UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL

FACULTAD REGIONAL RESISTENCIA

QUÍMICA ANALÍTICA

TRABAJO PRÁCTICO Nº1: SENSIBILIDAD Y LÍMITE DE CONCENTRACIÓN

PROFESORES:

Dra. María del Carmen Sarno Lic. En Bioquímica Carlos Matewecki Ing. Química Natalia Barrio Mg Bioq. Alejandro Farías

ALUMNOS:

Guevara Castillo, Joaquín A. Leguia, Vania María Moreyra Tellier, Federico

AÑO 2015

Objetivos:

Aplicación de técnicas de análisis cualitativos con el uso de reactivos. Verificar la sensibilidad comparando el Límite de Identificación de dos métodos y de

diferentes soportes en la detección de un analito. Efectuar una pequeña marcha analítica, utilizando reactivos que cumplan las

condiciones para actuar como reactivos de tipo general, selectivo o específico.

Fundamentación Teórica

Un ensayo analítico está caracterizado por dos conceptos fundamentales, en cuanto a su calidad: sensibilidad y selectividad.

La sensibilidad hace referencia a la calidad o concentración mínima de especie química detectable en un ensayo y en la selectividad tiene en cuenta a la interferencia de unas especies químicas en la detección de otras.

La sensibilidad expresa la cantidad o concentración mínima de una sustancia que se puede identificar con una determinada reacción. Se puede cuantificar mediante dos parámetros: limite de identificación y concentración limite.

El límite de identificación (LI) es la cantidad mínima de sustancia, expresada en gamma (γ) o microgramos (µg), que es capaz de ser revelada o se pone en evidencia por un reactivo en un ensayo o técnica. Debe tenerse en cuenta cada tipo de ensayo o técnica que usa volúmenes normalizados predeterminados, con lo que desaparece la incertidumbre de la concentración. Cuando la sensibilidad se expresa mediante el límite de identificación y una técnica determinada es conveniente conocer el volumen de disolución; por ello se han adoptado volúmenes fijos, según el soporte utilizado.

Esta forma de expresar la sensibilidad es poco significativa ya que no se hace referencia al volumen de disolución en el que se realiza el ensayo, siendo evidente que para un mismo límite de identificación la sensibilidad será mayor cuanto mayor sea el volumen que ocupa la cantidad identificada. Por ello es preferible indicar la sensibilidad mediante una concentración.

La concentración limite (CL) es la mínima concentración de especie a la cual un ensayo aun resulta positivo. Suele expresarse en gramos por mililitros o en partes por millón. Al valor inversión de la concentración limite se llama dilución limite y expresa una dilución por encima de la cual la reacción ya no es positiva. Es una forma más completa de expresar la sensibilidad ya que toma en cuenta un factor muy importante como es la concentración.

Entre concentración límite y límite de identificación (en un volumen determinado) existe una sencilla relación matemática que permite, conocido un parámetro, deducir el otro; llamando D a la concentración límite, expresada en g/ml:

D= g identificadosml dedisolución

=límite de identificación (µg ) .10−6

mlDe donde

Límite de identificación=D .ml .106 (µg )La concentración límite, D, que es el parámetro más utilizado como indicador de la

sensibilidad, puede expresarse como fracción o en forma exponencial.

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Factores que influyen sobre la sensibilidadExisten diversos factores, en general, con el control de estos, se pretende un aumento

de la sensibilidad, bien por eliminación de factores negativos que la disminuyen o bien utilizando procedimientos químicos o físicos que la incrementen.

Químicos: se tiene en cuenta la estabilidad del compuesto que se busca formar, ya que de esa forma será más sensible en menor proporción. Aunque más importante es su perceptibilidad puesto que, puede ser, muy estable pero a la vez incoloro y por consiguiente imperceptible.

