E.A.P. de Ingeniera AgroindustrialMtodos de Anlisis AgroindustrialesUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PER

FACULTAD DE INGENIERA Y CIENCIAS HUMANAS

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA AGROINDUSTRIAL

MANUAL DE MTODOS DE ANLISIS AGROINDUSTRIALES

Ing. Edson Hilmer JULCA MARCELO

Junn Per 2014

INTRODUCCIN

Los Mtodos de Anlisis Agroindustriales y la Qumica son disciplinas muy amplias que se basan en los principios de la fisicoqumica, qumica orgnica, biologa y qumica analtica. Los avances en estas ciencias realizados en los siglos XIX y XX han tenido un efecto importante en la comprensin de muchos aspectos de la ciencia y tecnologa de alimentos y han sido decisivos en el mejoramiento de la cantidad, calidad y disponibilidad del suministro de alimentos a nivel mundial.

Los Mtodos de Anlisis Agroindustriales es la disciplina que se ocupa del desarrollo, uso y estudio de los procedimientos analticos para evaluar las caractersticas de alimentos y de sus componentes. Esta informacin es crtica para el entendimiento de los factores que determinan las propiedades de los alimentos, as como la habilidad para producir alimentos que sean consistentemente seguros, nutritivos y deseables para el consumidor.

Existen un nmero considerable de tcnicas analticas para determinar una propiedad particular del alimento. De ah que es necesario seleccionar la ms apropiada para la aplicacin especfica. La tcnica seleccionada depender de la propiedad que sea medida, del tipo de alimento a analizar y la razn de llevar a cabo el anlisis.

Las determinaciones que se realizan ms frecuentemente para conocer la composicin de los alimentos incluyen la determinacin de humedad, cenizas, extracto etreo (grasa cruda), protena total, fibra y carbohidratos asimilables, en un protocolo conocido como Anlisis Proximal. As mismo, dependiendo del objetivo del anlisis, resultan importantes las determinaciones relacionadas con la caracterizacin de algn grupo de nutrientes en particular, tal es el caso del anlisis de carbohidratos en el que se podra considerar la diferenciacin de los que presentan poder reductor, del contenido total. En el mismo sentido se podran analizar las protenas solubles o considerar la caracterizacin de los lpidos extrados de un alimento.

El objetivo de este documento es revisar los principios bsicos de los procedimientos comnmente empleados para el anlisis de los alimentos y establecer las principales ventajas y desventajas.

Este documento tiene sus inicios para la asignatura de Los Mtodos de Anlisis Agroindustriales de la carrera profesional de Ingeniera Agroindustrial de la Facultad de Ingeniera y Ciencias Humanas, de la Universidad Nacional del Centro del Per, con duracin de un semestre. Se hace hincapi en la comprensin de los principios qumicos y analticos fundamentales en que se basan las relaciones entre la composicin de los alimentos y algunas de sus propiedades funcionales y nutricionales. Adems se introducen diversas tcnicas de laboratorio que son comunes en la investigacin bsica y aplicada en qumica y anlisis de alimentos.

Una vez revisados los conceptos tericos de los procedimientos, en la primera parte del documento, se presentan los procedimientos detallados y por ltimo un condensado con la preparacin de algunas soluciones de importantes para el adecuado desarrollo e las experiencias experimentales.

A cada gota de optimismos un cielo de esperanza y gratitud

El Autor.

PRESENTACIN

Los experimentos formulados en el presente manual de prcticas de Mtodos de Anlisis Agroindustriales son formulados con el objetivo de guiar al estudiante de la Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Agroindustrial. En la preparacin de una clase de laboratorio, el estudiante va a encontrar dos puntos de importancia para entender los experimentos a realizar:

1. Cul es el propsito del experimento y 2. Cules son los principios cuantitativos involucrados o como los clculos deben ser realizados.

Con estas dos herramientas el estudiante debe ser capaz de entender y discutir los resultados de una prctica determinada. Para poder realizar estos dos puntos durante el semestre, el estudiante requiere conocer el laboratorio, las normas de seguridad en este, como tomar notas sobre los experimentos a realizar y los resultados de estos experimentos y como elaborar un reporte de los resultados obtenidos, lo que se expresa en los siguientes objetivos:

1. Aprender los pasos bsicos para la elaboracin del reporte de prctica.2. Conocer las normas de seguridad necesarias para el trabajo en el laboratorio.3. Aprender las normas bsicas en el manejo de reactivos en el laboratorio.4. La realizacin de experimentos que permitan comprender leyes y principios de la qumica, aplicados y orientados a la transformacin de la parte alimentaria y no alimentaria.5. Del mismo modo el presente manual promueve la investigacin al estudiante que hace entender como un conjunto sistematizado de conocimientos, sobre la realidad observada, que se obtienen aplicando un sinfn de mtodos. El fin esencial de la Universidad y de los universitarios es la investigacin y por ello que hago un hincapi en el tema.

