DISOLUCION DE MUESTRAS Introducción La mayoría de los análisis se ace en disoluciones de la muestra !re!aradas con un disol"ente adecuado# De manera ideal el disol"ente de$e disol"er !or com!leto la muestra% incluyendo al analito% de manera total# Estas condiciones de disolución de$en lo su&icientemente acertadas !ara 'ue no ocurran !erdidas del analito# (a 'ue e)isten &uentes de error en la disolución Desa&ortunadamente% ay ocasiones en las 'ue la muestra 'ue de$a anali*arse sea insolu$le en los disol"entes 'ue se em!lean de manera com+n# Al,unos e-em!los incluyen incluyen los silicatos minerales !olímeros de altas masas moleculares y al,unos es!ecímenes de te-ido animal# Con"ertir el analito en una &orma solu$le es !or lo com+n la !arte más di&ícil y tardada del !roceso analítico# .uede ser necesario 'uemar la muestra en aire o en o)i,eno o lle"ar a ca$o &usiones a altas tem!eraturas de la muestra en !resencia de "ario &lu-os# Una "e* 'ue el analito es solu$le se !uede !re,untar !re,untar si la muestra tiene tiene al,una al,una !ro!ieda !ro!iedad d 'ue sea !ro!orc !ro!orciona ionall a la concent concentrac ración ión de analito analito y% entonces% se !uede lle"ar a ca$o la medición# Si no es !osi$le 'ue se necesiten al,unos otros !asos 'uímicos# Mucas medidas analíticas se reali*an con disoluciones /a$itualmente acuosas0 del del anal analito ito## Aun'ue un'ue ciert ciertas as muest muestras ras se disu disuel" el"en en &ácilm &ácilmen ente te en a,ua a,ua o en soluciones acuosas de ácidos o álcalis ,enerales otras !recisan reacti"os más !otentes y tratamientos ri,urosos# Antes de medir el analito !or lo ,eneral se re'ui re'uiere ere al,+n al,+n ti!o ti!o de alter alteraci ación ón !ara !ara !one !onerlo rlo en soluc solución ión o% !ara !ara muest muestras ras $ioló,icas% li$erarlo de sustancias or,ánicas 'ue inter&ieran como las !roteínas# 1ay dos ti!os de !re!araciones de muestras2 las !re!araciones 'ue destruyen tota totalm lmen ente te la matr matri* i* de la mues muestr tra a y las las no dest destru ruct cti" i"as as o !arc !arcia ialm lmen ente te destructi"as# El !rimer ti!o se !uede usar de ordinario solo cuando el analito es inor,ánico o se !uede con"ertir a un deri"ado inor,ánico !ara medirlo# El se,undo ti!o se de$e usar si el analito 'ue se "a a medir es una sustancia or,ánica#
La elección correcta entre los di"ersos reacti"os y t3cnicas de descom!osición y de disolución de muestras analíticas !uede ser critica !ara el 3)ito de análisis% en !articular cuando se em!lean sustancias re&ractarias o el analito está !resente en cantidades tra*a#
4uentes de error en la disolución Se de$e de tener en cuenta 'ue siem!re e)istirá una !erdida del analito ya 'ue en teoría el reacti"o ele,ido de$e de disol"er toda la muestra no solo el analito de esta e)istiendo la !osi$ilidad de &ormación de !roductos "olátiles o ya sea lo contrario 'ue nuestra muestra ten,a una disolución incom!leta de los analitos 50 60 70 80
Disolucion inm!leta de los analitos# .erdidas del analito !or "olati*acion Introducción del analito como un contaminante del disol"ente Introducion de contaminantes !or reacción del disol"ente con las !aredes del "aso de reacción
Elección de disol"ente El !ro$lema !lanteado usualmente acad3mico
en un la$oratorio de estudios
es la indenti&icacion de los com!onentes
de una muestra
solida% la cual consiste en una me*cla de sales !uras# .ara ello se utili*an di"ersas t3cnicas como m3todos ,ra"im3tricos% "aloración de acido9 $ase o m3todos electro'uímicos como electro,ra"imetria% electrode!osición etc# En la mayoría de m3todos e)istentes es necesario lle"ar el analito a una disolución y eso im!lica lle"ar todos los contaminantes 'ue la muestra conten,a incluyendo el analito esto se ace mas com!le-o en el cam!o de tra$a-o un e-em!lo es el análisis de suelos E)isten di"ersos disol"entes !ara la elección del mas adecuado ay 'ue considerar las !ro!iedades 'ue este nos $rinde !or lo ,eneral se suelen utili*ar A,ua# .or lo ,eneral la mayoría de los com!uestos son solu$les en a,ua lo acen sin cam$ios 'uímicos a!arentes% tam$i3n es de considerar 'ue muy !ocas sustancias reaccionan con ella al,unos e-em!los son El sul&uro de aluminio 'ue idroli*ar Al6S7 : ;16O<< 6Al/O107 : 716S