Influencia del desplazamiento de la reacción Velocidad de la reacción

Físicos: este factor implica la búsqueda de reacciones que produzcan pigmentos muy intensos en las soluciones, ya que, cuanto mejor se distinga el color más sensible será la reacción de identificación y en mayor grado se distinguirá las especies de interferencia que influyen en la selectividad.

Influencia del color Forma cristalina de precipitados

Condiciones en que se realiza la reacción: Temperatura Acción de la luz Soporte Físico

La sensibilidad también puede variar según el soporte empleado para su realización, aunque se mantenga constantes los restantes factores experimentales. En general las reacciones efectuadas en papel de filtro son más sensibles que las realizadas en tubo de ensayo o en placa de toque, y la sensibilidad aumenta aun mas si el papel previamente se impregno con el reactivo; esto se debe a que sobre el papel se ponen de manifiestos fenómenos de absorción que no ocurren en otros soportes porosos.

InterferenciasSon sustancias presentes en la muestra a investigar capaces de desorientar la reacción y

variar sus resultados. Pueden ser de tres tipos: Positivas: La sustancia extraña reacciona con el reactivo, produciendo una reacción

cuyos resultados son similares a los que produce dicho reactivo con la sustancia problema.

Negativas: La sustancia extrañar inhibe o retarda la reacción esperada del analito con el reactivo.

Enmascaramiento: se interfiere a aquellas sustancias que estando presentes en la solución problema, ya sea porque son coloreados o porque reaccionan con el mismo reactivo que la sustancia principal produciendo precipitados o productos coloreados, enmascaran la reacción impidiendo su visualización en forma inequívoca.

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Selectividad de las ReaccionesLa selectividad expresa el grado de interferencia de unas especies químicas en la

identificación de otras. El caso más favorable de selectividad es aquél en el que ninguna otra especie interfiere en una reacción de identificación y ésta es completamente características de la sustancia con la que reacciona; se dice, entonces que dicha reacción es específica.

Cuando la reacción es común y característica de pocas sustancias se la denomina reacción selectiva.

Finalmente si la reacción corresponde a gran número de sustancias recibe el nombre de reacción general.

De esta manera se dividen los reactivos en generales, selectivos y específicos, según que actúen sobre muchas sustancias, sobre unas pocas o sobre una sola.

Los reactivos selectivos y específicos se engloban en la denominación común de reactivos especiales.

Esta clasificación tiene cierta flexibilidad. Así, según las condiciones del ensayo, una reacción selectiva puede hacer específica y otra general puede hacerse selectiva o incluso específica.

Ensayos PreviosAntes de comenzar con un ensayo de identificación conviene realizar ensayos “prueba” previos al análisis de un analito. Estos proporcionan información acerca de la pureza del reactivo a utilizar y la limpieza del material disponible, asegurando que el procedimiento sea efectuado con una menor cantidad de errores.Ensayo en Blanco

Se realiza siguiendo exactamente la técnica de una reacción, sustituyendo la solución problema por agua destilada. Sirve para comprobar la pureza de un reactivo pues en caso de dar resultado positivo, quiere decir que el mismo esta impurificado por la sustancia que se investiga y que aquellos casos que se investiga con un reactivo coloreado, sirve como término de comparación para informar la positividad de una reacción. También puede utilizarse para comprobar la limpieza del material a utilizar en la técnica. Ensayo Testigo

En este caso la reacción se efectúa de igual modo pero utilizando una solución que contenga únicamente una cantidad conocida del analito investigado. Se usa habitualmente para constatar el buen estado de conservación del reactivo, pues diversas condiciones ambientales pueden alterarlo impidiendo la visualización de la reacción, pero también sirve como término de comparación, especialmente si se tiene poca experiencia en la reacción utilizada.

PARTE A: SENSIBILIDAD DE LOS METODOS DE ANALISIS

PROCEDIMIENTO

1. Fe con Sulfocianuro de potasio

Este procedimiento se realizó para poder determinar la presencia de Fe+3, basándose en la reacción que este experimenta con el Sulfocianuro de potasio, dando un color rojo, más o menos intenso, si la reacción es positiva.

