Métodos de ataque de muestra (de disolución de muestra)

En caso de que la muestra no sea ya una disolución, se puede decir que ella misma condiciona la forma de disolverla.

Es imprescindible conocer la naturaleza del analito y de la matriz de la muestra.

1. La muestra es de naturaleza inorgánica:

$\ast$ Se ha de recurrir a disolventes acuosos de menos a más agresivos:

$ \boxed{1} \ \ce{H2O}, \boxed{2} \ \ce{HCl}, \boxed{3} \ \ce{HNO3, H2SO4}, \boxed{4} \ \smash{\text{Agua regia}} \equiv \left( \begin{aligned} \ce{HCl &+ HNO3} \\ 3&:1 \end{aligned} \right) $

Temperatura $\,\leq \pu{100 ºC}$

$\ast$ Si esto no funciona es necesario utilizar la disgregación, donde se utilizan reactivos sólidos o líquidos a temperaturas elevadas:

- reactivo sólido (fundente) $\rightarrow$ fusión $\rightarrow$ el producto sólido es más fácil de disolver.

- ácidos: se necesitan recipientes que soporten elevadas presiones ya que se trabaja a temperaturas superiores a la de ebullición $\rightarrow \Space{0ex}{4ex}{0ex} \left\{ \begin{array}{l} \smash{\text{bombas teflón}} \\ \smash{\text{hornos microondas}} \end{array} \right.$

Compuestos que son insolubles en agua regia:

- sales de $\ce{Ag}$, como por ejemplo $\ce{AgX}$

- sulfatos $\rightarrow \ce{SrSO4, BaSO4, PbSO4, CaSO4}$

- óxidos naturales de $\ce{Al, Cr, Fe, Sn, Ti},$ ...

- $\ce{Si, SiO2},$ silicatos.

- sales calcinadas (previamente calcinadas) $\rightarrow \ce{CaF2, PbCrO4},$ fosfatos.

- elementos $\rightarrow \ce{C, Ir, Fe{-}Si, Fe{-}Cr}$

Las disgregaciones pueden ser:

- alcalina: $\ce{Na2CO3}$ (fundente más importante)

Ejemplo:

$ \def\rarrow#1#2{ \, \overset{#1}{ \underset{\smash{#2}}{ \Rule{0pt}{0.3em}{0pt} \smash{ \xrightarrow[\hspace{8px}\hphantom{#2}\hspace{8px}]{\hspace{8px}\hphantom{#1}\hspace{8px}} } } } \, } \begin{array}{l} \ce{ Na2CO3_{(s)} \! (\smash{\text{exceso}}) + BaSO4_{(s)} \rarrow{}{T \mspace{3mu} > \mspace{3mu} \pu{750ºC}} BaCO3_{(s)} + Na2SO4_{(s)} } \\[1ex] \ce{ BaCO3_{(s)} + Na2SO4_{(s)} \rarrow{\ce{+H2O}}{} 2 Na+_{(aq)} + SO4^2-_{(aq)} + BaCO3_{(s)} } \\[1ex] \ce{ BaCO3_{(s)} \rarrow{\ce{HCl_{(aq)}}} Ba^2+_{(aq)} + CO2 \! ^ \! + Cl-_{(aq)} } \end{array} $

- ácida: $\ce{K2S2O7}, \sim \pu{500 ºC}$

$\ast$ Alternativas a la disgregación.

2. La muestra es de naturaleza orgánica: $T < \pu{100 ºC}$

$\ast$ solubles en agua:

$\ce{R-COOH, R-OH},$ sales$, \ce{R2CO, R-CHO, R-O-R'}$

Todos ellos con nº $\,\ce{C} < 5$.

$\ast$ solubles en medio ácido diluido:

$\ce{R-NH2 \! ($\smash{\text{base orgánica}}$) \rarrow{\ce{H+}}{}}$ sal amónica

$\ast$ solubles en medio básico diluido:

$\ce{R-COOH ($\smash{\text{ácido orgánico}}$) \rarrow{\ce{OH-}}{}}$ sal

$\ast$ Si lo anterior no funciona hemos de recurrir a disolventes orgánicos:

Éter etílico, acetona o $\ce{Cl2CH2}$ sobre hidrocarburos saturados, insaturados o aromáticos.

3. Determinar materia inorgánica (elementos metálicos) dentro de una matriz orgánica:

Lo primero que se ha de hacer es destruir la materia orgánica. A esto se le puede llamar mineralización, se convierte materia orgánica en inorgánica. Se lleva a cabo de la siguiente manera:

Mat. Org. $\ce{\rarrow{+Q \smash{\text{ (calor)}}}{\smash{\text{oxidantes}}} CO2 + H2O + \dotsb}$

Se puede realizar por dos vías:

a) vía seca:

$\bullet$ calcinación (abierto), también llamada incineración seca, $T > \pu{550 ºC}$

$\bullet$ combustión en tubo (abierto), $\ce{O2}$ como oxidante y $T \uparrow$

$\Rightarrow$ Para determinar: $\ce{C, H, N, O, S, X}$ (sobre todo los dos últimos).

$\bullet$ combustión en recipiente cerrado $(\ce{O2}) \Rightarrow$ método Schöniger

Esquema dispositivo método Schöniger

b) vía húmeda:

$\bullet \; \ce{H2SO4}$ (concentrado y caliente) $\rightarrow$ Método Kjeldahl, para la determinación de $\ce{N}$.

$\bullet \; \ce{H2SO4 + HNO3}$

$\bullet \; \ce{HClO4 + HNO3}$ (nítrico para evitar el peligro de explosión debido al perclórico y azúcares).

Normalmente, la vía humeda, se realiza en recipientes abiertos, aunque se puede también hacer en cerrados.