Universidad Nacional Mayor de San Marcos Junio 2015

AgradecimientoPor medio de esta presente monografa doy a conocer mi sincero agradecimiento a la Ingeniera Pilar Aviles Mera y a mi madre por su apoyo incondicional, paciencia, y consejos brindados, para culminar con xito mi trabajo.

Tabla de contenidoPginaIntroduccin 3Resumen4Principios Tericos5Procedimiento11Conclusiones..13 Recomendaciones..14Bibliografa..15

Introduccin El magnesio es el sptimo elemento ms abundante en la corteza terrestre, no existe libre y por eso se encuentra en muchos minerales importantes como la magnesita MgCO3, el asbesto CaMg3 (SiO3)4, la carnalita, la epsomita MgSO4o7H2 entre otros. Tambin se encuentra en muchas fuentes de agua y alimentos, constituyndose en un elemento importante para el consumo humano debido a que acta sobre las transmisiones nerviosas ayudando a mantener su equilibrio, es fijador de calcio en los huesos, laxante y muchos otros beneficios. En la industria se usa como material refractario en hornos para la produccin de hierro y acero, metales no frreos y cemento. Las plantas tambin necesitan magnesio puesto que este es la molcula central de la clorofila que es fundamental en la fotosntesis.Los mtodos gravimtricos son mtodos cuantitativos que se basan en la determinacin de la masa de un compuesto puro con el que el analito est relacionando qumicamente.Este anlisis consistir en determinar la cantidad de magnesio presente en una muestra, para ello se pondr en prctica la tcnica de gravimetra por precipitacin.

Resumen En esta prctica calculamos el porcentaje de magnesio en una muestra, como fosfato amnico magnsico hexahidratado y como pirofosfato; muestra a la cual le agregamos reactivos como el HCl (cido clorhdrico), indicador rojo de metilo, fosfato diamnico, amoniaco puro, consiguiendo la precipitacin de MgNH4PO4.6H2O (fosfato amnico magnsico hexahidratado) o Mg2P2O7 (pirofosfato). Como toda determinacin gravimtrica por precipitacin, luego se continu con la digestin del precipitado, lavado y re precipitacin para obtener mejores resultados. Finalmente en el caso de la transformacin del fosfato amnico magnsico en pirofosfato, procedimos con la calcinacin y el pesado del precipitado.Para el clculo del tanto ciento de magnesio en la muestra analizada, se utiliz como factor para pasar de Mg2P2O7 a Mg (0.21851).

Principios TericosEn primer lugar recordemos que un precipitado es un slido insoluble que se separa de la solucin. En la gravimetra por precipitacin, el constituyente buscado se separa en forma de sustancia insoluble, o sea de precipitado.Desde el punto de vista analtico, el constituyente que se desea separar como compuesto insoluble para su estudio debe cumplir ciertos requisitos en cuanto a la forma de precipitacin y forma de pesada. Vamos a ocuparnos ahora de cmo se debe proceder para obtener precipitados adecuados para separar el constituyente que nos interesa estudiar. Idealmente, la forma de precipitacin debera cumplir las siguientes exigencias: 1) El precipitado debe ser tan insoluble que la parte del constituyente buscado que quede en solucin debe ser inferior al peso ms pequeo que pueda detectarse con la balanza analtica (alrededor de 0,1 mg). 2) Los otros constituyentes presentes en la solucin no deben ser precipitados por el reactivo ni impedir la precipitacin del constituyente buscado. 3) La forma de precipitacin no debe quedar contaminada con las sustancias solubles que hay en solucin. Normalmente, esta condicin no se cumple, pero se puede de reducir al mnimo la contaminacin, eligiendo las condiciones de precipitacin ms adecuado.4) El precipitado debe ser fcilmente filtrable y lavable, quedando libre de impurezas solubles. Etapas en la formacin de un precipitadoEs importante destacar que para que un precipitado sea de inters analtico debe cumplir algunos requisitos, y ellos son: ser fciles de obtener y de separar. Las etapas que pueden distinguirse en la formacin de un precipitado son dos: 1. Nucleacin 2. Crecimiento de partculas La nucleacin es un proceso en el cual se junta un nmero mnimo de tomos, iones o molculas, para dar una partcula slida estable. Luego de iniciada la nucleacin comienza el crecimiento de las partculas. Antes de discutir estos procesos debemos recordar dos conceptos ya conocidos por Uds. pero que son muy importantes para poder entender el proceso de la formacin de un precipitado. Ellos son: solubilidad y sobresaturacin. Solubilidad de una sustancia es la cantidad mxima de esa sustancia que puede disolverse en una determinada cantidad de solvente a temperatura y presin dadas, para formar una mezcla homognea (solucin saturada). Sobresaturacin es una condicin en la cual una fase en solucin contiene ms precipitado disuelto del que puede estar en equilibrio con la fase slida. En general es una condicin transitoria, en particular cuando hay presentes algunos cristales de la fase slida. Sin embargo, algunas soluciones pueden conservarse en estado sobresaturado un tiempo considerable bajo ciertas condiciones. Las reacciones de precipitacin son tan lentas que aun cuando el reactivo precipitante se agregue gota a gota a la solucin del analito, puede producirse algo de sobresaturacin.3. DigestinConsiste en mantener el precipitado dentro del licor madre, con la finalidad de formar mejor los cristales. Tipos de precipitados: -PRECIPITADOS COLOIDALES Cuando una sustancia est dispersa en el seno de otra de forma que sus partculas tienen un tamao aparente del orden de a 100 200 m, se dice que est en estado coloidal. Las partculas dispersas son tan pequeas, que no sedimentan bajo la accin de la gravedad, pueden atravesar los filtros usuales. Presentan una enorme superficie especfica. Ejemplos: emulsiones, humos, nieblas; y dentro de los sistemas qumicos el xido de hierro (III) hidratado.-PRECIPITADOS CRISTALINOS En este caso las partculas son ms grandes, y por lo tanto es ms fcil separarlas por filtracin, y/o centrifugacin. Los precipitados cristalinos estn formados por partculas que tienen un ordenamiento regular y repetitivo en el espacio, lo que origina una red cristalina. Depende del tipo de anlisis que se desee realizar al compuesto obtenido podr hacerse crecer adecuadamente el slido cristalino de acuerdo a tcnicas apropiadas.

