Guia TP Capítulo 1

Vista previa del material en texto

Guía de Trabajos 
Prácticos 
Química Analítica 
 
CAPÍTULO Nº 1 
 
 
Introducción 
La química analítica abarca el análisis cualitativo y cuantitativo de una 
muestra. Es decir que, se ocupa, por un lado, de determinar si un elemento 
o compuesto se halla presente en una muestra, y por otro, de informar la 
cantidad de cada especie en dicha muestra. 
La química analítica está vinculada a la vida cotidiana, permitiendo dar 
respuesta a problemas analíticos originados en diversas situaciones 
sociales, económicas y del sector de investigación y desarrollo, como por 
ejemplo el análisis de aguas, minerales, alimentos, fármacos, etc. 
El análisis químico es de naturaleza interdisciplinaria, lo que lo convierte en 
una herramienta muy importante para la bioquímica, la farmacia, la industria, 
las ciencias ambientales, la bromatología, la arqueología, la biología, la 
agricultura, etc. En el área industrial el análisis del acero determinando el 
contenido de carbono, hierro, níquel, cromo han sido fundamentales para 
asegurar la elevada calidad del acero (fuerza, dureza, resistencia a la 
corrosión, ductilidad). En el área clínica se desarrollaron métodos de análisis 
confiables para determinar distintos analitos en sangre y en orina 
posibilitando un correcto diagnóstico de gran número de patologías. Se 
pueden nombrar: la determinación diaria de las concentraciones de oxígeno 
y de dióxido de carbono para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades; 
la determinación de ion calcio en suero sanguíneo colabora con diagnóstico 
de enfermedades de las glándulas paratiroideas; el monitoreo de fármacos 
en sangre permite el adecuado ajuste de las dosis evitando los efectos 
adversos de las mismas, manteniendo su eficacia terapéutica; la 
determinación de marcadores cancerígenos o anticuerpos posibilitando el 
diagnóstico temprano de enfermedades; etc. 
Por otro lado, en el campo de la bromatología, la cuantificación de nitrógeno 
en alimentos permite evaluar su contenido proteico y en consecuencia su 
valor nutricional. En el campo ambiental, la determinación de hidrocarburos, 
metales pesados y otros compuestos, tanto en suelos como en aguas, 
permite determinar la contaminación industrial. Asimismo, las mediciones de 
las concentraciones de hidrocarburos, óxidos de nitrógeno y monóxido de 
carbono en el aire en los gases emitidos por los motores de los automóviles 
permiten evaluar si son efectivos para no producir contaminación 
atmosférica. Es por eso que en los últimos años, la Química Analítica 
ambiental, se ha hecho muy popular, siendo hoy en día una rutina los 
análisis de aguas, aire, suelos y otros materiales biológicos relevantes para 
el medio ambiente. 
La importancia de esta disciplina ha ido creciendo continuamente y seguirá 
creciendo en el futuro. Los problemas a resolver también crecerán en 
complejidad y surgirán nuevos desafíos, especialmente en áreas como 
biotecnología, materiales, tecnología ambiental e informática. Algunas 
tendencias para los desarrollos en química analítica serán: automatización y 
robótica, redes de instrumentos, instrumentos inteligentes, métodos 
complejos de procesamiento de datos, sensores en línea y sistemas 
miniaturizados, detección remota. Por lo que, para lograr abordar estos 
aspectos será necesario continuar innovando en aspectos como: incremento 
de selectividad, sensibilidad, combinación de métodos, interpretación de 
datos vía sistemas expertos, análisis in situ, desarrollo de nanotecnologías, 
etc. 
Reactivos químicos 
Es bastante obvio que debe evitarse la ingestión o contacto con material de 
riesgo. Por la misma razón debe estar prohibido comer, beber y/o fumar en 
todas las áreas del laboratorio. 
