PRINCIPALI OPERAZIONI DA EFFETTUARE DURANTE L’ANALISI PER VIA UMIDA

• Precipitazione

• Filtrazione

• Centrifugazione

• Lavaggio dei precipitati

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• Evaporazione, ebollizione, calcinazione

PRECIPITAZIONE

Le reazioni di precipitazione sono quelle reazioni in cui si formano composti pocosolubili (precipitati) e vengono usate sia per riconoscere ioni o sostanze che dannoluogo a precipitati di aspetto caratteristico, sia per separare e suddividere gli ioni.

acque madri

precipitato

Generalmente si eseguono in provette, da saggio o da centrifuga, aggiungendo ilreattivo precipitante, goccia a goccia, nella soluzione in esame fino a completaprecipitazione.

Le reazioni molto sensibili o quelle in cui si formano prodotti colorati si possonoeseguire in vetrini da orologio o su piastre di porcellana (bianca o nera).

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Separazione di un precipitato dalle acque madriSeparazione di un precipitato dalle acque madri

FILTRAZIONEFILTRAZIONE

CENTRIFUGAZIONECENTRIFUGAZIONE

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FILTRAZIONELa filtrazione si esegue con filtri di carta speciale porosa, a forma di disco.

1 2 6

7

5

• La grandezza del filtro da usare dipende dalla quantitàdel precipitato che si deve filtrare.

• Il cono dell’imbuto deve essere poco più grande delfiltro.

Il liquido filtrante provoca sotto il filtro un’aspirazioneproporzionale all’altezza della colonna liquida

Gambo lungo Maggiore velocità difiltrazione 4

3 4

CENTRIFUGAZIONE

• è più rapida della filtrazione e permette di separare quantità anche molto piccole

di precipitati, praticamente senza perdite.

La centrifugazione è una tecnica che consente di separare un precipitato da una

soluzione. Essa si esegue con appositi apparecchi, detti centrifughe, rotanti ad

alta velocità, azionati a mano o elettricamente.

La centrifugazione:• sostituisce la filtrazione nella semimicroanalisi e nella microanalisi;

Per azione della forza centrifuga, il precipitato viene spinto nel fondo della

provetta, dove si deposita così compatto che il liquido sovrastante può essere

allontanato per aspirazione con un contagocce.

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CENTRIFUGAZIONE

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CENTRIFUGAZIONEForza centrifuga Fc = Forza centrifuga

Fg = Forza gravitazionale

Fc = m . a m . v2

r=m . (2πr . n)2

r= =m 4 π2r2n2

r = m . 4 . π2r . n2

r = 10 cm

=602

m . 4 . π2 r . N2

Fg = m . g = m . 981

=602

m . 4 . π2 r . N2 1m . 981

. = 1.118 . 10−5 . r . N2

N = 2000 giri/min

Fc / Fg = 447 Fc = 447 . Fg

n = giri/secN = giri/min

Forza gravitazionaleFc

Fg=

Distanza tra l’asse di rotazione della centrifuga e la particella

Fc

Fg

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La velocità di sedimentazione (v) dipende:

• dalla accelerazione di gravità

• dalla grandezza della particella (quanto più questa è grande, tanto piùrapidamente si deposita sul fondo)

• dalla differenza tra la densità del solido e quella della soluzione (lavelocità di sedimentazione aumenta all’aumentare di tale differenza)

• dalla viscosità della soluzione (la velocità di sedimentazione aumenta aldiminuire della viscosità)

v =v =d2 (ρ – ρ0) gd2 (ρ – ρ0) g

18 η18 η

v = velocità di sedimentazione; d = diametro medio della particella; ρ = densità delleparticelle; ρ0 = densità della soluzione; g = accelerazione di gravità; η = viscosità dellasoluzione

Legge di Stokes

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1. Digestione del precipitato

Riscaldando una soluzione contenente un precipitato si ottiene:

• aumento del diametro delle particelle

• aumento della densità delle particelle

• diminuzione della viscosità della soluzione

• diminuzione della densità della soluzione

2. Uso della centrifuga

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LAVAGGIO DEI PRECIPITATI

È un’operazione con la quale si allontanano fisicamente le impurezze checontaminano un precipitato, derivanti da:

• incompleto allontanamento della fase liquida

• coprecipitazione e postprecipitazione

Adsorbimento di ioniestranei sulla superficie delprecipitato esposta allasoluzione o occlusione diioni estranei durante ilprocesso di ingrossamentodelle particelle primarie delprecipitato.

