Este documento presenta un libro sobre métodos clásicos cuantitativos de análisis químico farmacéutico. El libro contiene 9 capítulos que cubren temas como análisis gravimétrico, volumétrico, neutralización, precipitación, formación de complejos y oxidación-reducción, con énfasis en aplicaciones farmacéuticas. El libro también incluye ejercicios y prácticas de laboratorio para facilitar la comprensión de los estudiantes.

2. Análisis Químico Farmacéutico
Métodos Clásicos Cuantitativos
Autores:
Dra. Pilar Marchante Castellanos
MSc. Héctor Zumbado Fernández
MSc. Amelie González Atá
Dr. Manuel Alvarez Gil
MSc. Leidiana Hernández Mejías
Instituto de Farmacia y Alimentos
Universidad de La Habana

3. “No es suficiente enseñar a los hombres una especialidad. Con ello se convierten en algo así como máquinas utilizables pero no en individuos válidos. Para ser un individuo válido el hombre debe sentir intensamente aquello a lo que puede aspirar. Tiene que recibir un sentimiento vivo de lo bello y de lo moralmente bueno.
En caso contrario se parece más a un perro bien amaestrado Que a un ente armónicamente desarrollado. Debe aprender a comprender las motivaciones, ilusiones y penas de las gentes para adquirir una actitud recta respecto a los Individuos y a la Sociedad”.
ALBERT EINSTEIN
“Mi visión del mundo”

4. Indice de contenidos
PRÓLOGO /1
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS QUÍMICO FARMACEUTICO
1.1. Revisión de algunos conceptos importantes............................................
1.1.1. Masa, volumen y cantidad de sustancia.............................................
1.1.2. Electrolitos............................................................................................
1.1.3. Formas de expresar la concentración..................................................
1.1.4. El equilibrio químico.............................................................................
1.1.5. Ácidos y bases.....................................................................................
1.1.6. Constante del producto de solubilidad................................................
1.1.7. Cálculo de la masa molar del equivalente...........................................
1.1.7.1. En reacciones de neutralización…………………………………………..
1.1.7.2. En reacciones de oxidación-reducción…………………………………..
1.1.7.3. En reacciones de precipitación y de formación de complejos……….
1.1.7.4. De especies que no participan directamente en una
reacción dada………………………………………………………………..
1.2. Clasificación de los métodos clásicos de análisis cuantitativo…………...
1.3. Reactivos y equipamiento en un laboratorio de análisis químico y su manipulación ...................................................................
