TRABAJO PRÁCTICO Nº 1: SENSIBILIDAD Y SELECTIVIDAD QUÍMICA OBJETIVO GENERAL: • Introducir al alumno al campo de la química analítica, tanto en lo que sea algún aspecto teórico, como también en técnicas comunes de laboratorio. En lo conceptual se profundizará en el uso y aplicación de reactivos en el análisis cualitativo. Esencialmente se busca poder cumplir con la máima de I.!. "olt#off que di$era% & La teoría guía, la experimentación decide'. OBJETIVOS ESPECIFICOS: • (erificar la sensibilidad comparando el )ímite de Identificación de dos métodos y de diferentes soportes en la detección de un analito. • Efectuar una peque*a marc#a analítica, utilizando reactivos que cumplan las condiciones para actuar como reactivos de tipo general, selectivo o específico.
PARTE A: SENSIBILIDAD DE LOS METODOS DE ANALISIS. ANALISIS.
Funda!n"#$ "!%&'(#$% )a sensibilidad o límite de identificación de identificación de una sustancia es la mínima cantidad de esa sustancia, epresada en gama +γ o microgramos, que es capaz de ser revelada o se pone en evidencia por un reactivo en un ensayo o técnica. -ebe tenerse en cuenta cada tipo de ensayo o técnica que usa volúmenes normalizados predeterminados, con lo que desaparece la incertidumbre de la concentración. I/E01E0E2I34% )a aplicación de la sensibilidad en la práctica resulta difícil, pues la sustancia a investigar presenta interferencias capaces de desorientarnos en la reacción. )as interferencias pueden ser de tres tipos% a.5 6ositivas% cuando la sustancia etra*a que acompa*a a la que se investiga reacciona con el reactivo, produciendo una reacción cuyos resultados sin similares a los que produce dic#o reactivo con la sustancia problema. b.5 egativas% cuando la reacción es retardada o in#ibida por las sustancias que acompa*an a la sustancia problema. c.5 Enmasc Enmascara aramie miento nto%% 4e interf interfier ieree a aqu aquell ellas as sustan sustancia ciass que estand estandoo presen presentes tes en la soluc solución ión problema, ya sea porque son coloreadas o porque reaccionan con el mismo reactivo que la sustancia principal produciendo precipitados o productos coloreados, enmascaran la reacción impidiendo su visualización en forma inequívoca. E4378 E 9)328% 4e realiza siguiendo eactamente la técnica para una reacción, sustituyendo la solución problema por agua destilada. 4irve para comprobar la pureza de un reactivo pues en caso de dar resultado positivo, quiere decir que el mismo está impurificado por la sustancia que se investiga, y que que en aque aquell llos os caso casoss que que se inve invest stig igaa con con un reac reactiv tivoo colo colore read ado, o, sirv sirvee como como térm términ inoo de comparación para informar la positividad de una reacción. /ambién /ambién puede utilizarse para comprobar la limpieza del material utilizado. E4378 /E4/I:8% En este caso la reacción se efectúa de igual modo pero utilizando una solución que contenga únicamente una cantidad conocida del analito investigado. 4e usa #abitualmente para constatar el buen estado de conservación del reactivo, pues diversas condiciones ambientales pueden alterarlo impidiendo la visualización de la reacción, pero también sirve como término de comparación, especialmente si se tiene poca eperiencia en la reacción utilizada. 282E/032I; )
- = 2) = . !asa . = . gramos . (olumen m)
Mu!$"&a% 4olución que contiene 1e>?@ también se usará una solución de 1e>A recientemente preparada. Ma"!&'a) n!(!$a&'#% 1errocianuro de potasio al BCD de 1e?> 4olución testigo de 1eA> 6apel de filtro de B m) /ubos de ensayo de m) 6ipetas de B, A, y BC m)
4ulfocianuro de potasio al BD
4olución testigo
6laca de toque
/ubos de ensayo
:oteros
:radillas