Ácidos y bases inorgánicos: 
Existen límites permisibles de exposición y límites máximos de 
concentración en el aire. Recordar que los vapores pueden causar severos 
daños a los ojos y sistema respiratorio. Cuando están a alta temperatura el 
daño que causan a la piel es aún mayor que a temperatura ambiente. 
Los ácidos y las bases deben estar guardados por separado y en áreas 
ventiladas lejos de materiales orgánicos volátiles y oxidables. Se debe 
trabajar con éstos en campanas que funcionen adecuadamente. En 
contacto con la piel enjuagar intensamente y consultar si la irritación 
persiste. 
Recordar que el ácido perclórico reacciona violentamente en contacto con 
material orgánico, particularmente tener precaución con solventes orgánicos 
volátiles. Además produce severas quemaduras en contacto con la piel o 
tracto respiratorio. Otra lesión muy común es la producida en ojos o piel con 
hidróxido de sodio. 
Metales y compuestos inorgánicos: 
En general todos son riesgosos. Trabajar bajo campana con protección para 
los ojos y con guardapolvo. 
Algunos riesgos particulares son: 
- compuestos de arsénico y níquel: son muy tóxicos y pueden ser 
carcinogénicos. Evitar la inhalación, ingestión y contacto con la piel. 
- azida sódica: es tóxica y reacciona con ácidos produciendo ácido 
hidrazóico el cual es aún más tóxico. Si se descarta por la cañería puede 
reaccionar con cobre y plomo formando azidas metálicas las cuales son 
explosivas. Se puede destruir agregando solución concentrada de NaNO2 
(1,5 g NaNO2/g de azida sódica). 
- cianuros: se utilizan muchas veces como reactivos o pueden estar en las 
muestras. Recordar que el cianuro de hidrógeno es un gas letal. No 
acidificar soluciones con cianuro excepto en una campana correctamente 
ventilada. 
- mercurio: es un metal líquido con una presión de vapor apreciable. Un 
termómetro roto en un ambiente con poca ventilación puede superar el 
umbral límite. Debido a su elevada volatilidad y toxicidad debe ser manejado 
con cuidado y con algún equipo adecuado para limpiar derrames. 
- percloratos: son explosivos en contacto con material combustible. 
Manejar y almacenarlos con cuidado. 
- borohidruro de sodio: se descompone liberando hidrógeno y por lo tanto 
representa un riesgo de explosión. 
Solventes y reactivos orgánicos: 
La mayoría de los solventes tienen un valor límite de tolerancia en aire. 
Muchos compuestos orgánicos son supuestamente carcinogénicos por lo 
cual deben tratarse con cuidado (benceno, tetracloruro de carbono, 
cloroformo, 1- 4 dioxano, tetracloroetileno, bencidina). 
Los alcoholes en general son irritantes para las mucosas y causan mareos. 
Dioles como etilenglicol son venenosos y el glicerol (triol) no lo es. 
Los hidrocarburos clorados causan narcosis y daño al sistema nervioso 
central e hígado. Otros hidrocarburos son irritantes de la piel y pueden 
provocar dermatitis luego de largas exposiciones. Es esencial una adecuada 
ventilación (riesgo de incendio y explosiones). 
El éter debe ser almacenado en frasco ámbar bien cerrados y en gabinetes 
o heladeras a prueba de explosiones. El éter es altamente explosivo, 
mantenerlo alejado de fuentes de calor, chispa o llama. Trabajar en 
campana ya que causa malestar, náuseas o inconsciencia. 
Los compuestos orgánicos sólidos en general son irritantes. Muchos forman 
aerosoles. Es conveniente usar guantes y guardapolvo. También deben 
tomarse recaudos para el descarte de los mismos. 
Descarte de reactivos: 
Debe existir siempre un plan para el descarte de residuos tóxicos (químicos 
y biológicos). Algunas formas de descarte son: incinerar, enterrar, evaporar, 
neutralizar, reaccionar químicamente, tratamientos especiales. 
