viernes, 13 de agosto de 2021

Análisis gravimétrico

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 El análisis gravimétrico es una técnica analítica basada en la medición de la masa de algún producto para determinar la relación en masa de un reactivo, y aunque la más famosa es la gravimetría de halosales, la técnica funciona con cualesquiera reacciones en la que generemos un producto insoluble al cual le medimos la masa.

Precipitado de cloruro de plata en un análisis gravimétrico simple.

Figura 12. Precipitado de cloruro de plata en un análisis gravimétrico simple.

Las halosales son sales formadas por cationes y halógenos, principalmente cloro y bromo, para medir una halosal soluble se emplea nitrato de plata para generar un precipitado gravimétricamente analizable, por ejemplo, el cloruro de sodio es una halosal soluble típica de cloro. La reacción global es de doble desplazamiento:

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El nitrato de plata soluble y por ende invisible en el tubo de ensayo, reacciona con una sal halógena, en este caso cloruro de sodio, el cual también es soluble o acuoso e invisible en un tubo de ensayo aparte. Cuando mezclamos el contenido de los dos tubos de ensayo se genera una reacción de doble desplazamiento. El ion nitrato de una carga negativa se va con el sodio de una positiva para formar nitrato de sodio acuoso y, por lo tanto, invisible, sin embargo, en el segundo desplazamiento el ion plata de una carga positiva se va con el anión cloruro de una negativa formando la sal plata y halógeno, cloruro de plata, esta sal es molecular aun cuando esta mezclada en agua, además es visible, pues al insolubilizarse los dos iones aparecen como de la nada formando un precipitado. La clave del análisis gravimétrico es medir la masa del precipitado de halogenuro de plata.

Calcular el porcentaje en masa del halógeno en la halosal.

El punto problemático es que desconocemos la identidad de la halosal presente.

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Todos los halógenos en compuestos binarios tienen un poder de enlace de 1, por lo que la cantidad de halógenos depende solo del metal asociado. Pero, no necesitamos conocer la estequiometría real de la situación, en este caso podemos modelar todo como dos reacciones de descomposición.

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De aquí en adelante llamaremos a (MXa) como (r) o reactivo clave, y (AgX) domo (p) o producto clave.

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Como nuestro objetivo es conocer el porcentaje en masa del halógeno, asumiendo que conocemos la masa experimental de la muestra, en realidad lo que deseamos saber es la masa del halógeno. Aquí nos podemos valer con que la masa del halógeno es igual en la semirreacción del halógeno y la semirreacción de la plata. Por ende, modelaremos para el cloruro de plata.

Deducción

En la sal de plata el subíndice del halógeno siempre es 1

Que usando la tercera ley de Avogadro puede pasar a moles.

Y usando la masa molar.

Despejamos la masa del halógeno

Dividimos a ambos lados entre la masa de la halosal.

Siendo el cociente (mX/mi) la fracción de masas de X.

Y al multiplicar por 100 y cambiar las identidades de (r) por el reactivo clave que es la halosal desconocida (MXa) y (p) por el haluro de plata correspondiente (AgX):

40.

Con lo cual hemos obtenido una expresión simplificada para hacer estequiometría sin términos estequiométricos.

 

Ejemplo 19. Una muestra de 0,7077 g de un compuesto iónico que contiene iones cloruro y un metal desconocido de valencia +1 (XCl) se disuelve en agua y se trata con un exceso de AgNO3. Si se forman 1,3602 g de precipitado de AgCl, ¿cuál es el porcentaje en masa de Cl en el compuesto original? YouTube.

Aplicamos la ecuación.

La masa molar del cloro es 35.45 g/mol, y la del cloruro de plata es 143.3 g/mol

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