El !eró)ido de sodio 'ue &orma o)i,eno en contacto o el ma,nesio 'ue reacciona !ara li$erar idro,eno% al,unos com!uestos de $ismuto% antimonio% esta=o% titanio% aluminio% ierro o cromo !ueden idroli*ar !ara &ormar sales $ásicas insolu$les# Acido cloridico Acido nítrico Acido sul&+rico Me*clas como el a,ua re,ia Sol"entes es!eciales
1) calentamiento con soluciones acuosas de ácidos (en ocasiones álcalis) fuertes en vasos abiertos
Los reacti"os más utili*ados en la descom!osición de muestras analíticas inor,ánicas en "asos de reacción a$iertos son los ácidos minerales muco menos &recuente es la utili*ación de amínico y soluciones acuosas de idró)idos de metales alcalinos# 1a$itualmente% una sus!ensión de la muestra en el ácido se calienta a la llama en !laca caliente asta 'ue la disolución se considere com!leta% !or desa!arición total de la &ase solida la tem!eratura de la descom!osición es el !unto de e$ullición de reacti"o acido 1.1) ácido clorhídrico
El ácido clorídrico concentrado es el disol"ente !or e)celencia !ara mucas muestras inor,ánicas si $ien tiene a!licación ilimitada en la descom!osición de materiales or,ánicos# Se utili*a de &orma ,eneral !ara disol"er mucos ó)idos metálicos% así como metales 'ue se o)idan más &ácilmente 'ue el idro,eno y suele ser un me-or disol"ente de ó)idos 'ue los ácidos o)idantes# 1.2) ácido nítrico
El ácido nítrico concentrado caliente es un o)idante &uerte 'ue disuel"e todos los metales comunes sal"o el aluminio y el cromo 'ue se "uel"en !asi"os ante este reacti"o !or la &ormación de ó)idos de su!er&icie# El ácido nítrico caliente solo o en com$inación con otros ácidos de a,entes o)idantes como el !eró)ido de
idro,eno y $romo% se utili*a am!liamente en la descom!osición de muestras or,ánicas !ara determinar su contenido de metales tra*a% este !roceso de descom!osición llamado calcinación "ía +meda% con"ierte la muestra or,ánica en $ió)ido de car$ono y a,ua a menos 'ue el !roceso se e&ectu3 en un "aso cerrado se !ierden !arcial o totalmente% !or "olati*ación% elementos no metálicos del ti!o de los aló,enos% a*u&res y nitró,eno# 1.3) ácido sulfúrico
Mucos materiales se descom!onen y disuel"en con ácido sul&+rico concentrado caliente 'ue de$e en !arte su e&ecti"idad como disol"ente a su !unto de e$ullición alto /cercano a 78>?C0# Numerosos com!uestos or,ánicos se desidratan y o)idan a esa tem!eratura% con lo 'ue con este tratamiento de calcinación +meda se eliminan de las muestras el $ió)ido de car$ono y a,ua# Tam$i3n son numerosos los metales y aleaciones 'ue son atacados !or el ácido caliente# 1.4) acido perclórico
El ácido !erclórico caliente es un a,ente o)idante !otente y ataca a di"ersas aleaciones de ierro y aceros ino)ida$les 'ue no se "en a&ectados !or otros ácidos minerales# Sin em$ar,o% de$e tenerse cuidado en la utili*ación de este reacti"o dada su naturale*a !otencialmente e)!losi"a# El ácido concentrado &rio% no es e)!losi"o al i,ual 'ue las disoluciones diluidas calientes# En "irtud de estas !ro!iedades% el reacti"o concentrado de$e calentarse solo en reci!ientes es!eciales recu$iertos con "idrio o acero ino)ida$le% sin uniones% y con un sistema de nie$la !ara la"ar las !aredes con a,ua# 1.5) meclas o!idantes
