Determinación de Aluminio en una muestra de papel aluminio comercial.

Objetivo: Determinar la cantidad de aluminio presente en la muestra

Introducción

El aluminio es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un metal no ferromagnético. Es el tercer elemento más común encontrado en la corteza terrestre. Los compuestos de aluminio forman el 8% de la corteza de la tierra y se encuentran presentes en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales. En estado natural se encuentra en muchos silicatos (feldespatos, plagioclasas y micas). Como metal se extrae únicamente del mineral conocido con el nombre de bauxita, por transformación primero en alúmina mediante el proceso Bayer y a continuación en aluminio metálico mediante electrólisis.

Este metal posee una combinación de propiedades que lo hacen muy útil en ingeniería de materiales, tales como su baja densidad (2.700 kg/m3) y su alta resistencia a la corrosión. Mediante aleaciones adecuadas se puede aumentar sensiblemente su resistencia mecánica (hasta los 690 MPa). Es buen conductor de la electricidad y del calor, se mecaniza con facilidad y es muy barato. Por todo ello es desde mediados del siglo XX el metal que más se utiliza después del acero.

Fue aislado por primera vez en 1825 por el físico danés H. C. Oersted. El principal inconveniente para su obtención reside en la elevada cantidad de energía eléctrica que requiere su producción. Este problema se compensa por su bajo coste de reciclado, su extendida vida útil y la estabilidad de su precio.

Aluminio

Método

En el análisis gravimétrico el analito es convertido en una especie insoluble que se separa por filtración, se lava con una solución adecuada, se seca o se calcina (con lo que generalmente se transforma en otra especie) y se pesa una vez frío. A partir de las masas del producto pesado y del conocimiento de su composición química se calcula la concentración de analito en la muestra.

Símbolo: AlPunto de fusión: 660,3 °CNúmero atómico: 13Masa atómica: 26,981539 ± 0,0000008 uDescubridor: Hans Christian Ørsted

Es la técnica analítica más antigua, y existe actualmente un prejuicio en contra de ella de parte de algunos químicos analíticos, que atribuyen a la gravimetría lentitud, escasa sensibilidad y obsolescencia; esto requiere algún comentario.

“La gravimetría es lenta” esta afirmación es cierta si nos referimos al tiempo transcurrido entre el comienzo del análisis y la obtención del resultado, pero no lo es si se considera el tiempo que le demanda al analista. La mayor parte del tiempo transcurre en operaciones que, como digestión del precipitado, secado y calcinación, demandan poca o ninguna atención del personal a cargo. Es además la única técnica absoluta, en el sentido de que no requiere calibración; todos los otros métodos analíticos requieren alguna forma de calibración previa, ya sea la determinación exacta de la concentración de un reactivo por titulación frente a patrones de alta pureza en el caso de los métodos volumétricos, o la construcción de una curva de respuesta del instrumento frente a varias soluciones de patrones (curva de calibración) en el caso de los métodos instrumentales. La gravimetría, en cambio, sólo requiere el conocimiento de la masa y composición química del producto pesado y una tabla periódica para calcular su peso molecular y el del analito; por lo tanto es la técnica adecuada cuando se debe analizar un número pequeño de muestras.

Metodología

*Pesada

Se toma la muestra del papel aluminio y se pesa en una balanza analítica (en este caso 0.8576g).

*Disolución

A continuación se disuelve añadiendo HCl diluido como se muestra en la siguiente reacción:

2 Al(s)+6H Cl(dil)2 Al Cl3 (ac)+3H 2↑

Produciéndose AlCl 3 (Cloruro de Aluminio acuoso).

*Precipitación

Para precipitar al AlCl3 ( Ac) se le añade un agente precipitante por ejemplo NaOH. Ocasionando la siguiente reacción:

AlC l3+3NaOH→3NaCl+AlO H 3↓

Para saber la cantidad del agente precipitante que se va a utilizar se utiliza la siguiente formula:

(M .M .NaOHP . A . Al )(gMuestra )=¿

Considerando que el NaOH tiene una pureza del 96% y sabiendo que se utilizaran 3 moles de este para precipitar al analito, el cálculo quedaría de esta manera:

( 40 g NaOH27 g Al ) (0.8576 gMuestra) (3Moles NaOH )( 100g NaOH96 gNaOH )=3.97 g NaOHLos 3.97g de NaOH es la cantidad que se utilizaría para precipitar por completo al analito, pero como siempre se debe considerar un margen de error y para garantizar la precipitación completa del analito se le añade un exceso de NaOH poniendo en su lugar 4g de NaOH.

Sabiendo que el NaOH no es solido sino acuoso tenemos que conocer su densidad para saber cual será la cantidad en volumen para precipitar el analito.Según las propiedades del NaOH su densidad es 2.13 g/cm3se realiza el siguiente cálculo estequeométrico:

(4 g NaOH ) (2.13 g /cm3 )=8.52cm3ó8.52ml

*Filtración

A continuación el precipitado se filtra con papel de precipitado, a continuación el sedimento se decanta y se lava con agua bidestilada y se transvasa.

*Desecación

El precipitado se pasa a un crisol de peso conocido (como ejemplo para el peso del crisol se tomara 14.5782g) y se pesara para conocer su peso inicial. Después de eso se somete a desecación para retirarle humedad al precipitado. Pasada 1hora se pesa el crisol nuevamente y se vuelve a someter a desecación esto se hace hasta que el peso sea constante. (Aquí pongo una tabla con pesos teóricos del crisol y el precipitado).

Peso del crisol= 14.5782Peso del crisol + Precipitado de AlOH 3= 15.4258 (Nota este dato es teórico)

Peso del crisol + Precipitado Peso del precipitadoPeso inicial 15.4258 0.8476g AlOH 3

Peso después de 1h 15.4012 0.8230g AlOH 3

Peso después de 2h 15.3870 0.8088g AlOH 3

Peso después de 3h 15.3825 0.8043g AlOH 3

Peso después de 4h 15.3830 0.8048g AlOH 3

Como base del peso del precipitado se tomaran las tres cifras significativas que se mantienen constantes, con lo que el peso del precipitado seria: 0.804g

Para calcular el % de Humedad se utiliza la siguiente ecuación:

%H=(Peso ini cial−Peso final )

Peso inicial(100 )

Quedando de esta manera:

%H=(0.8476g−0.804 g )

0.8476 g(100 )=5.14%H

Entonces 5.14% seria el porcentaje de Humedad de la muestra.

*Pesada del precipitado y Cálculos Gravimétricos

Sabiendo que el peso del precipitado anhidro de AlOH 3es 0.804g se realiza el Calculo gravimétrico para determinar el % de Al en la muestra.

Para determinar el % de Al se utiliza la siguiente ecuación:

%Al=¿¿

Sustituyendo tenemos que:

%Al=¿¿

Reporte Analítico

Para la muestra del Aluminio se tomo una muestra de 0.8576g de un papel aluminio, enseguida se disolvió con HCl diluido y se precipito con NaOH. El precipitado se filtro, se calcino y se vovio a pesar para saber el peso del precipitado anhidro el cual fue de 0.804g y se determino mediante los cálculos teóricos obtenidos que el porcentaje de Aluminio en la muestra fue de 32.45%

Bibliografía

*Fundamentos de química analítica,

Douglas A. Skoog, Donald M. West

Editorial: Cengage Learning

2005

*Química cuantitativa

Glenn H. Brown, Eugene M. Salee

Editorial: Reverte, 1967