Ing Fernando Cceres Yez

PRCTICA 02SENSIBILIDAD Y SELECTIVIDAD DE LAS REACCIONES

I. OBJETIVO

Demostrar experimentalmente la importancia que tiene para el anlisis, la concentracin de los iones en una muestra o solucin; para poder elegir el mtodo, reactivo especfico, sistema de trabajo que permita obtener resultados ptimos o procesos convenientes.

II. FUNDAMENTO TERICO

Para todo ensayo o reaccin analtica deben tenerse en cuenta dos aspectos muy importantes; de una lado, si la sustancia a reconocer est en cantidad muy pequea, un ensayo determinado puede resultar dudoso o incluso negativo; por otra parte, el hecho de estar presente otras sustancias con las que se puede tambin reaccionar, el reactivo empleado es capaz de inutilizar la identificacin. De ah que todo ensayo analtico viene caracterizado por dos conceptos fundamentales: sensibilidad y selectividad.

2.1 Sensibilidad

La sensibilidad de una reaccin qumica se refiere a la cantidad o concentracin mnima de una especie qumica detectable en un ensayo.

Se puede cuantificar mediante dos parmetros:

a) Lmite de identificacin (de perceptibilidad o de apreciacin), m:

Es la mnima cantidad de sustancia, normalmente expresada en microgramos (g), que puede identificarse mediante un ensayo qumico. No se tiene en cuenta el volumen en que se encuentre disuelta.

Es til en ensayos de va seca y cromatografa, pero poco til en ensayos por va hmeda. Porque no indica el volumen en el que est contenida la muestra (no es igual detectar en 1 mL que en 100 mL); se hace necesario entonces definir otra variable que de mayor informacin acerca de la sensibilidad de la reaccin analtica elegida.

1 g = 1 = 106 g (millonsima de gramo)

En general se indica segn la notacin de Feigl

m = X [ T ]

Donde X es la cantidad en g detectadas y [ T ] es la tcnica empleada en el ensayo.

[ A ] = ensayo a la gota (en placa)[ B ] = ensayo sobre papel filtro[ C ] = ensayo en micro tubo[ D ] = ensayo en macro tubo[ M ] = ensayo en microscopio

b) Concentracin lmite, D:

Es la concentracin mnima de especie a la cual un ensayo resulta positivo (perceptible). Suele expresarse en g/ml o ppm.

En donde:

Lmite de identificacin = D x ml x 106 (g)

La concentracin lmite, D; puede expresarse como fraccin o en forma exponencial; pD = - log D.

Ej: Se realiz un ensayo en micro tubo, el anlisis se puede expresar de la siguiente manera:

m = 5 [ C ]0,05Esto significa que la reaccin correspondiente se ha llevado a cabo en micro tubo y permite revelar la presencia de 5 g en un volumen de 0,05 mL.

Aplicando la ecuacin (1) tenemos:

Esto significa que no se puede identificar menos de esa cantidad por mL.

pD = -log 104 = 4 (sensible)

Atendiendo a su sensibilidad, las reacciones se consideran muy sensibles y poco sensibles.

Clasificacin de las reacciones por su sensibilidad

SensibilidadDpDppm%

Muy sensible< 10-5> 5< 10< 0,001

Sensible10-4 - 10-54 - 510 - 1000,001 - 0,01

Poco sensible> 10-4< 4> 100> 0,01

2.2 Selectividad

Durante el anlisis qumico cualitativo se llevan a cabo diversos pasos que permitirn identificar a especies presentes en la muestra problema, para ello se utilizan distintos tipos de reactivos, ellos son de dos tipos: generales y selectivos; dentro de estos ltimos se encuentran los reactivos selectivos propiamente dichos y los especficos.

La selectividad expresa en consecuencia el grado de interferencia de una especies qumicas en la identificacin de otras.

Reaccin general

Es aquella reaccin de identificacin que corresponde a un gran nmero de sustancias; por ejemplo, el HCl es el reactivo general de precipitacin del primer grupo de cationes, los mismos reaccionan formando cloruros que producen compuestos insolubles de color blanco.

HCl + Ag+ H+ + AgCl (blanco)

HCl + Pb2+ 2 H+ + PbCl2 (blanco)

HCl + Hg22+ 2 H+ + Hg2Cl2 (blanco)

Reaccin selectiva

Es aquella reaccin de identificacin comn y caracterstica de pocas sustancias; el pH puede convertir un reactivo del tipo general en especfico; un ejemplo de este tipo de reactivos es el H2S que al reaccionar con un gran nmero de cationes forma sulfuros, sustancias que son bastante insolubles. Sin embargo, de acuerdo al pH del medio precipitarn cationes pertenecientes al segundo grupo o al tercero.

En medio cido precipitarn los cationes del segundo grupo:

Cu2+ + H2S 2 H+ + CuS (negro)

Cd2+ + H2S 2 H+ + CdS (amarillo)

2 Bi3+ + 3 H2S 6 H+ + Bi2S3 (negro)

Pb2+ + H2S 2 H+ + PbS (negro)

En medio bsico precipitarn los cationes del tercer grupo:

2 Fe3+ + 3 S2 Fe2S3 (negro)

Co2+ + S2 CoS (negro)

Ni2+ + S2 NiS (negro)

Reaccin especfica

Es aquella reaccin de identificacin que no es interferida por ninguna otra especie; por lo que es caracterstica de la sustancia con la que reacciona. Sirve para para identificar la especie presente en una muestra problema; la reaccin que se produce es nica para cada sustancia dada; por ejemplo:

Pb2+ + Cr2O42 Pb2CrO4 (amarillo)

Fe3+ + 3 SCN Fe(SCN)3 (rojo sangre)

De aqu se deduce que existen reactivos especficos, selectivos y generales.

