Universidad Centroccidental Programa de Ingeniería Agroindustrial “Lisandro Alvarado” Decanato de Agronomía Programa de Ingeniería Agroindustrial Unidad II: Principios del Análisis Gravimétrico Química Analítica Instrumental

Formación de Precipitados ¿ Que es un precipitado ? Es un compuesto o complejo sólido insoluble o muy poco soluble, formado por la fuerte atracción entre aniones y cationes en el seno de una solución, que una vez unidos se separan de las misma, formando así una solución heterogénea A+n B−m A+n B−m mA+n nB−m + Am Bn (s) Am Bn (s)

Formación de Precipitados ¿ Cuándo se forma un precipitado ? Producto Iónico Const. de Producto de solubilidad (Kps) Es el producto de las [ ]t de los iones que constituyen a el precipitado en un instante (t) fuera del equilibrio, elevadas éstas a sus respectivos coeficientes estequiométricos: Es el producto de las [ ]e en el equilibrio de los iones que constituyen a el precipitado, elevadas éstas a sus respectivos coeficientes estequiométricos: Ag+ + Cl− AgCl(s) Ag+ + Cl− AgCl(s) P.I = [ Ag+]1t . [ Cl−]1t Kps = [ Ag+]1e . [ Cl−]1e

Formación de Precipitados ¿ Cuándo se forma un precipitado ? Const. de Producto de solubilidad (Kps) Producto Iónico Ag+ + Cl− AgCl(s) P.I = [ Ag+]1t . [ Cl−]1t Kps = [ Ag+]1e . [ Cl−]1e P.I = 1,9 x 10−10 Kps = 1,8 x 10−10 >

Formación de Precipitados ¡ Soluciones y precipitados ! Const. de Producto de solubilidad (Kps) Producto Iónico P.I = 1,9 x 10−10 Kps = 1,8 x 10−10 > P.I = 1,8 x 10−10 Kps = 1,8 x 10−10 = P.I = 1,7 x 10−10 Kps = 1,8 x 10−10 < (Sol. Insaturadas) …… (Sol. Saturadas) …… (Sol. Sobresaturadas) … Ej.: Ag+ + Cl− AgCl(s) P.I = [ Ag+]1t . [ Cl−]1t Kps = [ Ag+]1e . [ Cl−]1e

Formación de Precipitados ¿ Cuándo se forma un precipitado ? Const. de Producto de solubilidad (Kps) Producto Iónico P.I = 1,9 x 10−10 Kps = 1,8 x 10−10 > (Sol. Sobresaturadas) … Ag+ Cl− AgCl(s)

Formación de Precipitados ¿ Cómo se forma un precipitado ? Procesos Fundamentales Nucleación Crecimiento de Partículas Consiste en la unión de pocos iones, átomos o moléculas para formar u sólido estable llamado núcleo. Algunas veces esto ocurre sobre la superficie de contaminantes sólidos. nA+ + nB− (AB)n Competencia Crecerán los núcleos ya existentes, y obtendremos una “suspensión cristalina” que precipitará A+ + B− + (AB)n (AB)n+1 Se formaran nuevos núcleos y se obtendrá una “suspensión coloidal”

Sobresaturación Relativa (SR) Formación de Precipitados ¿ Factores que determinan el tamaño de partícula ? Nucleación Crecimiento de Partículas Procesos Fundamentales SR = Q − S S Q, concentración de soluto en un momento dado. S, solubilidad del soluto en el equilibrio. Q − S, sobresaturación de la sol. en el momento en que ocurre la precipitación. Sobresaturación Relativa (SR) Propiedad físico-química SR es grande SR es pequeña

Formación de Precipitados ¿ Factores que determinan el tamaño de partícula ? Sobresaturación Relativa (SR) – P. Von Weimann Solubilidad 1 Temperatura 2 Conc. React. 3 Veloc. Mezcla 4 Tipo de precipitado formado Función del Tamaño Partícula Cristalina (Tamaño P. > 1x10−6cm) Partícula Coloidal (Tamaño P. < 1x10−6cm)

Formación de Precipitados ¿ Cómo mejoramos el tamaño de una partícula ? “En líneas generales el tamaño de una partícula puede aumentarse si disminuimos la SR” 1 Solubilidad 2 Temperatura 3 Conc. React. 4 Veloc. Mezcla Adición lenta Rx. Empleando sol. diluidas Precipitando a temperaturas elevadas Llevando a cabo la precipitación en un medio donde la solubilidad sea elevada. P. Ej.: pH

Características de los precipitados Precipitados Cristalinos Los precipitados cristalinos están constituidos por partículas que poseen diametros superiores a 1x10−6 cm., y se forman por lo general a partir de compuestos con elevada solubilidad (elevado valor de Kps). Estas partículas cristalinas se caracterizan por tener un área de superficie específica pequeña (menor que las partículas coloidales). Los precipitados cristalinos se filtran y purifican más fácilmente que los precipitados coloidales.