1.3.1. Reactivos…..........................................................................................
1.3.2. Equipamiento......................................................................................
1.3.2.1. Utensilios y recipientes para medir volúmenes.....................
1.3.2.2. Recipientes para pesar sólidos..............................................
1.3.2.3. Utensilios y materiales para filtrar........................................
1.3.2.4. Otros utensilios y aparatos de amplio uso en el laboratorio..
1.3.2.5. Equipos..........................................................................
1.4. El trabajo en un laboratorio de análisis químico................................
1.4.1. Algunas operaciones básicas..............................................................
1.4.1.1. Evaporación de líquidos........................................................
1.4.1.2. Filtración y calcinación.........................................................
1.4.1.3. La Pesada.............................................................................
1.4.1.4. Trasvase cuantitativo de sólidos..........................................
1.4.2. Limpieza y rotulación del material de laboratorio..............................
1.4.3. Seguridad en el laboratorio.................................................................
1.4.4. Libreta de trabajo................................................................................
1.5. Etapas de un análisis químico cuantitativo.........................................
1.5.1. Definición de los objetivos...................................................................
1.5.2. Selección del método analítico............................................................
1.5.2.1. Validación del método analítico.............................................
1.5.3. Muestreo..............................................................................................
1.5.4. Preparación de la muestra..................................................................
1.5.5. Determinación analítica.......................................................................
1.5.6. Cálculos, reporte e interpretación de los resultados...........................
1.5.6.1. Errores en análisis cuantitativo………………………………….
1.6. Ejercicios propuestos

5. CAPÍTULO 2. ANÁLISIS GRAVIMÉTRICO
2.1. Fundamento del análisis gravimétrico..............................................
2.2. Clasificación de los métodos gravimétricos........................................
2.3. Métodos gravimétricos por precipitación...........................................
2.3.1. Operaciones en los métodos gravimétricos por precipitación..........
2.3.1.1. Medida de la muestra........................................................
2.3.1.2. Preparación de la muestra.................................................
2.3.1.3. Precipitación.......................................................................
2.3.1.4. Filtración y lavado.............................................................
2.3.1.5. Secado y/o incineración....................................................
2.3.1.6. Pesada...............................................................................
2.3.1.7. Cálculos y expresión de los resultados.............................
2.3.2. Aplicaciones en el análisis químico farmacéutico............................
2.4. Métodos gravimétricos por volatilización..........................................
2.4.1. Determinación de la pérdida por secado........................................
2.4.1.1. Importancia de la pérdida por secado en la determinación de la pureza de las materias primas de uso farmacéutico.
2.4.2. Determinación del residuo de ignición............................................
2.4.3. Determinación de la pérdida por ignición.......................................
2.4.4. Aplicaciones en el análisis químico farmacéutico...........................
CAPÍTULO 3. INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS VOLUMÉTRICO
3.1. Fundamentos generales del análisis volumétrico.............................
3.2. Límite de cuantificación y precisión del análisis volumétrico..........
3.3. Clasificación de los métodos volumétricos de análisis.....................
3.4. Métodos de valoración......................................................................
3.4.1. Método directo................................................................................
3.4.2. Métodos indirectos.........................................................................
3.4.2.1. Método por retroceso...................................................................
3.4.2.2. Método por sustitución................................................................
3.5. Preparación de soluciones................................................................
3.5.1. A partir de un reactivo sólido........................................................
3.5.1. A partir de un reactivo líquido......................................................
3.5.3. A partir de una solución con mayor concentración.......................
3.6. Métodos de estandarización de soluciones......................................
3.6.1. Método de las alícuotas………………………………………………….
3.6.2. Método de las pesadas individuales………………………………….
3.7. El titre............................................................................................
3.8. El ensayo en blanco en el análisis volumétrico...............................
CAPÍTULO 4. VOLUMETRÍA DE NEUTRALIZACIÓN
4.1. Fundamentos generales de la volumetría de neutralización…………
4.2. Volumetría de neutralización acuosa………………………………………..

6. 4.2.1. Fundamentos generales………………………………………………...
4.2.2. pH y punto de equivalencia……………………………………..……..
4.2.3. Indicadores ácido-base……………………………………………..…...
4.2.3.1. Teoría de los indicadores……………………..……………...
4.2.3.2. Intervalo de viraje de los indicadores ácido-base……….
4.2.3.3. Indicadores mezclas…………….……………………..……...
4.2.4. Curvas de valoración ácido-base……………….……………………..
4.2.4.1. Curvas de valoración entre un ácido fuerte y
una base fuerte…………………………………………….....
4.2.4.2. Curvas de valoración de un ácido débil
con una base fuerte…………………………………………...
4.2.4.3. Curvas de valoración de una base débil
con un ácido fuerte…………………………………………….
4.2.4.4. Curvas de valoración entre un ácido débil
y una base débil……………………………………………….
4.2.4.5. Factores que afectan el salto de pH de las
curvas de valoración………………………………………….
4.2.5. Valoración de soluciones de sales de ácidos y
bases débiles……………………………………………………………...
4.2.6. Soluciones reguladoras………………………………………………….
4.2.7. Aplicaciones de la volumetría de neutralización acuosa en el
análisis farmacéutico…………………………………………………….