III. PARTE EXPERIMENTAL

Para determinar experimentalmente la sensibilidad de cualquier reaccin, se efecta reiteradamente, tomando cada vez soluciones de concentraciones bien definidas de sustancias (o del ion) a identificar en la cual dichas concentraciones van disminuyendo paulatinamente. Continuando estos experimentos se puede calcular la menor concentracin con la cual dicha reaccin deja de ser segura.

Normas a seguir durante la prctica:

Seguir el proceso prctico de acuerdo al siguiente esquema:

1. Es conveniente que los tubos de ensayo sean de 8 a 10 mL de capacidad, todos del mismo tamao y dimetro; limpios y rotulados con los nmeros: 1, 2, 3, 4, 5 y 6.2. Medir los volmenes y efectuar las diluciones con mucha exactitud de acuerdo a los clculos realizados.3. Usar cuando se indica, cuenta gotas que den un mismo volumen (1 gota 0,05 mL).4. El xito del experimento est en la limpieza y cuidado de tomas y diluciones, hasta encontrar la sensibilidad correcta.

Procedimiento:

Reaccin principal del complejo:

1. Con la solucin base de nitrato de hierro (III) para la identificacin del Fe3+ de concentracin 10 mg Fe3+/mL, preparar volmenes de 5 mL cada uno, de soluciones de las siguientes concentraciones de Fe3+.

a. 1 mg Fe3+/mLb. 1 x 101 mg Fe3+/mLc. 1 x 102 mg Fe3+/mLd. 1 x 103 mg Fe3+/mLe. 1 x 104 mg Fe3+/mLf. 1 x 105 mg Fe3+/mL

2. Para ello medir exactamente 1 mL de la solucin inicial (con una pipeta de 5 mL) en una probeta de 10 mL y diluir exactamente a 10 mL. La concentracin de esta solucin ser de 1 mg Fe3+/mL.

Reservar un volumen de 5 mL de esta solucin para el trabajo (Tubo N 1).

3. Tomar exactamente 1 mL de la solucin restante y diluir exactamente a 10 mL. La concentracin de esta solucin ser 1 x 101 mg Fe3+/mL (0,1 mg Fe3+/mL)

Reservar un volumen de 5 mL de esta solucin para el trabajo (Tubo N 2).

4. Continuar diluyendo para obtener las otras concentraciones.

5. Rotular cada solucin de 5 mL para evitar confusiones y en el extremo de la serie, colocar un tubo de ensayo ms con 5 mL de agua destilada.

6. A cada tubo de ensayo agregar 1 gota de solucin 6 M de HCl y exactamente 3 gotas de una solucin 1M de tiocianato de potasio o amonio (o tiocianato al 20 %).

Dejar en reposo.

7. Observar en cada una, la menor concentracin de ion Fe3+ que de un color visible.

Con la referencia de la concentracin lmite de 1:200 000 5 x 103 mg Fe3+/mL. Observamos en la gama de referencias o comparacin, que la concentracin lmite del hierro (III) est entre las soluciones de los tubos de ensayo 2 y 3.

8. Tomamos 2,5 mL de la solucin de reserva 3, y diluimos a 5 mL; aadiendo las mismas cantidades de los reactivos.

9. La coloracin del tubo de concentracin lmite se compara con la de los tubos de la gama de referencia, logrndose de esta forma la concentracin lmite experimental.

Qumica Analtica - IIng Fernando Cceres Yez- 1 -

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Qumica Analtica - IIng Fernando Cceres Yez- 2 -

SENSIBILIDAD DE LA REACCINFe3+ con SCN

IV. CUESTIONARIO

1. En la Bibliografa hallar, las concentraciones lmite D, de las siguientes reacciones:

Fe2+cono-fenantrolinaAg+concromato de potasio (K2CrO4)Pb2+con cido clorhdrico (HCl diluido)Cu2+conamonaco (NH3 concentrado)K+concloroplatinato potsico (K2[PtCl6])

2. En un ensayo realizado a la gota en un soporte de placa de gotas. A que volumen corresponde para los clculos de la sensibilidad. Si este volumen es igual al volumen llamado, volumen mnimo de disolucin (Vmin).

3. Tratndose de la sensibilidad de un ensayo, a que se denomina regin de reaccin insegura de Emich.

4. Construya un diagrama de sensibilidad de la reaccin del ion Fe3+ de la reaccin del ion Fe3+ con SCN para una concentracin lmite (D) de 1:200 000. Calcule a travs de este diagrama el volumen de dilucin para una concentracin inicial de 10 mg Fe3+/mL.

5. Una sustancia se identific en microscopio en una cantidad de 6 g en 0,005 mL de solucin. Determinar el grado de sensibilidad de la reaccin.

El volumen se refiere al que ocupa el problema, antes de adicionar el reactivo.