Práctica 2 .Determinación de calcio en leche mediante
gravimetría de precipitación 1.-Introducción
El calcio es el quinto elemento, en abundancia, en la corteza terrestre (3.6 % en peso). No se encuentra en forma metálica sino formando diversas sales minerales, alguna de ellas bastante insolubles como el carbonato, el sulfato o el oxalato...El calcio es un elemento esencial para la vida humana; tal es así que en una persona adulta entre un 1.5 y un 2 % de su peso es calcio. El calcio corporal se concentra casi en un 90 % en huesos y dientes. Además, en el organismo humano el calcio participa en numerosos procesos como la coagulación sanguínea, la permeabilidad de las membranas, como regulador nervioso nervioso y neuromuscu neuromuscular, lar, modulando modulando la contracción contracción muscular (incluida la frecuencia frecuencia cardiaca), la absorción y secreción intestinal y la liberación de hormonas. Se puede encontrar calcio en e n una gran variedad de alimentos. Los productos lácteos, los frutos secos y semillas (almendras, semillas de sésamo), las sardinas y las anchoas, los vegetales de hoja verde (espinaca, acelga, brócoli) son buenas fuentes de calcio. La mayoría de las harinas están fortificadas con carbonato de calcio, de modo que los productos de panadería pueden ser una buena fuente de calcio. Finalmente, el agua dura también aporta calcio. La leche es la fuente principal de calcio en la dieta (un vaso aporta unos 250 mg) siendo, además, la materia prima principal para la elaboración de diversos derivados lácteos ricos en calcio como el queso o el yogur. Con un contenido aproximado de un 87 % de agua, la leche es una mezcla homogénea de diferentes sustancias, unas en emulsión, como las grasas, y , otras, en disolución como la lactosa, las vitaminas hidrosolubles, proteínas, sales, etc. Existen diferentes técnicas para la determinación de calcio en alimentos, tales como la gravimetría, las volumetrías redox y de formación de complejos, la cromatografía iónica y la espectrofotometría de absorción atómica, la potenciometría directa, etc. 2.-Fundamento Los métodos gravimétricos de análisis son aquellos que se basan en la medida de la masa de algún componente componente de la muestra o sustancia sustancia derivada. derivada. Los más utilizados son los métodos gravimétricos gravimétricos de precipitación, precipitación, en los cuales el analito analito se convierte en un pre preci cipi pita tado do muy muy poco poco solu solubl blee que que se filt filtra, ra, se lava lava y se conv convie ierte rte,, medi median ante te un tratamiento térmico adecuado, en un producto de composición conocida que se pesa utilizando una balanza analítica. Idealmente, un agente precipitante gravimétrico debe reaccionar selectivamente con el analito analito para dar un precipitado precipitado cristalino, cristalino, fácilmente fácilmente filtrable filtrable y lavable, lavable, de solubilidad solubilidad baja, que no reaccione con los componentes atmosféricos y que tenga una composición conocida. Entre los factores que favorecen la formación de precipitados cristalinos cristalinos cabe destacar:
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el empleo de disoluciones diluidas. la adición lenta y con agitación del reactivo precipitante. La precipitación en caliente. El ajuste del pH del medio de precipitación cuando la solubilidad del precipitado dependa de éste.
Sin embargo, en las condiciones normales de un laboratorio, en lugar de precipitados cristalinos muchas veces se forman sólidos coloidales que no se pueden utilizar para el análisis gravimétrico porque sus partículas son demasiado pequeñas para poder ser filtradas fácilmente. Para poder conseguir precipitados más puros y fácilmente filtrables se puede calentar el precipitado durante una o más horas, en la misma disolución en la que se formó, proceso denominado peptización. Después de la filtración, el precipitado se lava, preferentemente con una disolución que contenga un electrolito, que se elimine fácilmente al calentar el precipitado, y se calienta hasta peso constante. Algunos precipitados deben calcinarse para descomponer el sólido y formar un compuesto de composición conocida, que será la especie pesada. La temperatura elegida, en cada caso, depende del precipitado formado. En esta práctica, la determinación de calcio en una muestra de leche se llevará a cabo mediante un análisis gravimétrico de precipitación. Previamente, se separará el calcio contenido en la leche del resto de los componentes para evitar posibles interferencias. Posteriormente, se procederá a la precipitación del calcio en forma de oxalato de calcio monohidratado por reacción con oxalato de sodio. Este producto se pesa, después de su filtración, lavado y secado, de manera que a partir del peso obtenido, y, conociendo la estequiometría de la reacción, será posible estimar el contenido en calcio de la leche.