4.3. Volumetría de neutralización no acuosa……………………………………
4.3.1. Fundamentos generales…………………………………………………
4.3.2. Valoración de bases……………………………………………………..
4.3.3. Valoración de ácidos……………………………………………………..
4.3.4. Aplicaciones de la anhidrovolumetría en el análisis
farmacéutico……………………………………………………………………..
4.4. Ejercicios propuestos……………………………………………………………..
CAPÍTULO 5. VOLUMETRÍA DE PRECIPITACION
5.1. Fundamentos generales de la volumetría de precipitación………….
5.2. Curvas de valoración por precipitación ……………………………………
5.2.1. Factores que influyen sobre la forma de la curva de
valoración ………………………………………………………………….
5.3. Métodos de detección del punto final……………………………….
5.3. Métodos de detección del punto final..............................................
5.3.1. Método de Mohr...........................................................................
5.3.2. Método de Volhard.......................................................................
5.3.3. Método de Fajans………………………………………………………...
5.4. Aplicaciones de la volumetría de precipitación en el análisis de
sustancias de interés farmacéutico…………………….……………………
5.5. Ejercicios propuestos………………………………………………..................
CAPÍTULO 6. VOLUMETRÍA DE FORMACIÓN DE COMPLEJOS
6.1. Fundamentos generales de la complejometría…………………..……….
6.2. El ácido etilendiaminotetracético (EDTA)……………………….............

7. 6.3. Factores que afectan la estabilidad de los complejos
metal-EDTA……………………………………………………………………………
6.3.1. Concentración hidrogeniónica o pH del medio……………………...
6.3.2. Carga del catión…………………………………………………………..
6.4. Constante de estabilidad condicional de
los complejos metal-EDTA………………………………….……………..…….
6.5. Curvas de valoración complejométricas………………….…………………
6.5.1. Factores que influyen en la forma de la curva de valora-
ción complejométrica con EDTA……………………………………….
6.6. Indicadores complejométricos……………….…………….…….……………
6.7. Métodos de valoración con EDTA…………………………………..………….
6.8. Aplicación de la complejometría en el análisis de sustancias
de interés farmacéutico…………………………………………………………
6.9. Ejercicios propuestos………………………………………………………….…..
CAPÍTULO 7. VOLUMETRÍA DE OXIDACIÓN-REDUCCIÓN
7.1. Fundamentos generales de la volumetría de oxidación reducción…
7.1.1. Semirreacciones de oxidación - reducción …………………..……….
7.1.2. Reacciones de oxidación-reducción en celdas
electroquímicas…………………………………………………………….
7.2. Potencial de electrodo……………………………………………………………..
7.2.1. Influencia de las concentraciones sobre el potencial
de electrodo ……………………………………………..………………….
7.3. Constantes de equilibrio de las reacciones de oxidación
reducción…………………………………………………………………….……….
7.4. Curvas de valoración de oxidación- reducción………………………….…
7.4.1. Factores que influyen en la forma de las curvas de valoración....
7.5. Indicadores empleados en la volumetría de oxidación-reducción.….
7.5.1. Autoindicadores…………………………………………………….….…..
7.5.2. Indicadores específicos………………………………………….…….….
7.5.3. Indicadores de oxidación-reducción verdaderos…………..…….…..
7.6. Agentes oxidantes y reductores más empleados…………………………..
7.6.1. Permanganometría…………………………………………………………
7.6.2. Dicromatometría…………………………………………………………….
7.6.3. Cerimetría………………………………………………………….............
7.6.4. Yodometría y yodimetría…………………………………………….……
7.6.5. Yodatometría……………………………………………………………
7.6.5. Bromatometría………………………………………………………….
7.7. Aplicación de la volumetría redox en el análisis de sustancias de
interés farmacéutico…………………………………………………………..…..
7.8. Ejercicios propuestos…………………………………………………………..…..
CAPITULO 8. EJERCICIOS INTEGRADORES………………………………..
CAPITULO 9. PRACTICAS DE LABORATORIO………………………………..

8. APÉNDICES…………………………………………………………………………..
BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………….