Aprovecho la oportunidad para expresar mi ms sincero agradecimiento a la Faculta de Ingeniera y Ciencias Humanas de la Universidad Nacional del Centro del Per, a los estudiantes de la Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Agroindustrial.

El Autor.

CAPITULO IMUESTREO

1.1. CONSIDERACIONES PARA LA TOMA Y PREPARACION DE MUESTRASCon el fin de evitar que se produzcan errores ajenos a la eficacia y exactitud del analista, hay que seguir los procedimientos correctos en la toma de muestras. Con frecuencia esto escapa al control del qumico, pero los procedimientos en cuestin pueden aplicarse una vez que se recibe la muestra bruta en el laboratorio. La muestra debe ser lo ms representativa del lote que se va a analizar y la porcin que se pesa para efectuar las diferentes determinaciones debe ser una fraccin exacta del producto total.

En anlisis bromatolgico, los resultados analticos pueden variar entre lmites ms amplios comparados con los dems casos de anlisis cuantitativos (anlisis de medicamentos, anlisis industriales diversos, etc.), esto es debido a la enorme variacin existente en la composicin de las diferentes partes constitutivas de una muestra de alimentos: Las frutas y vegetales varan su contenido de azcares, cidos y agua, dependiendo de la cantidad de luz durante el periodo de crecimiento, del suelo, del clima, del grado de maduracin y de las condiciones de almacenamiento y su duracin.

Las carnes varan en su composicin especialmente en el contenido de grasa; cuantitativamente ellas tienen la misma composicin, variando principalmente segn la edad del animal (tratndose de una misma especie).

Algunos nutrientes de los alimentos varan ms que otros: el contenido de carbohidratos, grasas y protenas de los alimentos vegetales es ms constante que el de los alimentos minerales.

Adems de las variaciones anotadas debidas a la naturaleza misma del alimento, hay que tener en cuenta las resultantes de su preparacin, cuando se trata de alimentos elaborados: Varios azucares pueden introducirse en los alimentos enlatados, en los alimentos endulzados o bien como preservativo de las frutas (frutas en su jugo o cristalizadas).

La sal se agrega en cantidades variables en la preparacin de encurtidos a los alimentos enlatados, etc.

Fuera de lo anotado en cuanto a la variacin de las sustancias constituyentes del alimento, hay que tener en cuenta, la anatoma y fisiologa de las diferentes partes del alimento vegetal o animal, algunos constituyentes pueden localizarse en un rea especial del vegetal: Los aceites esenciales de los ctricos se localizan especialmente en las clulas situadas en la capa amarilla.

Los pigmentos de las antocianinas de ciertas uvas se localizan en las clulas del epitelio

Es decir, para que una muestra resulte representativa es necesario conocer la estructura y la composicin del alimento que se analiza.

En resumen, los errores que ms se cometen al tomar la muestra son: Descuido o negligencia en la seleccin de las porciones escogidas al azar para que estas sean representativas de toda la sustancia. Esto se debe principalmente a negligencia del analista y se considera un error de operacin.

Cambio en la composicin de la sustancia durante el perodo en que se debe tomar la muestra, prdida o absorcin de humedad, prdida de constituyentes voltiles, descomposicin debido a la accin enzimtica. Dificultad para obtener una muestra representativa debido a la imposibilidad para controlar la variacin de la muestra: separacin de cristales de azcar en las melazas y jarabes concentrados, la separacin de crmor trtaro en el jugo de uvas, etc.

La preparacin de una muestra para anlisis significa una disminucin cuantitativa de ella, la reduccin en el tamao de la partcula, as como tambin el proceso de mezclado de las diferentes partes que constituyen la muestra con el fin de obtener una sustancia homognea. A continuacin se describe la forma de preparar las muestras en alimentos con diferente consistencia: Alimentos hmedos: Como es el caso de los productos crnicos y de pescado, se pican en una batidora mecnica y despus se mezclan en un mortero. Este proceso es conveniente repetirlo al menos durante dos ocasiones antes de pasar la mezcla a un recipiente cerrado que debe conservarse refrigerado.

Alimentos lquidos: Se pueden homogenizar fcilmente por medio de la agitacin, empleando una licuadora a fin de tener una muestra lo ms representativa posible.

Alimentos secos: Se deben pasar a travs de un molino ajustable, manual o mecnico, y despus mezclarlo en un mortero. En algunas ocasiones es conveniente pasar la harina macerada a travs de un tamiz de tamao de malla adecuado

Alimentos Duros: Como por ejemplo el chocolate, tienen que rallarse.