Los solventes orgánicos pueden ser recuperados por destilación o 
destruidos en incineradores reglamentarios. Los residuos ácidos o básicos 
deben ser neutralizados previamente. Muchos compuestos solubles y 
atóxicos pueden ser diluidos y descartados al drenaje. Los compuestos 
tóxicos deben ser transformados en otros menos tóxicos o inocuos. Si esto 
no es posible se deben entregar a personal dedicado a tales fines. 
Instrumentos de laboratorio y operaciones analíticas 
Balanzas 
Existen dos tipos de balanzas, las mecánicas y las eléctricas. En la balanzaelectrónica por efecto electromagnético se restablece el sistema a la 
posición original y la corriente correctiva es proporcional a la masa del 
objeto a pesar. Antiguamente la balanza analítica más común era la balanza 
mecánica de un solo platillo, con capacidad máxima de 100 a 200 g y 
sensibilidad 0,01 a 0,1 mg. En esta balanza se retiraban pesas en cantidad 
equivalente en peso al objeto a pesar y la desviación residual se leía en la 
escala. 
La pesada se realiza habitualmente pesando primero un papel satinado o un 
recipiente adecuado, luego se agrega una cantidad de sustancia y se 
efectúa una segunda lectura. La diferencia entre las dos lecturas nos da la 
masa de sustancia. La masa del papel o recipiente vacío se denomina tara; 
algunas balanzas permiten llevar a cero con el papel o recipiente sobre el 
platillo y leer directamente la masa de sustancia. 
Otra forma de pesar es por diferencia, por ejemplo, colocando la sustancia 
en un recipiente con tapa se pesa éste inicialmente y luego de retirar una 
alícuota, la que es transferida cuantitativamente, se calcula la diferencia 
entre las dos lecturas la cual corresponderá a la masa de sustancia 
transferida. Esta forma de pesar es de elección cuando se trabaja con 
reactivos muy higroscópicos. 
Errores en las operaciones de pesada: 
- No debe tocarse el recipiente con las manos descubiertas. 
- La muestra a pesar debe estar a temperatura ambiente, en caso de 
requerir que se enfríe, conservar en desecador hasta que se alcance la 
temperatura ambiente. 
- Las puertas deben estar cerradas. 
- La balanza debe estar apoyada sobre una base pesada para evitar 
los efectos de las vibraciones. 
- En las balanzas mecánicas el platillo debe estar en posición de 
bloqueo (arresto) al colocar la carga y en semibloqueo (medio desarresto) 
en los primeros ajustes de pesada. 
Material volumétrico 
Bureta: 
Es un tubo de vidrio que permite medir el volumen del líquido vertido. La 
bureta típica tiene llave de teflón. 
Al efectuar la lectura el ojo debe estar situado al mismo nivel que la 
superficie del líquido para minimizar el error de paralaje. Además se debe 
tener en cuenta que las marcas de las graduaciones pueden tener un 
espesor considerable. Entonces para líquidos que forman meniscos 
cóncavos se considera que el nivel del líquido se encuentra en la marca 
cuando el fondo del menisco coincide con la parte superior de la marca. 
También hay que tener en cuenta que los líquidos tienden a adherirse a la 
pared interna y esto puede reducirse mediante un vaciado lento (no exceder 
los 20 mL/min). 
Un error frecuente al emplear la bureta es no eliminar el aire que queda 
como burbuja bajo la llave. Es imprescindible desplazarla para evitar el error 
que resultaría si ésta escapa durante la valoración. 
Matraces volumétricos: 
Se calibran o gradúan para contener un volumen definido de agua a 20 ºC 
cuando el fondo del menisco coincide con el centro de la marca del aforo. 
Generalmente al preparar una solución conviene pesar el matraz y luego 
agregar el sólido y volver a pesar. El sólido debe disolverse primero en un 
volumen inferior al volumen final. Luego se lleva a volumen agregando las 
últimas gotas con pipeta gotero. Finalmente se coloca la tapa, se ajusta y se 
mezcla por inversión varias veces. 