9. Prólogo
La insuficiente correspondencia entre los textos utilizados hasta el momento y los contenidos y objetivos del programa de la asignatura de Análisis Químico Farmacéutico de la Licenciatura en Ciencias Farmacéuticas, ha dificultado la adecuada profundización y ampliación de los conocimientos y la suficiente ejercitación por parte de los estudiantes de la especialidad. Tal situación ha motivado al colectivo de autores a seleccionar cuidadosamente aquellos aspectos de los métodos clásicos del análisis químico cuantitativo que resultan de particular interés para la formación del profesional farmacéutico, incluyendo ejemplos, el diseño de experiencias de laboratorio y la elaboración de una importante cantidad de ejercicios que faciliten una mejor comprensión, ejercitación e integración de los contenidos teóricos y prácticos correspondientes.
El enfoque, cada vez más orientado hacia la especialidad, con que se imparte en la carrera el análisis químico cuantitativo, contribuye a que los estudiantes puedan considerarlo no solo como parte de su formación básica, sino también como una herramienta fundamental para el aprendizaje y aplicación de otros métodos de análisis farmacéutico, para la interpretación de la literatura especializada y, en general, como un conjunto de conocimientos y habilidades que son inherentes, y están indisolublemente ligados, al correcto desempeño en los diferentes perfiles de trabajo del profesional.
Es necesario aclarar que en este libro son tratados los métodos cuantitativos clásicos de análisis químico con la amplitud y profundidad que se corresponden con el nivel de información que, hasta el momento de cursar la asignatura, poseen los estudiantes. Para su confección nos hemos trazado como objetivos fundamentales: facilitar la comprensión de los contenidos teóricos, el estudio independiente, la ejercitación, el desarrollo de habilidades y la posibilidad de integrar los diferentes aspectos teóricos y prácticos de la asignatura, contribuyendo todo ello a la calidad de su aprendizaje y a una más adecuada formación del profesional.
Los autores deseamos expresar nuestra sincera gratitud hacia todos los que, amable y desinteresadamente, ofrecieron su valiosa colaboración y experiencia para el diseño y elaboración del presente libro; en particular para Alejandro Alvarez Marchante, porla detallada realización de los dibujos, y para los colegas del Departamento de Química Analítica de la Facultad de Química de la Universidad de La Habana, por las facilidades brindadas para consultar algunos textos de interés y por sus apreciados criterios sobre la temática abordada.
Sometemos pues, nuestro trabajo, a la consideración de los principales interesados: los estudiantes, y a la de todos aquellos profesionales que deseen aportar sus opiniones y/o sugerencias sobre su forma y contenido, las cuales agradecemos anticipadamente y atenderemos con especial interés.
Los Autores
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10. Capítulo 1
Introducción al Análisis Químico Farmacéutico
La Química Analítica, considerada por muchos la rama más antigua de la Química, es la ciencia que estudia el conjunto de principios, leyes, métodos y técnicas cuya finalidad es la determinación de la composición química de una muestra natural o artificial. Es, por tanto, la ciencia creadora y elaboradora de esos métodos y técnicas y puede definirse como la rama de la química que se ocupa de la identificación y cuantificación de uno o varios componentes químicos en una muestra dada. De acuerdo con esta definición la Química Analítica se divide en cualitativa y cuantitativa.
La Química Analítica Cualitativa tiene por objetivo el reconocimiento o identificación de los elementos, compuestos o grupos químicos presentes en una muestra dada; mientras que el de la Química Analítica Cuantitativa, es la determinación de las cantidades en las cuales tales elementos, compuestos o grupos químicos se encuentran en la muestra.
Para cumplimentar cualquiera de estos objetivos (cualitativo o cuantitativo), la química analítica se vale del procedimiento denominado método analítico, el cual puede definirse como el conjunto de operaciones físicas y químicas que permite identificar y/o cuantificar un componente químico o un grupo dado de estos (el analito) en el sistema material que lo contiene (la muestra). La complejidad en la composición (matriz) de la muestra será la que determine el procesamiento a que deberá ser sometida esta última a fin de lograr resultados óptimos en el análisis. Un ejemplo de muestra con matriz compleja es la sangre, frecuentemente analizada con múltiples objetivos.