P&#(!d''!n"#% 28-I2I8E4 :EE03)E4% El material debe estar escrupulosamente limpio !ediciones% se debe ser meticuloso al #acer las diluciones )a concentración del reactivo será conocida y constante. )a concentración del problema será conocida y disminuirá progresivamente. )os volúmenes de reactivo y problema serán los indicados en la técnica de reconocimiento. El tiempo que se tomará como límite máimo de reacción positiva será de dos minutos. -I)F2I8E4% 6ara cada analito se #arán diluciones sucesivas BGBC o BG según indique el docente, de forma de tener p. e$ a.5 B%B +soluc. original@ b.5 BGBC@ c.5 BGBCC@ BGBCCC@ etc. 0otular los tubos que contengan las distintas diluciones. /omar de cada uno de ellos el volumen adecuado, colocarlo en el soporte correspondiente, y agregar el reactivo de identificación según se indica en la técnica operatoria. !ezclar y leer dentro de los dos minutos. Fna vez determinada cual es la última dilución positiva, realizar a partir de ésta diluciónes intermedias +p. e$. al B%A y B%, de tal forma que si la última dilución positiva fue BGBCC se repetirá la reacción con estas últimas +BGACC y BGCC . B.5 Fe con Sulfocianuro de potasio: Fna gota de la solución a probar se mezcla en una placa para reacciones a la gota, con una solución de "42 al BD. 3parece un color ro$o mas o menos intenso en presencia de 1e+III. )a etracción con tributilamina y acetato de amilo da una sensibilidad mayor +)i=C.CHµg de 1e. )as sales de 2o, i, 2r y 2u reducen la sensibilidad de la prueba para el #ierro debido al color de sus iones o de sus productos de reacción con el sulfocianuro. 4in embargo, B.A µg de 1e pueden ser identificados en presencia de ?AC veces la cantidad de 2o o de 2r@ y C.CA µg de 1e en presencia de JC veces la cantidad de i o de 2o. A.5 Fe con Ferrocianuro de potasio: Esta prueba se puede efectuar colocando una gota de la solución por probar y una gota del reactivo sobre papel de filtro o sobre una placa para reaccione a la gota utilizando una concentración de ferrocianuro de potasio al BCD. 3parece un color azul. Esta reacción del azul de prusia +ferrocianuro férrico puede ser enmascarada o completamente impedida en presencia de grande proporciones de otras sales metálicas que dan precipitados coloreados con el ferrocianuro de potasio o que forman comple$os con el ión 1e+III, por e$. 1luoruros, oalatos, etc. 4i el color de la reacción es muy débil, ello puede deberse a una ba$a concentración e 1e en la muestra o a que la forma presente del #ierro sea ferrosa@ en este último caso, se oida previamente la gota
colocada en una placa de toque, con un cristal de persulfato potásico. )a aparición de un precipitado azul indica #ierro +en grandes cantidades. RESULTADS % Eprese los resultados de la
eperiencia mediante un cuadro tipo%
0eacción de identificación de........................... con ................ y soporte............. +B
+A
+?
+J
+
+
+B concentración del analito, epresada de manera decreciente, o tipo de dilución efectuada. +A (olumen utilizado +? 0esultado de la reacción +> o +5 +J 2oncentración límite epresada e gGml + )ímite de identificación epresada en gammas + 8bservaciones
PARTE B: REACTIVOS T!CNICAS DE AN"LISIS C#ALITATIVO $ IDENTI%ICACI&N DE CATIONES
Funda!n"#: 1rente a los catiónes 3l?> y 1e?>, el amoníaco actúa como reactivo general. 4i ambos están mezclados nos basaremos en el anfoterismo del 3l +8K? para separar dic#as especies. Mu!$"&a: 4olución desconocida que puede contener cationes aluminio, cationes férricos o ambos cationes en forma simultánea Ma"!&'a) n!(!$a&'#: 3moníaco A! amonio +solido a+8K B! 3cido acético C.A potasio C. 4olución testigo de 3l?> /ubos de centrífuga azul 6apel de tornasol ro$o 6laca de toque m) :radillas (aso de precipitado
3moníaco conc.
2loruro
de
0eactivo de alizarina 4 1errocianuro de potasio
K2l conc. 4ulfocianuro
de
4olución testigo de 1e?> 6apel de filtro
6apel de tornasol
(arilla de vidrio :oteros
Espátula 6ipetas de B, A,
8lla (idrio de relo$
!ec#ero 6inza de madera
P&#(!d''!n"#: En primer término #acer en la muestra problema, sin separaciones previas, el reconocimiento del 1e y 3l con el reactivo 3lizarina 4, como se describe mas adelante. 6aralelamente #acer ensayos testigo con el mismo reactivo, para enfrentarse con la complicación respectiva. En un tubo de centrífuga colocar Aml de muestra. /omar el pK con papel tornasol ro$o de la siguiente manera% tomar una gota de la solución a ensayar con una varilla y tomar un trocito de papel indicador colocando sobre papel blanco y limpio, y sobre vidrio de relo$. 8bservar el color.