Pipetas y jeringas: 
En la Figura 1 se muestras distintos tipos de pipeta de uso común en el 
laboratorio 
 
 
 
 
La pipeta volumétrica o aforada, es la más exacta y está graduada para 
transferir un volumen fijo, la última gota no escurre y debe dejarse (pipetas 
de simple aforo), no debe ser expulsada soplando. La pipeta de Ostwald- 
Folin es semejante a una pipeta volumétrica pero la última gota debe ser 
expulsada. La pipeta graduada permite verter volúmenes variables. 
Finalmente, las pipetas serológicas tienen graduaciones hasta la punta, por 
ejemplo, si es de 10 mL vierte este volumen al soplar la última gota. 
Las pipetas deben cargarse con pera de goma o propipeta, no debe 
aspirarse con la boca; con un trozo de papel absorbente se seca el exceso 
de líquido de la pared externa, se apoya la punta sobre la pared interna de 
un vaso de precipitado donde se vierte el exceso de líquido. Luego se lleva 
la pipeta al recipiente en el que se desea transferir el líquido, se mantiene la 
punta en contacto con la pared interna del mismo y se vierte el líquido. 
Las pipetas y micropipetas automáticas presentan puntas descartables de 
plástico (tips de polipropileno). Pueden ser de volumen fijo o variable y la 
reproducibilidad es del 1 a 2 %. Pueden dispersar volúmenes desde 0,2 μL 
hasta 10 mL según el rango de medición de la pipeta. 
Para dispensar volúmenes variables muy pequeños resultan adecuadas las 
microjeringas las cuales poseen una precisión y exactitud cercanas al 1 %. 
Presentan una aguja fija y un émbolo para dispensar los volúmenes 
graduados. 
Figura 1: (A-B) Pipetas volumétricas o aforadas. (C) Pipeta de Ostwald-
Folin (D) Pipeta graduada. (E) Pipeta serológica. (F) Pipetas y micropipetas 
automáticas. (G) Jeringa Hamilton para inyección de pequeños volúmenes. 
Limpieza del material de vidrio: 
El material debe limpiarse perfectamente. Según el estado del material se 
recomiendan distintas técnicas. 
En todos los casos, se deja el material en contacto con el líquido elegido el 
menor tiempo posible. Por último se lava con abundante agua corriente y 
luego con varias porciones de agua destilada. 
La limpieza del material de vidrio es crítica. Un lavado inicial puede ser 
realizado con solución 2 % de detergente en caliente. Si este paso no es 
suficiente pueden emplearse distintas soluciones. 
Potasa alcohólica: Se disuelve KOH sólido en etanol de elevada 
concentración, hasta obtener una solución aproximadamente 2 M. 
Hidróxido de sodio alcohólico: se disuelven 120 gramos de NaOH 
comercial en 120 mL de agua y se diluye con etanol de 95° hasta 1 litro. 
Mezcla sulfo-crómica: se utiliza fría o caliente a 60 ºC, se obtiene 
agregando 400 mL de H2SO4 concentrado a 20 g de Na2Cr2O7 disueltos en 
15 mL de agua. La mezcla es muy corrosiva. 
Precaución: cuando se pone en contacto con Cl- puede formarse CrO2Cl2 
volátil, muy tóxico y carcinogénico. También pueden formarse productos 
tóxicos con Br-. Por lo tanto siempre se debe enjuagar el material de vidrio 
antes de tratarlo con mezcla sulfocrómica y trabajar en campana. Recordar que 
el Cr (VI) es tóxico y no debe ser descartado por la cañería. 
Mezcla sulfo - nítrica: se emplea comúnmente tibia. Se prepara mezclando 
con cuidado 30 mL de HNO3 (δ= 1,40) con 70 mL de H2SO4 (δ = 1,84). 