Los métodos de análisis químico pueden clasificarse de diferentes formas aunque, la más aplicada, es la que los divide según la naturaleza de la medida final que se realiza. De acuerdo con esto, los métodos de análisis químico pueden clasificarse en clásicos e instrumentales.
Métodos clásicos: Son los más antiguos e involucran, generalmente, la aplicación de una reacción química en la que interviene el constituyente que se desea determinar. Si el fin es cualitativo, la reacción deberá dar lugar a la aparición de coloración, turbidez, precipitado, o cualquier otro cambio perceptible que indique la posible presencia de especies químicas determinadas. Estas reacciones características serán descritas y aplicadas en cursos posteriores.
Si por el contrario, el objetivo del análisis es cuantitativo, el procedimiento químico empleado deberá concluir con la medición final de una masa o un volumen que permitirá calcular la cantidad o concentración de analito presente en la muestra. Este texto tratará sobre los métodos clásicos de análisis cuantitativo.
Métodos instrumentales: Constituyen un conjunto de procedimientos basados en la medición instrumental de alguna propiedad físico-química de las sustancias que proporciona información sobre su estructura o composición química (métodos cualitativos) o que resulta proporcional a la masa o concentración de las mismas en el sistema estudiado (métodos cuantitativos). Estos métodos, por lo general, no involucran reacción química alguna y presentan una enorme diversidad. En ocasiones, requieren de equipos que pueden resultar altamente sofisticados y muy caros, pero que ofrecen resultados imposibles de lograr por otras vías. Los métodos instrumentales son aplicados ampliamente tanto con fines cualitativos como cuantitativos y, a diferencia de los métodos clásicos que han experimentado poco cambio con el transcurso de los años, están sometidos a un constante desarrollo y constituyen una herramienta fundamental en casi todas las ramas de la ciencia.
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11. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
3
Por su parte, los métodos clásicos mantienen una amplia aplicabilidad en el campo farmacéutico, particularmente, en lo que se refiere al control de la calidad de las materias primas utilizadas en la elaboración de medicamentos y también en el de los propios productos terminados. Esta aplicabilidad se fundamenta en el hecho de que no siempre debe utilizarse el método más moderno y costoso para un análisis, pues ante todo debe tomarse en consideración el objetivo que se persigue con el mismo para seleccionar adecuadamente el método analítico menos engorroso y costoso que sea aplicable a la muestra bajo estudio y que garantice unos resultados con el nivel de exigencia requerido. Un científico nunca deberá invertir tiempo o recursos para lograr más exactitud y precisión de la requerida para un análisis dado, aunque menos aún deberá proporcionar unos resultados que no estén a la altura de la exigencia que se plantea para el mismo.
Los Medicamentos
Medicamento es toda sustancia o preparado que, poseyendo propiedades curativas o preventivas, es elaborado para ser administrado al hombre o a los animales, ayudando al organismo a recuperarse de los desequilibrios producidos por las enfermedades o a protegerlo de las mismas.
De forma general, un medicamento está compuesto por una sustancia o compuesto principal que es la sustancia o principio farmacológicamente activo (o fármaco), responsable de ejercer la actividad preventiva o terapéutica (curativa) que se persigue con su administración frente a una enfermedad o padecimiento dado; y otra serie de sustancias inactivas o inertes, que se conocen como sustancias auxiliares o excipientes, que permiten o coadyuvan a una mejor absorción del principio activo por el organismo al mismo tiempo que garantizan su estabilidad y posibilitan la preparación de la forma farmacéutica (tableta, ungüento, crema, loción, jarabe, colirio, inyectable, polvos, etc.) en que será administrado. Entonces, la forma farmacéutica es la presentación externa de un medicamento con el fin de posibilitar su administración al individuo. En ocasiones, un medicamento incluye en su composición más de un principio activo y entonces se dice que es una asociación medicamentosa.