3.-Aparatos y material
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Embudo de vidrio Kitasato de 500 mL Matraces aforados de 100 mL Papel indicador de pH Papel de filtro Pinzas termogravimétricas Pipeta de 50 mL Placas filtrantes del nº 4 Probeta de 50 mL Vasos de precipitados de 250 y 500 mL Vidrio de reloj o pesasustancias Baño termostático Baño de hielo Desecador Estufa Sistema de succión al vacío
4.-Reactivos utilizados
- Acido tricloroacético - Amoníaco - Oxalato de sodio 5.- Determinación experimental
5.1- Pesada de la placa filtrante Se toman 3 placas filtrantes de vidrio del nº 4, asegurándose que están bien limpias, se etiquetan y se guardan dentro de una estufa a 110 ºC durante unos 30 minutos. Transcurrido este tiempo, se sacan las placas cogiéndolas con una pinza termogravimétrica y se colocarán dentro de un desecador durante unos 20 minutos. A continuación, se procederá a la pesada de las 3 placas filtrantes en balanza analítica. Una vez obtenido el peso de éstas, se mantendrán en el desecador hasta su empleo. 5.2- Extracción del calcio en la muestra de leche Se toman alícuotas (3 veces) de la muestra de leche, de 50 mL, y se transfieren a vasos de precipitados de 500 mL Se adicionan 50 mL de ácido tricloroacético al 24 % (p/v) y se agita la disolución para separar el calcio del resto de los componentes de la leche. Se observa la aparición de 2 fases, una fase líquida, el suero, que contiene el calcio y otra fase con aspecto de sólido pastoso que contiene el resto de los constituyentes de la leche, fundamentalmente proteínas y grasas. La separación de ambas fases se realiza empleando un embudo de vidrio y filtro de pliegues, para aumentar la velocidad del filtrado. Se lava el precipitado con agua destilada, recogiéndose las aguas de lavado, junto con el filtrado en un vaso de precipitados de 500 mL. 5.3- Precipitación del calcio en el suero. Sobre el líquido procedente del filtrado anterior se adiciona agua destilada hasta completar, aproximadamente, la mitad del vaso de precipitados. Se introduce el vaso en un baño termostático con una temperatura comprendida entre 60-80 ºC. Se deja durante unos 15 minutos para que alcance la temperatura del baño y se adicionan 30 mL de disolución de Na 2C2O4 0.1 M y, a continuación, se adiciona lentamente una disolución de amoníaco 2 M, observándose la aparición de un precipitado de color blanco. La adición de la disolución de amoníaco debe continuar hasta alcanzar un pH entre 8-9 (realice la comprobación con papel indicador de pH). Compruebe que ya no precipita más calcio, mediante la adición de 1 mL más de oxalato de sodio.
5.4- Digestión, filtrado y lavado del precipitado Se agita y se mantiene la disolución durante unos 30 minutos en el baño termostático, añadiendo, de vez en cuando, unos mililitros de la disolución de amoníaco 2 M (con objeto de reponer las pérdidas de NH 3 como consecuencia de la evaporación; de esta manera mantenemos el pH entre 8-9). Transcurridos los 30 minutos de digestión del precipitado, se enfría la suspensión en un baño de hielo durante unos 15 minutos y se procede al filtrado mediante un sistema de succión a vacío muy suave, utilizando las
placas filtrantes previamente pesadas. Se recoge todo el precipitado ayudándose con una varilla de vidrio. Se debe lavar con abundante agua destilada para eliminar posibles impurezas que acompañen al precipitado.
5.5- Secado y pesada del precipitado Una vez lavado el precipitado, se llevará la placa filtrante a una estufa a 110-120 ºC, con la ayuda de pinzas termogravimétricas y se secará el precipitado de CaC 2O4.H2O obtenido durante, aproximadamente, 1 hora. Transcurrido dicho tiempo, se introducirá la placa filtrante en el desecador hasta que llegue a temperatura ambiente y se pesa.
6.- Bibliografía 1.-Experimentación en Química Analítica. Universidad Rey Juan Carlos. 2.- Métodos analíticos en Alimentaria. Leche y productos lácteos. Panreac, reactivos para análisis.