Impurificacin de precipitadosCuando se lleva a cabo la separacin de una sustancia por formacin de un compuesto insoluble o sea por precipitacin, puede ocurrir que el compuesto obtenido est impurificado. La impurificacin puede tener origen en dos fenmenos distintos: coprecipitacin y postprecipitacin. Coprecipitacin Este es un fenmeno en el que algunos compuestos que en otras circunstancias son solubles, se eliminan de la solucin durante la formacin del precipitado. Conviene destacar que la solucin NO est saturada con las especies coprecipitadas. Existen distintos tipos de coprecipitacin, ellos son: adsorcin y oclusin. 1. Adsorcin: es un proceso mediante el cual tomos, molculas o iones se adhieren a una superficie. El efecto neto de la adsorcin en la superficie es arrastrar como contaminante de superficie a un compuesto que en otras condiciones normalmente sera soluble.En los precipitados cristalinos tambin ocurre adsorcin pero su efecto sobre la pureza de stos no se detecta fcilmente debido a la relativamente pequea rea de superficie especfica de estos slidos.

2. Oclusin: es el proceso en virtud del cual durante la formacin del precipitado se van incorporando a l sustancias extraas. Cuando un cristal crece con rapidez durante la formacin del precipitado, pueden quedar atrapados u ocludos iones extraos de la capa de contra in dentro del cristal en crecimiento como la sobresaturacin, y por lo tanto la velocidad de crecimiento disminuye a medida que avanza la precipitacin, la cantidad de material ocluido es mayor en la parte del cristal que se forma primero.

3. Atrapamiento mecnico: es un proceso similar al de la oclusin. slo que este se produce cuando los cristales permanecen muy juntos durante el crecimiento. En este caso, varios cristales crecen juntos y como consecuencia una porcin de la solucin queda atrapada en pequeos huecos. Tanto la oclusin como el atrapamiento mecnico son mnimos cuando es baja la velocidad a la que se forma el precipitado, es decir, en condiciones de baja sobresaturacin.

Postprecipitacin Es la separacin de una segunda fase slida despus de la formacin de otro precipitado. El fenmeno se produce debido a que la segunda sustancia cristaliza lentamente de su solucin sobresaturada. En la separacin del calcio y el magnesio con oxalato, el precipitado de CaC2O4 debe filtrarse despus de un perodo corto de digestin, pues en caso contrario podra resultar muy contaminado por MgC2O4 que postprecipitara. El oxalato de magnesio forma fcilmente una solucin sobresaturada completamente estable y, an despus de haberse iniciado la formacin de algo de fase slida, la cristalizacin es muy lenta.Vamos a enumerar ac los requisitos que deben cumplirse para obtener precipitados formados por partculas grandes y contaminacin mnima.