Así por ejemplo, en las tabletas de KCl 500 mg, administradas a pacientes hipopotasémicos (con niveles deprimidos de potasio en sangre), el cloruro de potasio constituye el principio activo o fármaco, mientras que los otros componentes de la tableta (glicerina, estearato de magnesio, hidróxido de aluminio y acacia), son las sustancias auxiliares o excipientes.
Por otra parte, antes de formar parte del medicamento, cada uno de los compuestos que va a ser utilizado en su elaboración, constituye una materia prima (figura 1.1).
Para garantizar la calidad de un medicamento debe controlarse cuidadosamente la calidad de cada uno de los componentes que forman parte del mismo, así como del proceso productivo mediante el cual es elaborado. De ello depende, tanto la adecuada presentación del producto terminado como su efectividad preventiva o terapéutica y su estabilidad física y química. Por tal motivo, todas las materias primas que van a ser utilizadas en la elaboración de un medicamento deben ser sometidas a un riguroso control de calidad mediante la aplicación de una serie de técnicas analíticas que permiten comprobar si cumplen o no con los requisitos de pureza establecidos para cada una de ellas.

12. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
4
Sin embargo, ese control no basta para garantizar la calidad del producto terminado. Durante el proceso tecnológico mediante el cual se elabora el medicamento deben realizarse diferentes chequeos con el fin de comprobar que todos los parámetros tecnológicos se comportan adecuadamente y no se ha producido alteración alguna en las distintas etapas productivas. Finalmente, el producto terminado es sometido a una serie de pruebas o análisis de diferentes tipos (físicos, químicos, químico-físicos, microbiológicos, bioquímicos, toxicológicos, etc. en dependencia de sus características) para establecer si el mismo se encuentra o no apto para el consumo humano o animal.
En las farmacopeas, compendios que se publican en los países con más desarrollo en producción de medicamentos, se recogen todos los análisis a que deben ser sometidos tanto las materias primas (principios activos, sustancias auxiliares, agua de uso industrial, envases, etc.) como los productos terminados (medicamentos y otros productos de uso farmacéutico) que se producen en esos países. Para cada análisis se establece el “criterio de calidad”, o sea el intervalo en el que deben encontrarse los resultados del análisis en cuestión, para que tales materias primas o productos puedan ser considerados aptos para el uso farmacéutico. Las materias primas y productos farmacéuticos que se importan, deben ser sometidos también a rigurosos controles según establecen las regulaciones del país que importa. Igualmente, debe realizarse un control periódico a las materias primas o formas terminadas que se mantienen almacenadas ya que debe comprobarse que conservan su calidad durante el almacenamiento.
Para una gran cantidad de los diferentes tipos de análisis y controles mencionados, se aplican los métodos clásicos de análisis químico cuantitativo, de ahí la importancia del adecuado aprendizaje y dominio de los mismos.
En cursos posteriores se tratarán, detalladamente, los aspectos concernientes al aseguramiento y control de la calidad en la industria farmacéutica y a los estudios de estabilidad química a que deben ser sometidos los nuevos fármacos y medicamentos. No obstante, en el presente texto serán utilizados algunos ejemplos que permitirán ilustrar de forma concreta la aplicación directa de los métodos clásicos de análisis cuantitativo con tales fines.
Por otra parte, cuando se va a aplicar una técnica o procedimiento analítico, es imprescindible discernir claramente cuál es la muestra, cuáles son las características de su matriz y cuál es el analito.
