño de partícula del precipitado.
2. ¿Por qué se añade acido tartárico? El ácido tartárico se añade para evitar que precipiten hidróxidos de otros iones metálicos presentes, tales como: el Fe (III), Al (III) o el Bi (III). 3.
Al añadir la DMG no se forma precipitado. Al añadir el NH 3 sí. ¿Cuál es el reactivo precipitante? Razona la respuesta. El reactivo precipitante es la dimetilglioxima (DMG), que forma con el Ni2+ un precipitado rosa fuerte, segúnla ecuación: Ni2+ + 2DMG
Ni (DMG)2
Pero esto sólo tiene lugar en el intervalo de pH de 4 a 10; antes de la adición de NH3 el medio eraexcesivamente ácido (HNO 3 concentrado) de manera que la adición de NH3 sirve para basificar el medio ypermitir la reacción anterior.
4. ¿Sería lo mismo añadir NaOH en lugar de NH 3 de una sola vez? ¿Por qué? El NaOH y el NH 3 pueden actuar ambos como bases, contribuir a basificar el medio y permitir la formación del precitado Ni (DMG) 2. La diferencia es que el hidróxido sódico, reaccionando con el níquel daría lugar al precipitado Ni(OH) 2 disminuyendo el rendimiento de la reacción principal lo que provocaría un error que no estamos teniendo en cuenta.
5. ¿para ir deprisa podría añadir el NH 3 de una sola vez? ¿Por qué no se hace así? 6. ¿Por qué se deja la solución con el sólido formado a 60-80°c durante media hora? En caliente, los cristales que se forman del precipitado son mayores y esto permite una filtración más fácil pues los cristales no son arrastrados a través de los poros de la placa filtrante, de esta manera estamos minimizando el error en el porcentaje de níquel de la muestra. 7. ¿Por qué se lava el precipitado? ¿Qué pasaría si se lavara con agua caliente? El precipitado se lava para poder que no queden impurezas en los cristales; si se lavara con agua caliente los iones de níquel se disolverían otra vez y pues sería muy engorroso poder recristalizar otra vez.
BIBLIOGRAFIA
1. disponible en : http://www.calidoscopio.com/calidoscopio/ecologia/quimica/analit1.pdf visitado el día 28 de septiembre del 2010 2. disponible en : http://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20100527010451AAyBssx visitado el día 28 de septiembre del 2010 3. disponible en : http://apuntes.rincondelvago.com/practicas_universidad/ingeniero_quimico/qui mica_analitica/ visitado el día 28 de septiembre del 2010