Precipitazione, sullasuperficie del primoprecipitato, di un altrocomposto avente unoione a comune con ilprimo precipitato.

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Si agita conla bacchetta.

TEORIA DEL LAVAGGIO DEI PRECIPITATI

Ogni lavaggio si effettua aggiungendo alvolume del liquido impregnante (a) un volumem di solvente di lavaggio (acqua).

c1V1 = c2V2

cioè c1 a = c2 (a + m)

a = volume liquido impregnante

m = volume solvente di lavaggio

Volume totale = a + m

In questa operazione laconcentrazione delle impurezze cambia,perchè cambia il volume in cui esse sonocontenute (a→a+m).

precipitato

a

m

c2 = c1(a + m)a

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Poi si centrifuga e si allontanano le acquemadri.

c1 a = c2 (a + m)

c3 = c2(a + m)a

Dopo il 1° lavaggio si avrà:

L’impurezza diminuisce con i lavaggi.

Dopo due lavaggi

c2 a = c3 (a + m)

Dopo il 2° lavaggio:

=

c2 = c1(a + m)a

c1.

(a + m)a[ ]2

Dopo n lavaggi

cn =(a + m)

a[ ]nc1

.

TEORIA DEL LAVAGGIO DEI PRECIPITATI

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Elevando il numero di lavaggi (n) oltre 5, però, la concentrazionedell’impurezza non scende più apprezzabilmente, per cui il trattamentoperde di efficacia.

Il lavaggio, quindi, è tanto più efficace quanto:

• maggiore è il numero di lavaggi (n)

• maggiore è la quantità di liquido di lavaggio impiegato (m)

• minore è la quantità di liquido che impregna il solido (a)

TEORIA DEL LAVAGGIO DEI PRECIPITATI

In genere è sufficiente limitare il numero dei lavaggi a 3.

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Si può dimostrare che è più efficace fare più lavaggi successivi piuttostoche un solo lavaggio, utilizzando in totale lo stesso volume di solvente.

mtot = 12 mL

1° caso: un unico lavaggio m = 12 mLa = 1 mL

c1. 1 mL = c2

. 13 mL c2 = c1/13

2° caso: 2 lavaggi m = 6 mLa = 1 mL

c1. 1 mL = c2

. 7 mL c2 = c1/7

c2. 1 mL = c3

. 7 mL c1/7 . 1 mL = c3. 7 mL c3 = c1/49

1° lavaggio:

2° lavaggio:

3° caso: 3 lavaggi m = 4 mLa = 1 mL

c1. 1 mL = c2

. 5 mL c2 = c1/51° lavaggio:

c2. 1 mL = c3

. 5 mL c1/5 . 1 mL = c3. 5 mL c3 = c1/252° lavaggio:

c3. 1 mL = c4

. 5 mL c1/25 . 1 mL = c4. 5 mL c4 = c1/1253° lavaggio:

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L’evaporazione consiste nel trasformare un liquido in vapore allo scopo dieliminare tutto o parte del liquido.

EVAPORAZIONE ED EBOLLIZIONE

Se da una soluzione il liquido viene evaporato completamente si dice che lasoluzione è stata portata a secchezza.Se invece il liquido viene evaporato solo in parte si parla di concentrazione.

Questa operazione viene eseguita mediante riscaldamento, cioèapprofittando del fatto che un aumento di temperatura fa aumentare latensione di vapore dei liquidi.

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Il riscaldamento può essere spinto fino alla temperatura di ebollizione delliquido, ma talvolta può essere sufficiente una temperatura inferiore.

Durante l’ebollizione o l’evaporazione di una soluzione, si eliminano, oltre alsolvente, anche le sostanze disciolte che hanno una volatilità maggiore opoco diversa da quella del solvente stesso.

• L’evaporazione, o anche il semplice riscaldamento dei liquidi, si fa in becker oin capsula oppure in provetta.

• Per il riscaldamento si usa il fornetto elettrico.• Qualora non si vogliano superare i 100 °C si usa il bagnomaria, cioè il

riscaldamento mediante immersione in acqua bollente.

EVAPORAZIONE ED EBOLLIZIONE

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La calcinazione è l’operazione con cui si eliminano i componenti volatilida una sostanza solida, mediante riscaldamento a temperaturegeneralmente elevate.

CALCINAZIONE

In genere, poiché nella calcinazione si possono sviluppare sostanzetossiche, si opera sotto cappa.

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La calcinazione si esegue in recipientidi porcellana o di platino (capsule,crogioli), riscaldando direttamentesulla fiamma di una lampada Bunseno su un fornetto elettrico.