Alimentos embebidos en lquidos: En particular los que contienen frutas y vegetales en trozos, se separan del lquido y se tratan en una licuadora de alta velocidad. Aparte se puede analizar el lquido en el que estaban embebidos.

Alimentos en estado coloidal: Especialmente los que contienen frutas y vegetales, se homogenizan mejor con una batidora de alta velocidad teniendo precaucin de que el batido no vaya a originar separacin de la grasa como en las cremas de ensalada o las cremas de sopa.

Las emulsiones grasas: Como la mantequilla o la margarina se calientan a 35 C en un recipiente con tapa de rosca y se agitan. Los aceites que no estn claros se deben calentar ligeramente (a veces la estearina se separa al enfriar). Por otra parte, la muestra caliente se filtra. Las grasas se filtran despus de fundirlas, los antioxidantes presentes se pueden perder si se filtra la muestra a temperatura demasiado alta.

Las muestras a granel de materiales granulares o pulverulentos: Se realiza por cuarteo, segn el siguiente procedimiento: Se depositan los grnulos o polvo sobre una gran hoja de papel y se mezcla con una esptula. Se traza una cruz sobre el montn de material apilado y luego se eliminan dos de los segmentos opuestos y se vuelven a introducir en el paquete original. Se contina este procedimiento hasta que quede una muestra de unos 250 gramos que se transfiere a un frasco de muestras y se tapa hermticamente.

Figura: Preparacin de muestras por cuarteo. La muestra pulverizada se extiende formando un cuadrado que se divide en otros 4 cuadros. Los cuartos B y C se rechazan, los cuartos A y D se mezclan para dar II. En las figuras II y III, los cuartos E, H, J y K sern rechazados; I y L sern la muestra a analizar.1.2. CONSERVACION DE LAS MUESTRASSi una vez que la muestra ha sido preparada adecuadamente, no es posible realizar el anlisis en el mismo da, es preciso evitar los cambios en su composicin, para ello es necesario conservarla adecuadamente. Existen tres clases de cambios en los alimentos con el transcurso del tiempo:1. Evaporacin o absorcin de humedad, evaporacin de otros constituyentes voltiles, oxidacin debida al aire.

2. Cambios en la composicin de las muestras debido a la accin de las enzimas hidrolticas.

3. Cambios debido a la accin de los microorganismos.

La evaporacin se evita guardando las muestras preparadas en recipientes de vidrio provistos de tapn esmerilado; los cambios producidos por la accin de las enzimas son tan rpidos, que la determinacin de ciertos nutrientes en especial de azucares reductores en presencia de sacarosa y de invertasa es necesario efectuarla inmediatamente despus de procesada la muestra. De no ser as, se debe introducir la muestra en alcohol caliente para almacenarla a una temperatura inferior a 0C. Se ha encontrado, que la accin enzimtica no puede evitarse completamente por congelacin de los vegetales, incluso las bajas temperaturas tienen como consecuencia rompimiento de tejido vegetal ya que los cristales de agua congelada actan como finas navajas que pueden producir dao celular. Es aconsejable entonces hacer un calentamiento previo (80C por 1 min.) de la muestra antes de la congelacin.

La accin de los microorganismos depende de la cantidad y calidad de los nutrientes presentes en el alimento, de la cantidad de agua y del pH (presencia de cido tartrico, cido actico, cido benzoico) del medio. Por esta razn para conservar la muestra adecuadamente, existen mtodos qumicos (utilizacin de preservativos) y mtodos fsicos (bajas temperaturas, desecacin). Los preservativos qumicos a emplear dependen de la naturaleza del anlisis que se va a efectuar, los ms empleados son: salicilato de sodio, benzoato de sodio, ambos en la proporcin de 0,1% completamente disueltos y mezclados con las muestras; el acetato de plomo y el formol, en leche, semillas oleaginosas y frutas. Las soluciones azucaradas pueden conservarse durante un tiempo relativamente corto, agregndoles tolueno o timol los cuales no interfieren en la determinacin analtica de los azcares.

Para las muestras se utilizan frascos de vidrio o de polietileno, bien limpios y secos, prestando especial atencin a la tapadera por el agua que se puede quedar retenida en el enroscado. Se conservan si es posible en envases esterilizados, cerrados hermticamente a una temperatura de 4C.

La muestra se debe etiquetar de una forma clara y garantizando que la informacin que tiene la etiqueta no se pierda. La rotulacin debe contener al menos los siguientes datos: Producto en elaboracin Fecha Hora en que se toma la muestra Aspecto externo al momento del muestreo Mencionar el tratamiento del producto recibido (Ej. una esterilizacin a 121 C durante 20 C).