4e agrega gota a gota amoníaco Am agitando luego de agregar a cada uno de ellas, se toma el pK del líquido #omogeneizado a cada paso #asta lograr un pK alcalino. 4e agregan algunos cristales de cloruro de amonio. 4e calienta suavemente a ba*o !aría, se raspan las paredes del tubo para favorecer la precipitación. Enfriar completamente el agua, o colocar el tubo ba$o c#orro de agua corriente, 2entrifugar, previo equilibrio de los tubos. 2omo resultado queda un sedimento &culote' en el fondo del tubo y un líquido sobrenadante. 4eparar este último trasvasándolo a otro tubo. (erificar precipitación completa agregando al sobrenadante una gota de amoníaco A!@ si precipita unir con el precipitado anterior. En caso contrario desec#arlo. )avar dos veces consecutivas el precipitado para lo cual se debe preparar un líquido de lavado de la siguiente constitución% * ) d! a+ua d!$"')ada , - +#"a$ d! a#n.a(# *M , (&'$"a)!$ d!
()#&u&# d! a#n'# El lavado consiste en agregar al culote aproimadamente B ml del líquido de lavado, agitar vigorosamente para resuspender el precipitado, calentar a ba*o de !aría, luego enfriar ba$o el c#orro de agua corriente, y finalmente centrifugar, y se descarta el sobrenadante. 0epetir el proceso de lavado descartando el sobrenadante. 3l precipitado se le agrega Bml de a8K B!. 3gitar con la varilla de modo de resuspender el precipitado. 2alentar a ba*o !aría, enfriar y luego centrifugar dos minutos. /ransferir el líquido y reservar el residuo. 3l tubo que contiene el sobrenadante se le agrega ácido acético diluido #asta llegar a acidez. 2omprobar con el papel tornasol. Reacciones de identificación:
En el sobrenadante se investigará tanto la presencia de aluminio como la de #ierro, para evaluar la perfección de la separación. !dentificación de aluminio%
En un papel de filtro de J J cm. como soporte, se coloca una gota de la solución problema, secar arrimando a una llama sin quemar y luego otra gota repitiendo la operación. 3gregar una gota de alizarina 4 sobre la anterior y eponerlos a los vapores de K? concentrado@ si se observa un color ro$o ladrillo se indica la presencia de aluminio. 6aralelamente se debe realizar un ensayo en blanco debido a que la alizarina tiene color propio. 4e realiza de manera similar al anterior, reemplazando la solución problema por agua destilada. En caso de duda lavar el papel de filtro que contiene la reacción de la muestra problema con 3cK C,A , a fin de arrastrar la alizarina libre.
!dentificación del Fe en la solución de Al : para determinar 1e en un medio con abundante aluminio, se
coloca en un tubo de ensayo dos gotas de la solución problema mas una gota de K2I C, más cuatro gotas de "42 C, . 2olor ro$o indica 1e !dentificación del Fe """ en el precipitado: 4obre
el precipitado se agrega gota a gota K2I conc. y se calienta a ba*o maría, #asta disolución. Enfriar y diluir con A ml de agua destilada. 4obre una placa de toque colocar una gota de la solución y agregar una gota de " J L1e+2M .El color azul indica 1e>>> 3l igual que en el caso de la identificación del aluminio, es conveniente realizar en cada casó una prueba testigo y una en blanco para comparar. Nota% 3demás de las indicaciones generales respecto a los informes, ya descrito con anterioridad, el informe del /6 debe incluir un cuadro a modo de resumen de los resultados obtenidos de las reacciones de identificación, tanto sobre la solución sin tratar, blanco, solución testigo y muestra tratada@ éste servirá de punto de partida para la elaboración de la conclusión.
Cu!$"'#na&'#: 4obre la eperiencia descripta se*alar% B.5 ombre de cada una de las técnicas aplicadas y propiedades usadas en la separación. A.5 Ecuaciones químicas de las diferentes reacciones involucradas. ?.5 N2uál es el reactivo generalO
J.5 4i se empleó un reactivo selectivo, Ncuál esO .5 0eactivos de identificación empleados. 5 1inalidad perseguida con el ensayo en blanco y con un ensayo testigo. H.5 4e*ale e$emplos de reacciones en las que se presenten interferencias positivas, negativas y de enmascaramiento.