Para ello, pueden tomarse como ejemplo las tabletas de cloruro de potasio (KCl) esquematizadas anteriormente. Así, desde el punto de vista analítico, cuando se desea determinar experimentalmente la pureza de la materia prima “cloruro de potasio”, esta última constituirá la muestra a analizar, en la que deberá determinarse el contenido de KCL (componente químico) que realmente presenta y que constituirá el analito, en una matriz que pudiera estar compuesta por el KCL (analito) y otras impurezas que pudieran estar presentes en la materia prima, considerando que es prácticamente imposible obtener un compuesto 100% puro. El análisis mencionado forma parte de un conjunto de pruebas o ensayos físicos y químicos establecidos para el control de la calidad de esta materia prima en particular.
Por otra parte, si lo que se realiza es el control de calidad de un lote fabricado o importado de tabletas de KCl, y se desea determinar si el contenido de principio activo en las tabletas cumple con el que declara el fabricante (500mg) entonces, la muestra serían las tabletas (que llegan al laboratorio para ser analizadas) y, el analito, el KCl contenido en ellas. La matriz dependerá de la formulación específica que se haya utilizado por el fabricante para la elaboración de las tabletas.
Es preciso aclarar que, cuando la muestra es un medicamento, el analito puede o no ser específicamente el principio activo. Esto se debe a que, frecuentemente, se hace necesaria

13. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
5
la determinación cuantitativa de otros compuestos que acompañan o pudieran acompañar al fármaco en la materia prima o en el medicamento.
En general, el Análisis Químico (cualitativo o cuantitativo, clásico o instrumental) tiene una amplísima aplicación en el campo farmacéutico. Además de utilizarse, en gran medida, en el control de la calidad de materias primas y productos terminados, se aplica también en estudios farmacológicos, toxicológicos, farmacocinéticos, de estabilidad, en la investigación y desarrollo de nuevos principios activos y medicamentos, en el desarrollo de kits para el diagnóstico de enfermedades, en la fabricación de cosméticos y otros productos de aseo y cuidado personal, etc. Igualmente, los métodos de análisis químico cualitativo y cuantitativo son aplicables en el campo de las ciencias alimentarias, medicina, criminalística, bioquímica, biología, en el control ambiental, en el control antidopaje, mineralogía, agricultura, antropología, y por supuesto en la industria química, entre otros.
Los métodos clásicos de análisis químico cuantitativo constituyen el primer peldaño en el largo recorrido dentro del amplio campo del análisis farmacéutico. Los conceptos y definiciones que se estudian son de aplicación permanente en este campo. El estudio de los métodos clásicos no sólo proporciona una serie de herramientas teóricas y habilidades prácticas de aplicación directa en diversos perfiles de trabajo del profesional farmacéutico, sino también resultan imprescindibles para el ulterior aprendizaje de métodos y técnicas de análisis más complejos y especializados, como por ejemplo los ya mencionados métodos instrumentales.
Por tanto, el estudio de los métodos clásicos de análisis cuantitativo, con el enfoque farmacéutico que se le ha dado en el presente texto, debe capacitar al estudiante y futuro profesional farmacéutico para:
1) identificar los métodos clásicos de análisis químico cuantitativo
2) aplicar los principios, conceptos y leyes en que se fundamentan tales métodos
3) manipular adecuadamente los reactivos y el equipamiento fundamental de un laboratorio analítico, así como otros materiales utilizados en el mismo
4) preparar las disoluciones necesarias
5) interpretar correctamente el lenguaje analítico utilizado en la literatura farmacéutica
6) ejecutar los métodos y técnicas analíticas reportados en ese tipo de literatura
7) evaluar la posibilidad de aplicar los diferentes métodos clásicos de análisis cuantitativo según las características químicas de una muestra dada
8) utilizar adecuadamente la libreta de trabajo en el laboratorio
9) realizar los cálculos necesarios y expresar correctamente los resultados parciales y finales del trabajo analítico, haciendo referencia a los criterios de calidad establecidos en la literatura farmacéutica
10) interpretar científicamente los resultados del análisis realizado
11) detectar las posibles fuentes de error que inciden en los resultados del trabajo experimental y proponer la forma de minimizar la magnitud de estos siempre que sea posible
12) acometer el estudio de otros métodos de análisis cuantitativo
1.1. REVISION DE ALGUNOS CONCEPTOS IMPORTANTES
El estudio de los métodos cuantitativos de análisis requiere del constante uso de una serie de conceptos que el estudiante debe haber aprendido en cursos precedentes y debe revisar con frecuencia. Entre estos conceptos se encuentran: tipos de electrolitos, disoluciones y sus propiedades, carácter ácido - base de las sustancias, unidades de masa y volumen, formas

14. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
6
de expresar la concentración y la conversión entre ellas, leyes del equilibrio químico, y otros, algunos de los cuales serán repasados brevemente.