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En este análisis se procedió a colocar una gota de la solución a probar en una placa de toque, donde se realizan reacciones a la gota, con una solución de KSCN al 1%. Pudimos observar que para las diferentes diluciones (1/1, 1/10, 1/100, 1/500, 1/1000) de la concentración problema se verificaba la positividad de la reacción.

El mismo análisis se determinó en papel de filtro y en tubo de ensayo, manteniendo el mismo procedimiento, primero colocando una gota de la solución problema y luego una de la solución de KSCN al 1%, y así sucesivamente para las diferentes diluciones de la de la concentración problema.

2. Fe con Ferrocianuro de potasio

Para este análisis se tuvo en cuenta que el Fe+3 en presencia de ferrocianuro de potasio, reacciona dando un producto de color azul intenso.

Para poder determinar la positividad de las diferentes diluciones de la concentración se procedió de la misma manera que en el caso del Sulfocianuro de potasio, es decir, se colocó una gota de la solución problema en una placa de toque, papel de filtro y en un tubo de ensayo, luego se le agrego una gota de ferrocianuro de potasio al 10%, de tal manera que según el color que se formó nos determinó la positividad de la reacción.

PARTE B: REACTIVOS Y TÉCNICAS DE ANÁLISIS CUALITATIVO - IDENTIFICACIÓN DE CATIONES

PROCEDIMIENTOSe inició la experiencia colocando en un tubo de centrífuga 2ml de muestra, al cual se le

agrego amoníaco 2M, este le proporcionaba el medio básico necesario para que precipiten los iones Fe+3 y Al+3 , a medida que se añadían las gotas se tomaba su pH con papel tornasol rojo hasta llegar al pH alcalino; al tubo se le añadió los cristales de cloruro de amonio (NH4Cl), para que junto al amoníaco regulasen el pH manteniéndolo en el rango correspondiente, es decir, que actúen como solución reguladora–buffer. Luego se procedió a calentar la solución a baño maría mientras se raspaban las paredes del recipiente, lo que ayudaba a la precipitación.

Posteriormente se colocó el tubo en la centrífuga, con el fin de favorecer la separación del precipitado y el sobrenadante, el cual se colocó en otro tubo de ensayo.

Al precipitado se le realizo un solo lavado, con un liquido constituido por 1 ml de agua destilada , 2 gotas de amoníaco 2M y algunos cristales de cloruro de amonio, con el fin de eliminar las impurezas que quedaron. Luego se procedió a una centrifugación y el líquido sobrenadante se trasvaso a otro tubo y al precipitado se le agrego una solución de Na(OH) 1 M agitando con la ayuda de una varilla, lo cual ayudo a la redisolución de Al(OH)3 que posee carácter anfótero, en el líquido sobrenadante quedaron los iones AlO2 y el Fe+3 en el precipitado ya que este no es anfótero. Nuevamente se procedió a un calentamiento, enfriado y centrifugado de la solución, de tal manera que se separaron el precipitado y el líquido sobrenadante, a este último como presentaba la presencia de iones AlO2, el cual no reacciona con la Alizarina S, se le añadió ácido acético diluido con el fin de acidificar la solución, de forma que, se obtuvo Al+3 el cual si es detectable por la Alizarina S.

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MEZCLAR EN SOPORTE

1 gota de muestra de concentración

adecuada

1 gota de KSCN 1%

APARICIÓN DE COLOR ROJO EN PRESENCIA

DE Fe+3

Al líquido sobrenadante y al precipitado se le realizaron ciertos procedimientos para determinar la perfección de la separación y la presencia de Fe+3.