Las muestras deben analizarse lo ms rpidamente posible, para evitar alteraciones. En el laboratorio se realizan primero los anlisis fsicos y luego los anlisis qumicos.

Cuando se realizan anlisis a productos terminados se deben seguir los siguientes pasos:1. Inspeccionar detalladamente el producto, su envase o empaque, rotulado, etc. (Esta etapa es fundamental cuando se buscan adulteraciones o alteraciones del producto).

2. Recolectar toda la informacin pertinente sobre el producto y en el reporte de laboratorio se debe declarar esta informacin:a. Nombre del producto.b. Fabricante o productor.c. Direccin de la fbrica.d. Registro sanitario.e. Numero del lote.f. Fecha de fabricacin y fecha de vencimiento.g. Otras observaciones que aparezcan en la etiqueta del producto.

1.3. GUIA DE PREPARACIN Y TRATAMIENTO DE ALGUNAS MUESTRAS ALIMENTICIAS1.3.1. Grasas y aceitesPara las determinaciones de impurezas, agua y materias voltiles e insaponificable, se debe agitar enrgicamente la muestra para homogenizarla lo mejor posible antes de la toma de muestra para el ensayo. Para el resto de anlisis de una sustancia grasa es necesario eliminar las impurezas grandes y el agua que pueda contener, por lo tanto, si la muestra no est completamente limpia, se le deja en reposo durante un tiempo en estufa a 50 C hasta que se clarifique si es lquida y para que funda completamente si es slida; recin entonces se filtra por papel (manteniendo la Temperatura a 50 C) una o ms veces evitando dejar caer el agua que pudiera existir debajo de la grasa. Colocar la muestra en un recipiente con tapa y guardarla en un sitio fresco, protegida de la luz y del aire.

Para todas las determinaciones, antes de realizar la toma de muestra para el ensayo, sta debe agitarse como medida de precaucin. Si es slida, fundir a una temperatura 10 C por encima del punto de fusin y proceder como se indica en la primera parte.

1.3.2. Leche, crema, leches fermentadas y otros productos lquidosAntes de tomar porciones para el anlisis, llevar la muestra a aproximadamente 20 C y mezclar por trasvase a otro recipiente limpio, repitiendo la operacin hasta asegurar una muestra homognea. Si no han desaparecido los grumos de crema, calentar la muestra en bao de agua hasta casi 38 C, mezclar y luego enfriar a 15-20 C. Para cualquier determinacin debe llevarse la muestra a sa temperatura antes de pipetear. Los grandes volmenes se agitan, procurando que no se incorpore aire al producto.

1.3.3. QuesoSe elimina la corteza y se toman varias muestras con un sacabocados.

1.3.4. MantequillaSe inserta diagonalmente un sacabocado en el bloque de sta, luego se calienta a 35 C en un recipiente con tapa rosca y se agita.

1.3.5. Frutas hortalizas y sus productosLa preparacin de las muestras difiere del tipo de anlisis que se va a realizar. Si se trabaja nicamente con el jugo del limn o de la naranja para determinar su contenido de vitamina C, por ejemplo, es necesario extraerlo de la fruta. Si se va a analizar una muestra de pltano, es necesario separarlo de la cscara, molerlo, secarlo, pulverizarlo y envasar la harina obtenida en un frasco hermtico, determinando previamente la humedad. En la mayora de los casos, hay que determinar primero el contenido de agua y proceder luego a los dems anlisis. El tipo de anlisis que se debe aplicar a una sustancia vegetal depende, al igual que para otras muestras, de la finalidad de sus resultados.

Para la determinacin de agua se requieren cuidados especiales, debido a las prdidas que sufre el material desde el lugar de la recoleccin hasta cuando llega al laboratorio. Para evitar los errores consiguientes, es indispensable pesar la muestra en el sitio donde se toma, anotando el peso obtenido y empacarla para su transporte en una bolsa de un material adecuado, por ejemplo de polietileno. Volverla a pesar al llegar al laboratorio y anotar la prdida de peso que haya podido sufrir. Desecarla a baja temperatura (40-60 C) en una estufa de aire durante unas seis horas.

Pasarla a una bolsa de polietileno y dejarla enfriar. Pesarla y anotar la prdida de peso, moler la muestra en un molino de martillo, teniendo cuidado que no se produzca recalentamiento y pasarla por un tamiz y volverla a pasar por el mismo. Terminar la determinacin de la humedad sobre una cantidad de muestra pulverizada, exactamente pesada, alrededor de 5 g, secndola en la estufa a 90-95 C hasta peso constante. Sumar todas las prdidas de peso obtenidas, relacionndolas a ciento, para obtener el dato de agua en el producto vegetal.