1) Utilizacin de soluciones diluidas de problema yreactivo: hay por supuesto un lmite prctico determinado por la prdida de precipitado por solubilidad y porlas dificultades a que da lugar la manipulacin de grandes volmenes.2) Adicin lenta de reactivo,con intensa agitacin.

3) Precipitacin en medio homognea

A la solucin cida, fra, de sal de magnesio, se le agrega un exceso de fosfato diamnico y, despus, un exceso de solucin de amoniaco, a temperatura ambiente, precipita fosfato amnico magnsico hexahidratado, MgNH4PO4.6H2O.

Este precipitado tiene una solubilidad relativamente alta, unos 65 mg por litro a 10C, en agua pura; pero es menos soluble en presencia de amoniaco y, por esto, se forma ms lentamente que, por ejemplo, el sulfato de bario; en consecuencia, la solucin debe dejarse en reposo por lo menos, durante varias horas, antes de filtrarla. El precipitado se lava con solucin de amoniaco 1,5 M y se pesa como fosfato amnico magnsico hexahidratado, MgNH4PO4.6H2O o como pirofosfato de magnesio Mg2P2O7.Si se ha de pesar como hexahidrato, el precipitado se lava primero con alcohol, luego con ter y se pesa, despus de permanecer a temperatura ambiente, durante unos 20 minutos (de preferencia en un desecador). Este mtodo es de mediana exactitud y se da esta tcnica debido a las dificultades que presenta y al tiempo que requiere la calcinacin del precipitado para transformarlo en pirofosfato.Si se lo desea pesar como pirofosfato, el precipitado se calcina a temperatura alta (1100C):

Es dificultoso obtener un precipitado de composicin correcta, MgNH4PO4.6H2O en una sola precipitacin, debido a la coprecipitacion de fosfatos de amonio y de magnesio; sin embargo, si se cumplen las condiciones experimentales establecidas y si se emplea una sal pura de magnesio, se forma un precipitado de composicin definida. Si el precipitado se forma en presencia de concentraciones elevadas de sales de amonio, contiene Mg3 (PO4)2 y/o Mg (NH4)4(PO4)2; el primero no cambia por calcinacin y el segundo se transforma en metafosfato de magnesio.Si la precipitacin se efecta en presencia de concentraciones elevadas de sales de potasio o de sodio, el precipitado est contaminado con fosfato sdico (o potsico) magnsico. En consecuencia, cuando hay presente una gran cantidad de sales de amonio, potasio o sodio, debe efectuarse una gran reprecipitacin. En forma general, siempre es preferible una reprecipitacin, para obtener mejores resultados, por lo que se describir la tcnica de la doble precipitacin. El precipitado es prcticamente insoluble en solucin de amoniaco al 10 por ciento, motivo por el cual se emplea esta solucin para el lavado.Debe prestarse suma atencin a la trasformacin del fosfato amnico magnsico en pirofosfato. El carbn debe quemarse a temperatura tan baja como sea posible, debido al peligro de que se reduzca el fosfato precipitado, si se lo calienta a alta temperatura, cundo an queda carbn; si se emplea crisol de platino, el fosforo que se produce puede causar serios daos a crisol. Adems, cuando el calentamiento es rpido, puede obtenerse un producto oscuro debido a que queda carbn, muy difcil de quemar.Por estos hechos, la carbonizacin del papel y la combustin del carbn deben efectuarse a temperatura lo ms baja posible; en esta operacin, la temperatura debe elevarse muy gradualmente. Es preferible filtrar el precipitado por un crisol filtrante de porcelana porosa y calcinar en una mufla elctrica a 1050-1150 C.