Es !osi$le la com$ustión +meda más rá!idamente con la utili*ación de me*clas de ácidos o la adición de a,entes o)idantes a un ácido mineral# Una muy conocida es el a,ua re,ia% me*cla 'ue contiene 7 "ol+menes de ácido clorídrico concentrado !or uno de ácido nítrico# La adición de $romo o !eró)ido de idro,eno a ácidos minerales suele incrementar su adición disol"ente y acelerar la o)idación de materiales or,ánicos en la muestra# Tam$i3n son +tiles !ara este &in
las me*clas de ácido nítrico y !erclórico además de ser menos !eli,rosas 'ue el ácido !erclórico solo# 1.") ácido fluorhídrico
El uso !rimordial del ácido &luorídrico es la descom!osición de minerales y rocas de silicatos en la determinación de di"ersas es!ecies con la e)ce!ción de la sílice# En este tratamiento el silicio e"oluciona en la &orma de tetra &luoruro# Des!u3s de com!letada la descom!osición el e)ceso de ácido &luorídrico se elimina !or e"a!oración con ácido sul&+rico o !erclórico# Es &recuente 'ue su eliminación com!leta sea indis!ensa$le !ara el 3)ito del análisis% ya 'ue el ion &l+or reacciona con di"ersos cationes y &orma com!uestos muy esta$les% 'ue inter&erirán en l determinación de los cationes# Son tan &recuentes las ,randes di&icultades y la lentitud !ara eliminar las cantidades tra*a del ion &l+or de la muestra 'ue !or lo ,eneral se des"anece las características del ácido &luorídrico como disol"ente# El ácido &luorídrico se utili*a a$ec3s con otros ácidos en el ata'ue de aceros di&íciles de disol"er con otros disol"entes# El ácido &luorídrico es muy to)ico% de modo 'ue la disolución de muestras y la e"a!oración !ara eliminar el e)ceso de reacti"o de$e de e&ectuarse siem!re con un sistema $ien "entilado# 2) calentamiento por microondas con ácidos
La dis,re,ación en orno de microondas !ueden lle"arse a ca$o en "asos de reacción cerrados o a$iertos% si $ien los cerrados se utili*an más% !ues !ermiten lo,rar tem!eraturas y !resiones más altas# Las dis,re,aciones !or microondas% incluso !ara las muestras di&íciles% !ueden lo,rarse en @ 9 5> minutos mientras 'ue !ara lo,rar los mismos resultados !or calentamiento en llama o !laca caliente se !recisan arias oras# Las ENTABAS de 3sta t3cnica !ueden resumirse así2 5# Es muy e&iciente 6# Es muy escasa la !3rdida de "olátiles 7# Se reducen considera$lemente los tiem!os
8# .ermite la automati*ación# Dentro de las DESENTABAS !odemos citar2 5# Re'uiere e'ui!o es!ecial /incluidos los reactores0# 6# Es un sistema ries,oso# 7# Se !rocesan !ocas muestras# 8# Se re'uiere !ersonal e)!erimentado# 3) i#nición a alta temperatura en aire u o!i#eno 4) fusión en medio de sales hundidas
Estos m3todos di&ieren en la tem!eratura a la cual se reali*an y la !otencia de los reacti"os utili*ados# $isolucion de solidos inor#ánicos
Los acidos minerales &uertes son $uenos disol"entes !ara mucos materiales inor,ánicos# El acido clorídrico es un $uen disol"ente ,eneral !ara metales 'ue están !or arri$a del idro,eno en la serie electromotri*# L acido nítrico es un acido o)idante &uerte 'ue disuel"e la mayor !arte de los metales comunes las aleaciones no &errosas y los sul&uros insolu$les en acido# Cuando se calienta el ácido !erclórico !ara e"a!orar el a,ua se con"ierte en un ácido muy &uerte y e&iciente en estado desidratado# Disuel"e la mayoría de los metales comunes y destruye tra*as de materia or,ánica# Se de$e usar con e)trema !recaución !or 'ue reacciona de &orma e)!losi"a con mucas sustancias &ácilmente o)ida$les% en es!ecial con la metería or,ánica# Al,unos materiales inor,ánicos no se disuel"en en ácidos y se de$e em!lear la &usión con un &undente acido o $ásico en estado &undido !ara acerlos solu$les# La muestra se me*cla con el &undente en una relación de muestra a &undente de alrededor de una a die* o "einte y la com$inación se calienta en un crisol adecuado asta 'ue el &undente se &unde#
El car$onato de sodio es uno de los &undentes $ásicos más +tiles% y !roduce car$onatos solu$les en acido#