Características de los precipitados Precipitados Coloidales Los precipitados coloidales están constituidos por partículas que poseen diametros inferiores a 1x10−6 cm., y se forman por lo general a partir de compuestos con baja solubilidad (bajo valor de Kps). Estas partículas coloidales “coaguladas” se caracterizan por tener un área de superficie específica muy grande (mayor que las partículas cristalinas). Poseen una densidad menor que los sólidos cristalinos, son de apariencia amorfa y de naturaleza porosa. Los precipitados coloidales presentan gran dificultad para su filtración y purifican.

Fenómenos de coagulación y peptización Suspensiones Coloidales (Propiedad de las Part. coloidales) D < 1x10−5 cm

Fenómenos de coagulación y peptización Suspensiones Coloidales Bajo ciertas Condiciones Coagulación o Agregación D < 1x10−6 cm Precipitados coloidales de mayor dimensión que pueden ser filtrados con mayor facilidad (Muy importante)

Fenómenos de coagulación y peptización Suspensiones Coloidales Coagular o Agregarse “El mecanismo de coagulación o agregación de las partículas coloidales presupone una disminución de la fuerzas repulsivas que mantienen a las partículas en suspensión” Condiciones 1.- Temperatura Aumentando la temperatura + agit. 2.- Adición de electrolito Electrolito de igual carga que la capa contra-ion. 3.- Agitación Video

Propiedades y características Suspensiones Coloidales (Propiedad de las Sol. coloidales) 1.- Son soluciones heterogéneas constituidas por un sólido disperso en forma de agregado iónico o molecular. 2.- Las partículas coloidales no disueltas no cambian las propiedades del líquido. 3.- Las soluciones coloidales presentan efecto Tyndall.

Fenómenos de Peptización Precipitados Coloidales Coagular o Agregarse Peptizar “La peptización es el proceso a través del cual las partículas coloidales coaguladas o agregadas, vuelven a su estado de dispersión” Condiciones 1.- Lavado con H2O para provocarla (diluye y arrastra electrolito) 2.- Lavado con electrolito para evitarla

Factores que afectan la solubilidad de los precipitados Temperatura AgCl(s) Naturaleza del solvente Efecto del ion común Efecto del ion no común AgCl(s) Efecto del pH

Factores que afectan la solubilidad de los precipitados Temperatura El grado de solubilidad de un precipitado viene determinado por la magnitud de su Kps. ΔH < o > 0 Naturaleza del solvente La solubilidad del precipitado dependerá de la polaridad del solvente empleado y en algunos casos de una posible capa protectora del solvente.

Factores que afectan la solubilidad de los precipitados Efecto del ion común Efecto del ion no común o efecto salino Este efecto puede explicarse a través del principio de Le chatelier, por ejemplo: Ba+2 + 2 IO3− Ba(IO3)2 (s) Kps = 1,57x10−9 = [ Ba+2]e . [ IO3−]2e Este efecto guarda relación con la fuerza iónica de la solución (μ = ½ (C1Z12 + C2Z22 + …+CnZn2)) y la actividad de los iones en solución. a1 = [C1]. f1

Factores que afectan la solubilidad de los precipitados Este parámetro afecta a todos aquellos precipitados cuyos especies en equilibrio tienden a reaccionar con los H+ u OH− presentes en el medio donde se lleva a cabo la precipitación. Efecto del pH Kps = [ Ba+2]e . [ CrO4=]e 2 CrO4= + 2H+ Cr2O7= + H2O 2 BaCrO4(s) + 2H+ 2Ba+2 + Cr2O7= + H2O

¡Gracias!

Fenómenos de coagulación y peptización Partícula Coloidales Capa contra-ion NO3− H+ Capa absorbida Ag+ Cl−

Efecto Tyndall Video