Calibración del material de vidrio: 
Cuando se quiere la máxima exactitud posible es necesario calibrar el 
material volumétrico. Para ello se carga un volumen de agua y se pesa en 
balanza analítica. 
Agua libre de aire: en un recipiente apropiado de vidrio resistente se hace 
hervir 20 minutos, la cantidad adecuada de agua destilada. El recipiente 
cerrado con un tapón de goma y conectado con un dispositivo de absorción 
cargado con sal sodada se enfría a la temperatura ambiente. En su lugar, 
para los trabajos corrientes se tapa el recipiente con un vaso de 
precipitación invertido y se enfría bajo el chorro de agua de grifo hasta que 
el agua adquiera la temperatura ambiente. 
Para convertir masa en volumen se emplea la densidad a la temperatura de 
trabajo. Las correcciones obtenidas en la calibración del material 
volumétrico se utilizan luego para el cálculo correcto del resultado, por 
ejemplo en diferentes volumetrías. 
Medición de volúmenes: el analista debe apreciar correctamente los 
volúmenes de las soluciones de los reactivos que se hacen intervenir en los 
procedimientos analíticos, así como el de las muestras líquidas para 
analizar. 
De acuerdo con el volumen que debemos apreciar y a la forma de medir ese 
volumen, será distinto el material volumétrico que debemos escoger. Hay 
material de vidrio para medir volúmenes de dos tipos:- Por llenado o de volumen contenido, poseen el volumen indicado, se 
llenan hasta un nivel señalado, llamado enrase. 
- Por escurrimiento o de volumen liberable o a escurrir, se indica un 
volumen que libera o escurre cuando se las vacía. A su vez, estos 
recipientes pueden ser aforados cuando sólo permiten medir un cierto 
volumen de líquido (volumen fijo), y graduados, en los que puede 
medirse cualquier volumen entre un máximo y un mínimo (volumen 
variable). 
Con respecto al volumen marcado es necesario referirse a la unidad de 
capacidad adoptada, que es el mililitro, o sea la milésima parte del litro. 
El litro utilizado en el material volumétrico es el litro práctico, es decir, aquel 
que se define como el volumen ocupado por la masa de un kilogramo de 
agua pura a 3,98 °C, a la presión de 760 milímetros, cuando el material de 
vidrio se halla a la temperatura de referencia (generalmente 20 °C). Esta 
condición de tener el agua a 3,98 °C y el material de vidrio a 20 °C es 
imposible de realizar en la práctica; pero dado que se ha determinado con 
gran exactitud la densidad del agua a diversas temperaturas, y se conoce el 
coeficiente de dilatación del vidrio, se puede conocer la masa de agua que 
corresponde a cada temperatura, en base a la relación m = V x y corregir 
la dilatación del material para referirla a 20 °C. 
Es imprescindible conocer la temperatura de referencia ya que es evidente 
que el volumen indicado como capacidad del material volumétrico sólo vale 
para la temperatura a la que se ha hecho el aforo: 15 °C, 17 °C, 20 °C, 25 
°C, etc. La temperatura más utilizada es la de 20 °C. La inscripción 20 °C 
indica que los volúmenes del enrace son válidos cuando el material de vidrio 
o la solución contenida, se encuentra a dicha temperatura. En caso 
contrario, deben efectuarse las correcciones pertinentes. 
En las pipetas y buretas es importante, además, conocer el tiempo de 
escurrimiento, que condiciona el espesor de la película líquida que 
permanece adherida a la superficie interna del recipiente. 
Pipetas 
Capacidad (en mL) 5 10 50 100 200 
Tiempo mínimo de Agua 
destilada (en s) 15 20 30 40 50 
Buretas Long. del tubo 
graduado (en cm) 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 
Tiempo mínimo (en s) 160 140 120 105 90 80 70 60 50 40 35 30 
 
Precauciones en el uso del material volumétrico: 
Varios son los errores que pueden cometerse en el uso de material 
volumétrico, por lo que deben adoptarse las precauciones necesarias para 
evitarlos o disminuirlos. Por ello se deben respetar las condiciones que 
rigieron su calibración: 
 Tipo de aforo, por llenado o por escurrimiento; 
 Temperatura de referencia; 
 Cuando corresponda el tiempo de escurrimiento. 
