Temas: 1. Formación de cristales durante una

precipitación.

2. Tipos de impurezas comunes en un

precipitado.

Resumen

Unidad de aprendizaje:

Química Analítica

Alumno: Carlos Alexis Ibal Rodríguez

Docente: M. en C. Adrián Eduardo Medina Favela

Cuso Intersemestral de invierno 15 de diciembre de 2014

Universidad Autónoma de Nayarit

Unidad Académica de Ciencias Químico Biológicas y Farmacéuticas

1. Formación de cristales durante una precipitación

Consideraciones previas a la formación del precipitado

El desarrollo de buenas operaciones durante el análisis gravimétrico, es de gran importancia para la

aparición de un precipitado puro en las condiciones deseadas. Sin embargo, debe considerarse como

pueden influir los factores y métodos experimentales utilizados a la hora de obtener el precipitado, ya

que estos pueden afectar las condiciones y cantidades de nuestro producto. Un factor a considerar

antes de la precipitación del producto es la preparación solución que se utilizará. La solución al influir

de manera directa el producto, es una fuente directa de contaminación, pero estas impurezas si se

somete a tratamientos previos como separación por filtración o enmascarimento de interferencias

potenciales son disminuidas de manera considerable. Otro factor que interviene en la precipitación es

el mismo producto precipitado. La insolubilidad del mismo dependerá de su precipitación, pero si su

solubilidad es alta, el producto será más difícil de precipitar.

Etapas de la formación de cristales

Después de la verificación de la solución y el producto, se procede a la formación del precipitado en

el medio. Al tener la muestra problema lista, se debe considerar que la solución y los productos que

se deseen precipitar se encuentran presentes en una sola fase (no están separados), pero esta

condición puede alterarse por medio de la solubilidad del medio estableciendo un equilibrio

heterogéneo (los productos y reactivos se presentan en distintas fases distinguibles). La primera fase

de la precipitación es la sobresaturación, y se genera al agregar a la solución más cantidad del

producto precipitante (en la mayor parte de los casos una sal disuelta), provocando condiciones

estables para la generar un equilibrio que favorezca a la saturación. La nucleación es la segunda

fase de la precipitación, que al estar favorecida por la saturación del medio, se genera la unión de

partículas mínimas para formar núcleos microscópicos, es decir, la agrupación entidades de

precipitado más grandes con las más pequeñas hasta formar una fase sólida de mayor tamaño (este

paso debe realizarse en con una rapidez moderada, ya que influye en el tamaño de los cristales). Por

último se encuentra la fase de la precipitación, donde el núcleo inicial conformado por las entidades

sólidas, crece por la deposición de otras partículas de precipitado para formar un cristal con una

forma geométrica característica y tamaño considerable perceptible por el ojo humano y por ende, baja

al fondo de la solución por efecto de la gravedad.

Un efecto que beneficia la formación de cristales grandes es la

digestión o maduración de Ostwald. Este fenómeno ocurre

cuando el precipitado se sigue sometiendo en el interior de su licor

madre (la solución donde precipitó), provocando que las partículas

pequeñas tiendan a disolverse y precipitarse por acción de los

cristales grandes generados. Las partículas pequeñas sobrantes se

aglomerar para compartir una capa común de contraiones y se

cementan entre si formando puentes, reduciendo el área superficial.

La elaboración de la digestión es recomendable para obtener cristales

libres de impurezas (esto se debe a que son adsorbidas en la solución). Se realiza en temperaturas

altas para favorecer el proceso.