Identificación de aluminio: En dos papeles de filtro de 4 x 4 cm, se colocó una gota del sobrenadante, una gota de

agua (prueba en blanco), se lo seco arrimándolo a la llama sin quemar, este procedimiento se realizó dos veces. Luego se colocó una gota de alizarina S sobre la anterior y se expuso los papeles a vapores de NH3 concentrado. La presencia de aluminio en el sobrenadante la pudimos confirmar por la coloración roja que presento el papel, lo cual lo comparamos con la prueba en blanco donde el ensayo dio negativo, es decir, que el agua no presentaba aluminio.

Identificación del Fe en la solución de Al: En este ensayo se procedió a colocar en un tubo de ensayo dos gotas del sobrenadante,

una gota de HCl 0,5 N y cuatro gotas de KSCN 0,5 N, se formó una coloración roja debido a la presencia de Fe+3. También se realizó una prueba en blanco con el fin de comparar la coloración, que en este caso fue transparente, lo que indica ser negativa.

Identificación de Fe+3 en el precipitado: Sobre el precipitado se añadió gota a gota HCl concentrado y luego se lo diluyo con 2ml

de agua destilada y se procedió a calentarlo a baño maría, con el fin de una redilución. Se colocó una gota de la solución formada en una placa de toque y se le agrego una

gota de K4[Fe(CN)6]3, para comprobar la presencia de Fe+3 por la formación del complejo del mismo, el cual presenta un color azul intenso característico.

También se procedió a realizar una prueba en blanco, colocando una gota de agua destilada y de K4[Fe(CN)6]3, en la placa de toque, lo cual produjo solución de color amarillo.

Diagramas de Procedimiento

PARTE A

1. Fe con Sulfocianuro de potasio

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MEZCLAR EN SOPORTE1 gota de muestra de concentración adecuada1 gota de K4[Fe(CN)6] 10%

APARICIÓN DE COLOR AZUL EN PRESENCIA DE Fe+3

Lavar con NaOH 1M

Centrifugar

Separar precipitado

Líquido sobrenadante Precipitado

Agregar una gota de NH3 para finalizar precipitación Lavar con solución de lavado

Colocar en tubo de centrífuga

Medir pH con papel tornasol

pH ácido pH básico

1gota deNH3 2M

Agregar cristales de NH4ClCalentar a baño maríaEnfriarr

CentrifugarSeparar en

Calentar Enfriarr

CentrifugarrSepararMedir pH de líquido sobrenadante con papel tornasol

pH ácido

pH básico

FIN

Agregar ácido acético diluido

2. Fe con Ferrocianuro de potasio

PARTE B

Ensayo:

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2 ml Muestra problema

Tubo de ensayoEnsayo (-)

1 gota de HCl 0,5 N4 gotas de KSCN 0,5 N

No presento color rojo

2 gotas de sobrenadante

Precipitado

Calentamiento en baño maría

Diluir con 2 ml de agua destilada

Placa de toque

Gota a gota HCl conc.

Gota de Fe(CN)6K4

Ensayo (+) color amarillo-verdoso

IDENTIFICACIÓN DE HIERRO EN SOLUCIÓN DE ALUMINIO

IDENTIFICACIÓN DE HIERRO EN EL PRECIPITADO

IDENTIFICACIÓN DEL ALUMINIO

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Enfriar

Secado a la llama

1 gota de sobrenadante

Secado a la llama

1 gota de alizarina S Vapores de NH3Ensayo (+)

Color rojo ladrillo (presencia de Al+3)

Elementos Utilizados Parte A:

Placa de toque Papel de filtro Tubo de ensayo Gotero

Parte B: Tubo de ensayo para centrífuga Centrífuga Placa de toque Tubo de ensayo Gotero Mechero Bunsen Papel tornasol

ResultadosParte A

Solución utilizada FeCl3 5g/L

Cálculo de concentración de Fe3+

Ci=5 g FeCl3

l1mol

162,2g FeCl3

55,85 g Fe1mol

1l1000ml

= 1,72.10-3 g/ml

Reacción de identificación de Fe+3 con K(SCN) en la placa de toqueDilución Volumen utilizado Resultado de la

reacciónCI (g/ml) LI(μg) Observaciones

1:1 0,05 ml +++ Rojo oscuro1:5 0,05 ml ++ Naranja

1:25 0,05 ml + 6,89 .10−5 0,3 Naranja claro1:125 0,05 ml - Incoloro1:625 0,05 ml - Incoloro