 En la lectura de las graduaciones o de las líneas de enrase, deben 
evitarse los errores de paralaje. 
 Nunca debe colocarse el material volumétrico a temperaturas 
superiores a 50 °C. 
 El material volumétrico debe estar perfectamente limpio. 
 Antes de usar material volumétrico nuevo, debe ser calibrado. 
 Debe evitarse el contacto del material volumétrico con sustancias que 
ataquen el vidrio. 
Seguridad en el laboratorio 
La manipulación segura de productos químicos presupone el conocimiento 
profundo de las propiedades del material y de los posibles peligros que 
emanan de él. Este conocimiento ayuda a evitar errores y accidentes. Es 
innumerable la información impresa y en la web, no sólo información sobre 
los productos químicos, sino también información sobre el trabajo seguro en 
el laboratorio. Solamente el conocimiento exacto de estos riesgos, en 
especial de las propiedades de los productos utilizados, permite un trabajo 
seguro en el laboratorio. 
La seguridad es un tema de actualidad para todos los que trabajan hoy con 
productos químicos en un laboratorio moderno. Los accidentes no ocurren, 
se producen, por este motivo, es de suma importancia conocer cómo evitar 
errores durante el trabajo en el laboratorio con efectos nocivos sobre las 
personas y el medio ambiente. En el caso de que ocurriese, a pesar de todo 
el cuidado, lo “inevitable”, es de máxima importancia el adecuado 
comportamiento en caso de urgencia. 
Reglas de seguridad importantes 
En el manejo de productos químicos deberían cumplirse siempre las 
siguientes reglas de seguridad, incluso cuando la etiqueta no presente 
signos de peligrosidad: 
1. Utilizar ropa adecuada dentro de los laboratorios: guardapolvo, 
guantes, anteojos de seguridad, barbijo. 
2. Realizar todos los trabajos en lugares bien ventilados y de ser 
necesario bajo campana (materiales peligrosos y/o reactivos volátiles). 
3. Evitar en todo momento el contacto de sustancias químicas con piel, 
ojos y mucosas. 
4. Enjuagar salpicaduras sobre la piel inmediata y ampliamente con 
abundante agua fría; si se trata de sustancias lipofílicas con poliglicol. 
Debido al peligro de resorción no usar solventes orgánicos. 
5. Ojos en contacto son sustancias cáusticas: enjuagar ampliamente con 
un chorro suave de agua (o con ducha especial para ojos), retirando 
las lentes de contacto previamente. Desplazar bien los párpados y 
mover los ojos hacia todos lados. Inmediatamente después pasar a 
tratamiento oftalmológico. 
6. Sacarse inmediatamente la indumentaria que esté impregnada con 
productos químicos. 
7. No fumar, no comer y no beber en los recintos del laboratorio. 
8. Conocer la ubicación y funcionamiento de los equipos de seguridad: 
extinguidores, duchas de seguridad, lavador de ojos, etc. 
 
Imágenes 
 
- Leal Denis, MF (2018). Pipetas aforadas de distintos volúmenes. 
- DURAN WHEATON KIMBLE. Pipeta ostwald-folin clase "B". Pipeta Ostwald-
Folin 
- BRAND. Graduated pipettes, BLAUBRAND®, class AS, type 1, DE-M. Pipeta 
graduada 
- BRAND. Graduated pipettes, BLAUBRAND®, class AS, type 3, class AS, DE-
M. Pipeta serológica 
- Thermo Scientific. Thermo Scientific™ Finnpipette™ F3. Pipetas automáticas 
- Fisher Scientific. Jeringa HamiltonTM. Jeringa Hamilton