El residuo pulverizado y bien mezclado se reduce por cuarteo, si es el caso, a unos 100 g y se envasa en frascos bocales hermticos, para el anlisis prximo y de contenido mineral.

1.3.6. Jugos de frutasEn la mayor parte de los casos el tamao y el mtodo de muestreo no los controla el analista. Lo que ste debe decidir es si ha de usar toda la muestra o una parte de la misma, reservando el resto para comprobaciones u otros fines. Habitualmente el inspector o la persona que enva la muestra al laboratorio la divide en dos porciones: una la enva al analista y guarda la otra.

Jugo procesado: Mzclese la muestra por agitacin del recipiente a mano y a menos que se indique lo contrario, fltrese a travs de algodn absorbente u otro filtro rpido.

1.3.7. Mermeladas y jaleasRemover el empaque un tercio del centro del material que se va a analizar, trasladarlo a una licuadora u otro mezclador apropiado y mezclar durante 1 2 minutos. Tomar las porciones de anlisis en tal forma que se tome una muestra representativa de toda la sustancia, evitando tomar demasiadas semillas o partculas que se haya separado por flotacin.

1.3.8. Miel de abejasLas mieles que presentan cristalizacin de azcares (granulacin) deben homogenizarse, introduciendo el envase en un bao de agua a 60 C. Agitar hasta disolucin de los cristales, enfriar y tomar la porcin para el anlisis. Si no se observa granulacin basta agitar con una varilla.

1.3.9. FarinceasSe pulveriza la muestra hasta que pase por un tamiz No.20 y se guarda en un frasco tapado.

1.3.10. PanCortar una porcin de aproximadamente 200g en rebanadas de 5mm de espesor, desmenuzar, mezclar y almacenar inmediatamente en una bolsa de plstico o en un frasco de vidrio bien tapado.

1.3.11. HarinasLa muestra que va a utilizar para anlisis debe ser representativa del lote, para que los resultados obtenidos tengan validez. Con este fin tomar porciones de las partes perifricas y centrales de los sacos, mezclar bien y hacer un cuarteo para reducir la muestra a unos 200 g. Guardar en frasco seco y bien tapado.

1.3.12. Pastas alimenticiasSe utilizar para estos ensayos la muestra tal cual se presenta en el mercado. Observar su apariencia y anotar si se ve partida o entera. Triturar mediante un mortero o molino, aproximadamente 100 g de muestra y almacenar la harina obtenida en un frasco seco y bien tapado.

1.3.13. Productos crnicos procesadosEl tamao de la muestra a analizar debe determinarse de acuerdo al tamao del lote y del peso en gramos de la unidad del mismo aplicando mtodos estadsticos. A la muestra para anlisis se le retiran las envolturas artificiales si las tiene, tanto la exterior como la interior. Se utiliza una muestra representativa de por lo menos 200 g. La muestra se homogeniza pasndola cuantas veces sea necesario por el picador de carne (tamao de laboratorio) y mezclndola. Se guarda en un recipiente hermtico y cerrado en el refrigerador, el cual debe estar a una temperatura entre 0 y 5 C. La muestra se analiza lo antes posible pero en todos los casos dentro de las 24 horas siguientes.

1.3.14. VinosSi la muestra se toma en la fbrica, es necesario mezclar bien el lquido en el recipiente (toneles de muchos hectolitros) y extraerlo con ayuda de un sifn a alturas diferentes, uniendo despus las porciones tomadas y homogenizando bien la muestra final, que puede ser 750 mL a 1 L y envasndola en un recipiente hermtico. Las recomendaciones anteriores son necesarias, pues en el tonel se forman estratificaciones que pueden variar de peso especfico y de graduacin alcohlica: si se desea obtener una muestra nica del producto repartido en diversos recipientes, se toman muestras separadas de cada uno siguiendo las instrucciones anteriores y cuidando que sean proporcionales a los respectivos contenidos; luego se mezclan bien. La muestra final para el anlisis debe ser, por lo menos, de 750 mL (1 botella).

1.3.15. MaltaMoler 250 g de muestra en tal forma que el 90% de los granos pasen por tamiz ICONTEC No.30 (595 m). Se mezclan bien y se guardan en frasco de boca ancha, bien tapado.

1.3.16. CervezaPasar 500 mL de la muestra a un erlenmeyer de 1 dm3 y dejar en bao de agua a 20 C. Descarbonatar por agitacin suave al principio y vigorosa despus, hasta que no se observe desprendimiento de gas. Si es necesario filtrar para retirar las materias en suspensin y la espuma, cubrir el embudo con un vidrio de reloj para reducir las prdidas por evaporacin.