Concentración Límite:

CL=Ci . D=1,72. 10−3 gml×

125

=6,89.10−5g/m l

Límite de detección:

LI=CL.V=6,89.10−5 gml×0,05ml=3,44. 10−6 g≅ 0,3 μg

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Reacción de identificación de Fe+3 con K(SCN) en papelDilución Volumen utilizado Resultado de la

reacciónCI (g/ml) LI(μg) Observaciones

1:1 0,05 ml +++ Rojo oscuro1:5 0,05 ml ++ Naranja

1:25 0,05 ml + 6,89 .10−5 0,3 Naranja claro1:125 0,05 ml - Incoloro1:625 0,05 ml - Incoloro

Ci=5 g FeCl3

l1mol

162,2g FeCl3

55,85 g Fe1mol

1l1000ml

= 1,72.10-3 g/ml

Concentración Límite:

CL=Ci . D=1,72. 10−3 gml×

125

=6,89.10−5g/ml

Límite de detección:

LI=CL.V=6,89.10−5 gml×0,05ml=3,44. 10−6 g≅ 0,3 μg

Reacción de identificación de Fe3+ con K4[Fe(CN)6] en placa de toque

Dilución Volumen utilizado Resultado de la reacción

CI (g/ml) LI(μg) Observaciones

1:1 0,05 ml +++ Azul oscuro1:5 0,05 ml ++ Azul verdoso

1:25 0,05 ml + 6,89 .10−5 0,3 Celeste- Verde claro

1:125 0,05 ml - Verde amarillento

1:625 0,05 ml - Amarillo

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Ci=5 g FeCl3

l1mol

162,2g FeCl3

55,85 g Fe1mol

1l1000ml

= 1,72.10-3 g/ml

Concentración Límite:

CL=Ci . D=1,72. 10−3 gml×

125

=6,89.10−5g/ml

Límite de detección:

LI=CL.V=6,89.10−5 gml×0,05ml=3,44. 10−6 g≅ 0,3 μg

Reacción de identificación de Fe3+ con K4[Fe(CN)6]en papel

Dilución Volumen utilizado Resultado de la reacción

CI (g/ml) LI(μg) Observaciones

1:1 0,05 ml +++ Azul oscuro1:5 0,05 ml ++ Azul

1:25 0,05 ml + 6,89 .10−5 0,3 Azul claro1:125 0,05 ml - Amarillo1:625 0,05 ml - Amarillo

Ci=5 g FeCl3

l1mol

162,2g FeCl3

55,85 g Fe1mol

1l1000ml

= 1,72.10-3 g/ml

Concentración Límite:

CL=Ci . D=1,72. 10−3 gml×

125

=6,89.10−5g/ml

Límite de detección:

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LI=CL.V=6,89.10−5 gml×0,05ml=3,44. 10−6 g≅ 0,3 μg

Parte B

Identificación de aluminio:

Soporte Volumen utilizado Resultado ObservaciónPapel de filtro 50 + Rojo

Identificación de Fe en el sobrenadante:

Soporte Volumen utilizado Resultado ObservaciónPlaca de toque 50 - Incoloro

Identificación de Fe en el precipitado:

Soporte Volumen utilizado Resultado Observación

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Placa de toque 50 + Azul

Ecuaciones Químicas

Parte A.

Fe con Sulfocianuro de potasio:

(color rojo intenso)

Fe con Ferrocianuro de Potasio:

4Fe3+(ac) + 3 [Fe(CN)6 ]4- (ac) Fe4[Fe(NC)6]3 (s) (color azul )

Parte B.

Preparación de la solución:

Identificación de Fe en la solución de Al:

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