Procedimiento: Materiales: cido clorhdrico concentrado Indicador rojo de metilo Reactivo fosfato diamnico (25 gr de (NH4)2HPO4 disuelto en 100ml de agua). Solucin de amoniaco puro Crisol filtrante Estufa Mufla elctrica Balanza analtica Tcnica: A una solucin neutra o ligeramente cida (cido clorhdrico) de un compuesto de magnesio, que contenga no ms de 0.1gr de magnesio, se acidifica con 5 ml de cido clorhdrico concentrado y se diluye a 150 ml. Se agregan unas gotas de indicador rojo de metilo, a la solucin fra y, despus, 10 m del reactivo fosfato diamnico, preparado recientemente. Se agrega lentamente, solucin de amoniaco puro, mientras se agita la solucin hasta que el indicador vire a amarillo. Debe evitarse rozar las paredes del vaso con el agitador, porque donde ha habido contacto, se forma rpidamente un precipitado cristalino muy adherente. Se contina agitando la solucin durante unos 5 minutos, agregando eventualmente solucin de amoniaco gota a gota, para mantener amarilla la solucin, y finalmente se agrega un exceso de 5 ml de solucin concentrada de amoniaco. Se deja esta la solucin en un lugar frio, durante, por lo menos 4 horas o, de preferencia, hasta el da siguiente.El precipitado puede pesarse como fosfato amnico magnsico hexahidratado, MgNH4PO4.6H2O o como pirofosfato de magnesio Mg2P2O7.Determinacin pesando fosfato amnico magnsico hexahidratado Se filtra por crisol filtrante de vidrio o de porcelana porosa, que ha sido lavado previamente con alcohol y ter, como se describe a continuacin. Se lava con pequeas porciones de solucin diluida de amoniaco hasta la eliminacin de cloruros, es decir, hasta que unos ml del filtrado, acidificado con cido ntrico diluido, no de enturbiamiento con solucin de nitrato de plata. Entonces, se lava con tres porciones de 10 ml de alcohol puro (alcohol etlico 95%), se deja escurrir bien, despus de cada lavado, para eliminar la mayor parte del agua que queda con el precipitado. Finalmente, se lava con cinco porciones de 5 ml de ter anhidro, dejando escurrir bien despus de cada lavado. Se deja pasar, entonces aire por el crisol durante 10 minutos, se frotan las paredes externas del crisol frio, con un repasador limpio y se lo deja estar, al aire o en un desecador, durante 20 minutos. Se pesa MgNH4PO4.6H2O.Determinacin pesando pirofosfato de magnesio Se filtra por crisol filtrante, poroso, de selas, cuidando de extraer todo el precipitado del vaso y del agitador, se lava con solucin fra de amoniaco 1.5 M, hasta la eliminacin de cloruros. Se seca el crisol filtrante en estufa, a 100-150C, durante una hora y, a continuacin, se lo calienta gradualmente en mufla elctrica a 1000-1100C, calcinndolo a constancia de peso. Si no se tuviera mufla elctrica, se coloca un crisol filtrante de porcelana dentro de un crisol de nquel(o se emplea una capsula de calcinacin para crisol) y, despus, se calienta gradualmente a alta temperatura, con mechero Mker, Fisher u otro equivalente. Se calcina durante periodos de 25-30 minutos hasta que se alcance constancia de peso. Se pesa Mg2P2O7. Tambin se puede, aunque menos satisfactoriamente, filtrar el precipitado por papel de filtro cuantitativo, lavar el precipitado en el filtro, con solucin fra de amoniaco 1.5 M, hasta eliminacin de cloruros, es decir, hasta que los lavados acidificados con cido ntrico, no den enturbiamiento con solucin de nitrato de plata. Se seca el precipitado a 100C y se coloca en un crisol de platino, previamente calcinado y pesado. Se carboniza lentamente el papel sin que arda, y se quema el carbn a temperatura lo ms baja posibles, con libre acceso de aire (se aumenta gradualmente la llama, pero sin que llegue a calentar el crisol ms que hasta el rojo sombra) y, despus, se calcina en mufla elctrica a 1050-1100C hasta constancia de peso, o bien, menos conveniente, con mecheros de Mker o Fisher, para altas temperaturas.Se calcula el tanto por ciento de magnesio en la muestra analizada.

Conclusiones: Mediante la gravimetra de precipitacin pudo determinarse el contenido de Magnesio en una muestra obteniendo una precisin relativa. Para una mejor calidad del precipitado fue necesario cumplir con todas recomendaciones dadas. Es necesario que la sal de magnesio durante la determinacin, permanezca a temperatura ambiente para evitar interferencias.

Recomendaciones: Realizar todos los procesos con mucho cuidado para evitar la contaminacin del precipitado. Se recomienda emplear una sal pura de magnesio para evitar la coprecipitacion de fosfatos de amonio. Para mejor resultados es necesario realizar una reprecipitacin. Realizar toda la practica con seriedad y con los cuidados respectivos para cada instrumento, para as evitar errores en los resultados, de la misma manera, tener precaucin con los reactivos a utilizar para evitar daos personales. Se recomienda no utilizar agitador, para evitar la formacin de precipitados cristalinos.

Bibliografa: Qumica Analtica Cuantitativa (Arthur Voguel) Edicin 1980-1988-1960 Anlisis cuantitativo(V. N. Alexiev)

Qumica Analtica Cuantitativa (H.A. Flasachka- A.J. Barnard, Jr)Determinacin de Magnesio Pgina 15