1.3.17. Bebidas y concentrados no alcohlicosSi la bebida es carbonatada se enfra antes de abrir; se transvasa repetidamente entre dos vasos de precipitados para expulsar el CO2 antes de proceder al anlisis. Si lo que ha de examinarse es una bebida en polvo, se pesa la muestra deshidratada y se diluye luego de acuerdo con las instrucciones de la etiqueta para producir la bebida acabada. Los resultados se expresan sobre producto seco o sobre bebida acabada, segn las circunstancias.

CAPITULO IIMTODOS GRAVIMTRICOS DE ANLISIS QUMICO

El anlisis gravimtrico est basado en la Ley de las proporciones definidas, que establece que, en cualquier compuesto puro, las proporciones en peso de los elementos constituyentes siempre son las mismas, y en la Ley de la consistencia de la composicin, que establece que las masas de los elementos que toman parte en un cambio qumico muestran una relacin definida e invariable entre s.

El anlisis gravimtrico consiste en determinar la cantidad proporcionada de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren y convirtiendo el constituyente o componente deseado en un compuesto de composicin definida, que sea susceptible de pesarse.

Los clculos se realizan con base en los pesos atmicos y moleculares, y se fundamentan en una constancia en la composicin de sustancias puras y en las relaciones ponderales (estequiometra) de las reacciones qumicas.

Un cloruro soluble, como el cloruro de sodio, tratado con una sal soluble de plata, da un precipitado de cloruro de plata, que puede ser filtrado, lavado, desecado y pesado. La reaccin qumica que se lleva a cabo se puede representar por la ecuacin molecular:

NaCl + AgNO3 NaNO3 + AgCl (slido)(58,44) (169,87) (84,97) (143,32)

que indica que 143,32 partes en peso de cloruro de plata se obtienen de 58,44 partes en peso de cloruro de sodio, entonces, cualquier peso dado de cloruro de plata proviene de cloruro de sodio en la misma relacin.

Ejemplo 1Qu peso de NaCl dar lugar a 0,500 g de AgCl?

Solucin:

El factor gravimtrico, NaCl / AgCl , es la relacin del peso frmula de la sustancia original, NaCl, a la sustancia pesada, AgCl; utilizando dicho factor se convertir cualquier peso dado de AgCl en el peso de NaCl que lo origina. En trminos generales:

en donde a y b son los coeficientes necesarios para representar la estequiometria de las sustancias involucradas en la reaccin llevada a cabo. En el ejemplo 1, a = b = 1.

Ejemplo 2Calcular el peso de BaCl2 que da lugar a 0,500 g de AgCl.

Solucin: Cada mol de BaCl2 produce 2 moles de AgCl:

BaCl2 2AgCl(208,25) (2 x 143,32)El factor gravimtrico en este caso es BaCl2 / 2AgCl ; de donde

2.1. Factores gravimtricosUn factor gravimtrico (o factor qumico) puede definirse como el peso de una sustancia deseada equivalente al peso unitario de una sustancia dada. Los factores gravimtricos se obtienen con base en las siguientes reglas:1. El factor gravimtrico est representado siempre por el peso atmico o el peso frmula de la sustancia buscada por numerador y el peso de la sustancia pesada por denominador.2. Aunque la conversin de la sustancia que se busca en la que se pesa se verifica mediante una serie de reacciones, solamente estas dos sustancias estn implicadas en el clculo del factor; no se tienen en cuenta las sustancias intermedias.3. El nmero de veces que los pesos atmicos o formulares de las sustancias figuran en el numerador y en el denominador del factor, debe representar la estequiometria de la reaccin qumica que se lleva a cabo.

En la secuencia de reacciones representada a continuacin:As2S3 2H3AsO4 2Ag3AsO4 6Ag+ 6AgCl (buscado) (pesado)

el factor gravimtrico es As2S3 / 6AgCl . El numerador y el denominador no tienen ningn elemento en comn, pero el factor representa la estequiometria de la reaccin que tiene lugar. Se prescinde de las etapas intermedias, y slo se tiene en cuenta la relacin estequiomtrica entre las sustancias inicial y final.

Los factores gravimtricos son fundamentales para realizar los clculos, especialmente cuando se hacen anlisis repetidos de un determinado constituyente. Por ejemplo, el factor Cl / AgCl = 35,45 / 143,32 = 0,2473 es el mismo para todas las determinaciones de cloro pesado en forma de cloruro de plata, independientemente de la forma original del cloro que se determina.

2.2. Clculo de porcentajesPuesto que el factor gravimtrico representa el peso del elemento o compuesto deseado equivalente a un peso unitario del elemento o compuesto pesado, puede calcularse el peso de la especie deseada a partir de cualquier peso de la especie pesada. El porcentaje de esa sustancia presente en la muestra puede encontrarse dividiendo entre el peso de la muestra y multiplicando por 100.