Factores que afectan a la calidad de los cristales precipitados

Al momento de realizar los procedimientos de precipitación, deben considerarse los factores que

pueden alterar la calidad y/o presencia de los cristales en la solución. En el caso de la etapa de

sobresaturación, es importante controlar el ritmo en el cual se agrega el precipitante, debido a que si

se genera un medio con un grado de sobresaturación, mayor será la rapidez de nucleación,

Proceso de digestión

provocando la formación de un mayor número de

núcleos por unidad de tiempo y por ende, la

obtención de cristales más pequeños y con formas

geométricas amorfas. Los cristales pequeños

afectan también a la calidad del precipitado, esto se

debe a que presentan una mayor distribución

superficial que cristales grandes en un área recolectora. La distribución de los cristales los hace

susceptibles a tener un mayor grado de adsorción de impurezas, provocando que el precipitado se

contamine y altere su cantidad estructura o aspecto sólido.

Los factores físicos también influyen en la solubilidad de la solución. Por ejemplo, la temperatura en

la cual se encuentra la solución influye en la solubilidad. Si se desea precipitar en una solución

caliente, esto aumentará la solubilidad y se obtendrá cristales grandes cuantificables. Sin embargo, si

la solubilidad es demasiado grande, esto no permitirá obtener precipitado cuantificable. Otro factor a

considerar es el volumen y el estado de dilución de la solución, ya que si se presenta una

concentración alta de los solventes, esto permite que los reactivos que se utilicen puedan reaccionar

con mayor facilidad con el producto que se desee precipitar. Por último, el pH menor a 7 permite la

precipitación cuantitativa, ya que muchos precipitados son más solubles en medio ácido debido a que

los aniones de estos productos reaccionan con los protones de la solución, provocando reducción de

la rapidez de la precipitación, generando cristales de tamaño considerable.

2. Tipos de impurezas más comunes en un precipitado

Los precipitados que se obtienen en un análisis gravimétrico tienden arrastrar otros componentes

presentes en la solución, generando en su estructura una contaminación, a este proceso se le conoce

como coprecipitación. Ocurre debido al equilibrio presente en la muestra. Este tipo de precipitación

puede generarse por diversos factores presentes en la solución. A continuación se mencionarán las

coprecipitaciones más comunes.

1.- Oclusiones e inclusiones: En la oclusión ocurre la precipitación de un material o compuesto

que no es parte de la estructura del cristal, pero éste lo atrapa dentro de él. En el caso de la

inclusión, ocurre cuando los iones que tienen carga y tamaño similar se atrapan dentro de la retícula

del cristal precipitado. Las impurezas ocluidas e incluidas son difíciles de remover debido a la

profundidad de su localización, pero los procesos como la digestión pueden ayudar a minimizar estas

interferencias.

2.- Adsorción superficial: Al igual que en la inclusión, en este proceso se genera en la superficie del

precipitado una retención de los iones en exceso como una capa adsorbida. Este genera en el

precipitado una adsorción superficial de los compuestos interferentes, alterando cantidades

cuantitativas. Procedimientos como el lavado y la digestión pueden llegar a reducir los iones,

reemplazándolos o reduciendo el área superficial que cubren, respectivamente.

3.- Reemplazo isomorfo: Si en el precipitado tenemos presentes compuestos isomorfos, pueden

sufrir reemplazo iónico si estos tienen sus dimensiones reticulares iguales, causando la formación de

un producto inesperado conocido como cristal mixto, suele ocurrir con iones que tengan la misma

carga y tamaño iónico. Este tipo de coprecipitación es grave para la formación del producto y se

encuentra influenciada por la rapidez de la precipitación.

4.- Posprecipitación: Al dejar el precipitado con su licor madre por periodos prolongados de tiempo,

una segunda sustancia forma un precipitado con el agente precipitante. Diversas sustancias que

están en presencia de otros compuestos, tienden a prolongar sus tiempos de precipitado debido a

que forman soluciones sobresaturadas. Este proceso se considera de equilibrio lento.

El ritmo en que se realiza la sobresaturación afecta al tamaño de los cristales precipitantes.

Bibliografía

Christian, G. D. (2009). Química Analítica. Sexta edición. México: Editorial Mc Graw

Hill. Pág. 311-318.