Cristales e Impurezas "Química Analítica"

1. 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

2. 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

3. 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.

4. Bibliografía
 Christian, G. D. (2009). Química Analítica. Sexta edición. México: Editorial Mc Graw
Hill. Pág. 311-318.