Ejemplo 3Una muestra de 0,400 g , que contiene cloruro, da un precipitado de cloruro de plata que pesa 0,250 g ; calcular el porcentaje de cloro en la muestra.

Solucin: el peso de cloro en la muestra se calcula as

Este peso de cloro est contenido en 0,400 g de muestra; el porcentaje de cloro ser entonces:

En general, se puede utilizar la siguiente frmula para calcular porcentajes:

en la que X es la sustancia buscada, Y es la sustancia pesada, a y b son los coeficientes de X y Y, respectivamente, necesarios para expresar la relacin estequiomtrica correcta entre ambas sustancias.

Ejemplo 4Una muestra de 0,500 g de magnetita impura (Fe3O4) se convierte por medio de reacciones qumicas en Fe2O3, que pesa 0,4110 g. Cul es el porcentaje de Fe3O4 en la magnetita?Solucin: el peso de Fe3O4 en la muestra se calcula as

y el porcentaje de Fe3O4 en la muestra es

2.3. Clculo de pesos atmicosEl procedimiento experimental que normalmente se sigue para determinar valores de pesos atmicos es preparar, a partir del elemento, un compuesto con alto grado de pureza. Este compuesto se pesa y los porcentajes de sus constituyentes se determinan gravimtricamente. Los clculos matemticos que se realizan son exactamente similares a los de un anlisis gravimtrico, excepto que el peso atmico del elemento deseado es el nico factor desconocido.

Ejemplo 52,56823 g de cloruro de sodio cuidadosamente purificado produjeron 6,2971 g de cloruro de plata. Suponiendo que los pesos atmicos del cloro y de la plata que se tomaron fueron de 35,457 y 107,880 respectivamente, calcule el peso atmico del sodio.

Solucin: Peso del NaCl = peso del AgCl x 2,56823 = 6,2971 x 2,56823 = 6,2971 x

Despejando Na: Na = - 35,457 = 23,002

5. Clculos en los que interviene una muestra en peso como factor En trabajo industrial, en donde se analiza un gran nmero de muestras de materiales similares, a veces es deseable regular el peso de la muestra de manera que el peso del producto final obtenido, multiplicado por un factor simple, sea exactamente igual al porcentaje del constituyente deseado. Debido a esto, y sin mucha experiencia en pesar con exactitud, es posible tener la muestra pesada directamente contra una tara, y al mismo tiempo, eliminar tanto los tediosos clculos necesarios para cada anlisis, como la posibilidad de errores matemticos.El clculo del porcentaje de un constituyente deseado en un anlisis qumico que requiera una determinacin gravimtrica se realiza por medio de la frmula:

% = x 100

Ejemplo 6 El factor gravimtrico de cierto anlisis es 0,3427. Se desea regular el peso de la muestra tomada de manera que (a) cada centigramo del precipitado obtenido represente el 1% del constituyente deseado, (b) el porcentaje sea el doble del nmero de centigramos del precipitado. Qu peso de muestra debe tomarse en cada caso?

Solucin: (a) La relacin entre el peso del precipitado y el porcentaje del constituyente es tal, que 0,01 g 1 %. Por tanto, 1 = x 100 x = 0,3427 g (b) 2 = x 100 x = 0,1714 g

Ejemplo 7Qu peso de muestra debe tomarse en un tipo de anlisis para que 10,00 mg de cloruro de plata precipitado represente el 1,00 % de cloro en la muestra?

Solucin: factor gravimtrico = Cl / AgCl = 0,2473

1,00 % Cl = x 100g muestra = x 100 = 0,2473 g

6. Clculos referidos a la muestra seca Para las muestras que tienden a ganar o perder humedad con facilidad, los anlisis en distintos tiempos y en condiciones diferentes de almacenamiento no resultan concordantes. Con estas muestras pueden seguirse dos procedimientos: (1) dejar secar la muestra al aire hasta constancia de peso; (2) desecar la muestra en una estufa a unos 110 C (procedimiento habitual). Los constituyentes se determinan con referencia a la muestra seca y despus pueden referirse a la muestra tal como se recibe, conocida la prdida de peso por desecacin, que se determina aisladamente. Como en la desecacin se elimina un constituyente de la muestra (el agua), los dems constituyentes quedarn en la muestra seca en una proporcin superior a la que tenan en la muestra original.Ejemplo 8 Una muestra de sal de Glauber comercial (Na2SO4 10H2O impuro) contiene el 20,0 % de SO3 . Una muestra exactamente de 1 g , desecada en estufa, deja un residuo que pesa 0,52 g. (a) Calcular el porcentaje de agua en la muestra . (b) Calcular el tanto por ciento de SO3 respecto a la muestra seca.

