La química analítica es una de las disciplinas más importantes en la química, que se encarga de la interpretación y medición cuantitativa de la materia. En el análisis químico cuantitativo se utilizan diversos métodos, tanto gravimétricos como volumétricos, para determinar la cantidad de una sustancia presente en una muestra. Uno de los conceptos esenciales en estos métodos es el factor gravimétrico.
El factor gravimétrico y su definición
El factor gravimétrico es un concepto fundamental en la química analítica cuantitativa. Se define como el peso de una sustancia deseada equivalente al peso unitario de una sustancia dada. Este peso unitario puede ser el peso atómico, el peso molecular o el peso fórmula de la sustancia de interés. El factor gravimétrico se obtiene a partir de la relación estequiométrica entre estas dos sustancias en una reacción química.
En otros términos, el factor gravimétrico es una combinación del factor de conversión (para moles) y las masas molares de las especies que intervienen en la reacción. Su nombre deriva del empleo en determinaciones gravimétricas.
Los factores gravimétricos son fundamentales para realizar cálculos en análisis repetidos de ciertos constituyentes en muestras. Se utilizan para transformar masas en los cálculos estequiométricos.
Obtención del factor gravimétrico
La obtención del factor gravimétrico es crucial para la correcta aplicación en los Métodos Gravimétricos. Para obtenerlo se debe:
- Identificar el analito y precipitado que se desea determinar
- Conocer la estequiometria de la reacción química
- Calcular las masas molares de los compuestos involucrados
- Definir el peso de la sustancia deseada y el peso unitario de la sustancia dada
- Aplicar la fórmula para el cálculo del factor gravimétrico
Para su cálculo se deben seguir algunas reglas, como que el factor está representado siempre por el peso atómico o el peso fórmula de la sustancia buscada por numerador y el peso de la sustancia pesada por denominador. En la secuencia de reacciones que se llevan a cabo, se prescinde de las etapas intermedias, y sólo se tiene en cuenta la relación estequiométrica entre las sustancias inicial y final.
A modo de ejemplo, para encontrar el peso de una sustancia buscada, se utiliza el factor gravimétrico multiplicando el peso de la sustancia pesada por el mencionado factor.
Los factores gravimétricos en la química analítica
Los métodos gravimétricos de análisis químico se basan en la Ley de las proporciones definidas y en la Ley de la consistencia de la composición. Su objetivo es determinar la cantidad de un elemento, radical o compuesto presente en una muestra, eliminando todas las sustancias que interfieren.
Estos métodos se centran en la medición de la masa de las sustancias y se basan en la estequiometría de las reacciones químicas.
Los factores gravimétricos son fundamentales para realizar los cálculos, especialmente cuando se hacen análisis repetidos de un determinado constituyente. Un factor gravimétrico se define como el peso de una sustancia deseada equivalente al peso unitario de una sustancia dada.
Ejemplos prácticos de factores gravimétricos
Para comprender mejor cómo se utilizan los factores gravimétricos, veamos algunos ejemplos prácticos:
Ejercicio 1: Determinación del porcentaje de cloro en una muestra que contiene cloruros
Se toma una muestra de agua con cloruros y se le añade nitrato de plata. Se produce un precipitado de cloruro de plata, que se filtra, lava y se seca. Se pesa el precipitado y se calcula el porcentaje de cloro en la muestra. El factor gravimétrico que se utiliza es de 0.2471.
Ejercicio 2: Determinación del contenido de SO42- en una muestra de agua
Para cumplir una norma gubernamental sobre los niveles de sulfatos en el agua potable, se toma una muestra de agua y se le añade una solución de cloruro de bario. La precipitación de sulfato de bario se filtra, se lava y se seca. Se pesa el precipitado y se calcula el contenido de sulfato en la muestra. El factor gravimétrico que se utiliza es de 0.4128.
Ejercicio 3: Determinación del porcentaje de nitrógeno en una muestra de harina de trigo
Para determinar el porcentaje de nitrógeno en una muestra de harina de trigo, se toma una pequeña cantidad de la muestra y se la combina con ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno. La mezcla se calienta, se deja enfriar y se añade un exceso de hidróxido de sodio para precipitar los nitratos en forma de hidróxido de hierro. El precipitado se filtra, se lava, se seca y se pesa. Con este dato se puede determinar el porcentaje de nitrógeno en la muestra. El factor gravimétrico utilizado es de 0.1408.
Los métodos gravimétricos en la industria alimentaria
En la industria alimentaria es común la utilización de los métodos gravimétricos, especialmente en el análisis de la composición química de los alimentos y en la detección de contaminantes. En muchas ocasiones se utilizan para la determinación de la cantidad de determinados nutrientes, como proteínas, grasas y carbohidratos, y en la detección de contaminantes.
La utilización de factores gravimétricos en la industria alimentaria es muy importante, especialmente para la determinación de la cantidad de nutrientes en los alimentos. También se utilizan para la detección de contaminantes y de microorganismos patógenos.
Los microorganismos patógenos
Entre los microorganismos patógenos más comunes encontrados en los alimentos se encuentran:
- Bacillus cereus, que produce envenenamiento por consumo de alimentos y se encuentra en postres de pastelería y productos a base de cereales como pasta.
- Campylobacter jejuni, que produce campilobacteriosis y se encuentra en la carne de aves cruda o poco cocida, leche sin pasteurizar, agua contaminada.
- Salmonella, que produce salmonelosis y se encuentra en huevos, aves, carne de res, leche o jugos sin pasteurizar, quesos, frutas y verduras contaminadas.
La presencia de estos microorganismos puede provocar reacciones adversas en el ser humano, desde leves hasta graves. La determinación de la cantidad de estos microorganismos en los alimentos es fundamental para evitar intoxicaciones alimentarias y proteger la salud pública.
Las alteraciones en la leche condensada
Las alteraciones en la leche condensada pueden ser causadas por bacterias como levaduras y especies que provocan la acidificación de la leche. Estos microorganismos provocan la fermentación de la lactosa y la producción de ácido láctico, lo que provoca la acidificación de la leche.
La determinación de la cantidad de estos microorganismos es importante en la producción de alimentos, especialmente en la industria láctea y de bebidas.
Conclusión
En resumen, los factores gravimétricos son fundamentales en la química analítica cuantitativa, especialmente en los métodos gravimétricos de análisis químico. Estos factores representan la relación estequiométrica entre las sustancias que intervienen en una reacción química y permiten transformar las masas en cálculos estequiométricos.
En la industria alimentaria, los métodos gravimétricos son muy importantes en la determinación de la calidad y la seguridad alimentaria. La utilización de factores gravimétricos en estos métodos es esencial para la correcta interpretación de los resultados obtenidos y para garantizar la calidad y seguridad de los alimentos que consumimos.
En definitiva, el conocimiento y la correcta aplicación de los factores gravimétricos en la química analítica cuantitativa son fundamentales en la investigación, la producción y el análisis de materiales y productos químicos, así como en la seguridad y calidad de los alimentos que consumimos.
