Práctica gravimetría 2020-2021 PDF

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Práctica 2 de laboratorio de la asignatura de analisis quimico instrumental...

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Práctica 4 Determinación gravimétrica de níquel en aceros inoxidables. Introducción

Los aceros son aleaciones metálicas donde el componente principal es el hierro. Según la finalidad para la que estén destinados, se pueden encontrar cantidades variables de otros muchos elementos, como por ejemplo C, Mn, P, Si, S, y también Ni. El níquel puede determinarse mediante su precipitación con dimetilglioxima en medio amoniacal. La dimetilglioxima presenta gran interés como reactivo precipitante en análisis gravimétrico debido a su gran selectividad. H3C

C

N

OH

H3C

C

N

OH

Este reactivo, en medio ácido, sólo precipita al paladio, dando un precipitado de color amarillo, y en medio amoniacal sólo precipita al níquel, dando un precipitado de color rojo-rosado, cuya estructura es la siguiente: H O H3C

C

O

N

N

C

CH3

N

C

CH3

Ni H3C

C

N O

O H

Así, cada átomo de níquel se coordina con dos moléculas de dimetilglioxima a través de los átomos de nitrógeno. Además, uno de los grupos oxima de cada molécula de dimetilglioxima funciona como ácido, perdiendo un protón, de modo que se forma un complejo sin carga. El complejo adopta una estructura plana, posibilitándose la formación de puentes de hidrógeno internos entre los grupos oxima y oximato de las dos moléculas de dimetilglioxima, impidiendo así que se solvate con relativa facilidad, dando un compuesto muy poco soluble. Cabe indicar que la dimetilglioxima también forma complejos con otros metales, tales como cobalto y cinc, pero a diferencia que con níquel, no presentan una estructura plana, lo que posibilita que los grupos oxima y oximato puedan formar puentes de hidrógeno con moléculas de agua, con lo que son solubles. No obstante, el dimetilglioximato de Cu (II) es también plano, pero presenta una alta solubilidad intrínseca que lo hace soluble en agua. Una precaución a tener en cuenta es que al pH de precipitación (5-9) pueden precipitar otros elementos metálicos en forma de hidróxidos, tales como Fe(III), Al(III), Cr(III), etc., lo que puede evitarse mediante la adición de tartrato o citrato, que forman complejos solubles con estos metales. Otra precaución a considerar es que la dimetilglioxima es poco soluble en agua, pero es muy soluble en etanol, por lo que se utiliza en disolución al 1% en etanol. Por ello la precipitación debe realizarse con un exceso muy pequeño del reactivo, con el fin de que no coprecipite. Para obtener unos cristales de mayor tamaño y más fáciles de filtrar, lo usual es precipitar el níquel de una disolución ligeramente ácida muy caliente, añadiendo la dimetilglioxima seguida de un débil exceso de amoniaco. El dimetilglioximato de níquel cristaliza con dos moléculas de agua, que se pierde fácilmente a 110ºC.

Material Mechero Bunsen Trípode Rejillas 3 placas filtrantes 5 vasos de precipitados de 250 mL 1 matraz kitasatos 1 matraz aforado de 50 mL 1 probeta de 25 mL 1 tubo de ensayo

Reactivos Dimetilglioxima al 1% en etanol Ácido tartárico Ácido clorhídrico (conc) Ácido nítrico (conc) Amoníaco (conc) Nitrato de plata 1M

Procedimiento experimental 1. Se lavan los crisoles con HNO3 6 M previamente preparado y después con agua desionizada; a continuación se dejan secar en la estufa a 110-120ºC; tras dejar enfriar a temperatura ambiente (en desecador) se pesan. 2. Se toman 3 alícuotas de 10.0 ml de la disolución problema, se trasvasan a sendos vasos de precipitados de 500 ml y se diluyen a unos 200 ml (video 1) 3. A cada una de ellas se le añade 1 g de ácido tartárico, agitando hasta disolución total; se añaden a continuación 10 ml de HCl 1 M y se calienta en la placa calefactora a 70 – 80 ºC, cubriendo con un vidrio de reloj (video 2) 4. Se añaden entonces 20 ml de disolución etanólica de dimetilglioxima al 1% y 25 ml de amoníaco 1 M, lentamente y agitando (comprobar que la disolución es ligeramente básica en este momento y que huele a amoníaco) (video 3 ) 5. Se deja en digestión durante una hora en la placa calefactora, cubriendo con un vidrio de reloj; finalmente, se deja enfriar y se filtra la disolución a través del crisol de vidrio sinterizado, lavando con agua tibia hasta que el filtrado dé resultado negativo en el ensayo de cloruros, que se describe a continuación (video 4). 6. Para efectuar el ensayo de cloruros se debe desconectar el vacío, sacar el embudo del kitasatos, recoger la gota pendiente de la caña del embudo en un vidrio de reloj, añadirle una gota de HNO3 2 M y una gota de AgNO3 0.1 M; la aparición de un precipitado blanco de AgCl significa que la operación de lavado no se ha completado todavía, y hay que seguir lavando el precipitado; si el resultado del ensayo de cloruros es negativo (no se forma precipitado), se considera que el lavado ha sido completo y no hay que lavar más. (video 5) 7. Se seca a 110 – 120ºC, se deja enfriar en desecador y se pesa; el contenido de níquel se calcula en base al peso del precipitado obtenido. Al terminar el análisis, los crisoles deben dejarse a remojo en HNO3 6 M.

Relación de videos

(compartidos por el Grupo de Investigación de Análisis Químico Aplicado (AQuiA), Dpto Química Analítica, Nutrición y Bromatología, Universidad de Alicante): Video 1

https://youtu.be/hcUkhCVmezA

Video 2

https://youtu.be/qFoW6YMmEcQ

Video 3

https://youtu.be/bidck5PpUs8

Video 4

https://youtu.be/K5xEOmS40xk

Video 5

https://youtu.be/HB_Adu4ahyg

Cuestiones 1.- ¿Por qué razón el dimetilglioximato de níquel es insoluble y los de otros metales no? 2.- La adición de dimetilglioxima se realiza sobre la disolución ligeramente ácida. ¿Por qué se opera de este modo, si es necesario un medio básico para que se produzca la precipitación? 3.- ¿Por qué es importante el control del exceso de dimetilglioxima añadido? 4.- ¿Por qué es necesaria la adición de ácido tartárico para llevar a cabo esta determinación? Bibliografía 1.- Bermejo, F. y col., Química Analítica General Cuantitativa e Instrumental (Vol. 1), 7ª ed., Paraninfo, 1991, pág. 345. 2.- Kolthoff, I.M. y col., Análisis Químico Cuantitativo, 4ª ed., McGraw-Hill, 1989, pp 609. 3.- Harris, D.C., Análisis Químico Cuantitativo, 3ª ed., Reverté, 2007, pp. 689.

HOJA DE CÁLCULOS Peso de los crisoles Número crisol

Peso vacío (g)

Peso lleno (g)

Contenido en níquel Número crisol

[Ni2+]  s (M) D.S.R. (%)

Peso precipitado (g)

[Ni2+] (M)...