Solucin: Para resolver este tipo de problemas debemos tener en cuenta las siguientes frmulas, las cuales nos servirn para calcular algunas cantidades:

% Y m.o. = (1)

% Y m. d. = (2)

en donde Y es el constituyente analizado y las abreviaturas m.o. y m.d. significan muestra original y muestra desecada, respectivamente.(a) Para hallar el porcentaje de agua en la muestra, debemos tener en cuenta la cantidad de partida (1 g) y la cantidad obtenida por desecacin (0,52 g) % de agua = x 100 = 48,0 %

(b) Para calcular el porcentaje de SO3 podemos utilizar la ecuacin (2) ya que se refiere a un componente de la muestra desecada.% SO3 m. d. = = 38,5 %

7. Mtodos gravimtricos indirectosAlgunos pares de sustancias difciles de separar pueden determinarse indirectamente si cumplen con las siguientes condiciones: (1) Pueden obtenerse conjuntamente en forma pura para la pesada; (2) contienen un elemento (ion) comn que puede convertirse en otro producto y ser pesado como tal, o pueden ser convertidas en una mezcla de otros compuestos puros, que se pesan conjuntamente. Por ejemplo, el sodio y el potasio pueden transformarse conjuntamente en cloruros (NaCl y KCl) que se pesan. Disuelta esta mezcla de cloruros y transformado el ion cloruro en cloruro de plata, se pesa de nuevo. Los clculos para estos mtodos, y especficamente para este ejemplo, son los siguientes:Sea Y = g de NaCl + KCly X = g de NaCl , entonces (Y X) = g de KClLuego se escriben los factores gravimtricos correspondientes:

G AgCl procedentes de NaCl = X

G AgCl procedentes de KCl = (Y X)

G totales de AgCl = X + (Y X) Ahora se sustituyen los factores gravimtricos por valores numricos

G totales de AgCl = X + (Y X) = 2,4524 X + 1,9222 (Y X)

Al ser conocidos los pesos de AgCl y de la mezcla de cloruros, Y, se resuelve fcilmente la ecuacin para calcular X (gramos de NaCl en la muestra). Una vez calculados los pesos de cloruro de sodio y cloruro de potasio, el resto de los clculos gravimtricos pueden efectuarse de la manera usual.Los mtodos indirectos no deben aplicarse a la determinacin de un constituyente que est presente en cantidades muy pequeas, pues cualquier error en la determinacin del otro constituyente, aunque sea pequeo, se reflejara como error importante de signo contrario en este constituyente.

Ejemplo 9 En el anlisis de una muestra de feldespato que pesa 0,4150 g se obtiene una mezcla de KCl + NaCl que pesa 0,0715 g. De estos cloruros se obtienen 0,1548 g de K2PtCl6 . Calcule el porcentaje de Na2O en el feldespato.

Solucin:Sea x = peso del NaCl en los cloruros combinadosEntonces, como los dos cloruros pesan 0,0715 g , 0,0715 x = peso del KClAhora se calculan los gramos de NaCl a partir del K2PtCl6 :(0,0715 x) x = 0,1548

Despejando x se tienex = 0,0240 g de NaCl

Luego se calcula el porcentaje de Na2O estableciendo el factor gravimtrico entre Na2O y NaCl ,x 100 = 3,07 % de Na2O

Ejemplo 10 En el anlisis de una muestra de feldespato de 0,5000 g se obtiene una mezcla de cloruros de sodio y de potasio que pesa 0,1180 g . Un tratamiento posterior con AgNO3 produce 0,2451 g de AgCl. Cul es el porcentaje de Na2O y de K2O en la muestra?

Solucin: Seax = peso de KCly = peso de NaClx + y = 0,1180 (1)Gramos de AgCl que se obtienen de x g de KCl = x = 1,922 x Gramos de AgCl que se obtienen de y g de NaCl = y = 2,452 y

Entonces : 1,922 x + 2,452 y = 0,2451 (2)

Ahora se resuelve el sistema de ecuaciones que forman (1) y (2),(La resolucin de este sistema de ecuaciones queda como ejercicio para el lector)

Resolviendo el sistema de ecuaciones se obtienen los valores:x = 0,0835 g de KCly = 0,0345 g de NaClPor ltimo se calculan los porcentajes pedidos:% K2O = x 100 = 10,5 % K2O% Na2O = x 100 = 3,66 % Na2O

8. BibliografaAyres, G. (1970). Clculos en anlisis gravimtrico. En, G. Ayres, Anlisis qumico cuantitativo (pp. 209-215). Mxico: Editorial Harla.Hamilton, L. (1988). Clculos de anlisis gravimtricos. En, L. Hamilton, Clculos de qumica analtica (pp. 107-125). Mxico: McGraw Hill.Ing. Edson Hilmer JULCA MARCELO12