1.1.1 – Masa, volumen y cantidad de sustancia
En primer lugar, debe precisarse que, según el Sistema Internacional de Unidades (SI) adoptado nacionalmente en Cuba, la única unidad química para una cantidad de sustancia es el mol. El mol se define como la cantidad de materia que contiene tantas especies elementales (átomos, electrones, iones, pares de iones o moléculas explícitamente especificados) como átomos de carbono hay en exactamente 0,012 kg de carbono-12 (éste es el número de Avogadro).
Las unidades de masa que se utilizan son las que corresponden al Sistema Métrico Decimal, o sea, gramo (g), miligramo (mg), microgramo (μg), etc. Igualmente, se aplican las de volumen: litro (L), mililitro (mL), microlitro (μL), nanolitro (nL), etc.
En las Tablas 1.1 y 1.2 se relacionan algunas de las conversiones de unidades de masa y volumen más utilizadas en análisis químico cuantitativo.
Tabla 1.1. - Conversiones entre unidades de masa ng10g10mg10g10)pg(picogramo1g10mg10g10)ng(nanogramo1mg10g10)g(microgramo1g10)mg(miligramo1g10)Kg(ramologki1369123693633−−−− −−− −− − =μ=== μ=== ==μ= =
Tabla 1.2.- Conversiones entre unidades de volumen nL10L10mL10L10)pL(picolitro1L10mL10L10)nL(nanolitro1mL10L10)L(microlitro1L10)mL(mililitro136912369363−−−− −−− −− − =μ=== μ=== ==μ=
1.1.2. Electrolitos
Los electrolitos son sustancias que se disocian más o menos completamente en sus iones cuando se disuelven en agua. Los electrolitos fuertes están virtualmente disociados por completo, mientras que los débiles se encuentran presentes en disolución tanto disociados como en forma molecular.
Ejemplos de electrolitos fuertes:
• los ácidos inorgánicos (perclórico, nítrico, clorhídrico, bromhídrico, yodhídrico)
• los hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos
• casi todas las sales inorgánicas (excepto los halogenuros, cianuros y tiocianatos de cadmio, zinc y algunos otros)
Ejemplos de electrolitos débiles:
• Algunos ácidos inorgánicos (fosfórico, bórico carbónico)

15. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
7
• Algunos hidróxidos inorgánicos (amonio, la mayoría de los hidróxidos de metales divalentes y trivalentes,etc.)
• La mayoría de los ácidos orgánicos
• Haluros, cianuros y tiocianatos de mercurio, zinc y cadmio
1.1.3. Formas de expresar la concentración
Existen múltiples formas de expresar la concentración, todas, de mucha aplicación en el análisis químico y en especial en el análisis químico farmacéutico. A continuación se relacionan las más comúnmente empleadas no sólo cuando se trata de disoluciones que se utilizan durante el desarrollo del análisis, sino también cuando se reportan los resultados del mismo como por ejemplo: pureza de una materia prima, contenido de principio activo o de impurezas en un medicamento, etc.
Concentración másica. ρ(x)
La concentración másica (ρ(x)) expresa la masa de soluto contenida en una unidad de volumen de disolución y se calcula según: )D(V)x(mdisolucióndevolumenxsolutodelasam)x(==ρ [1.1]
Puede expresarse, indistintamente, en g/L, mg/L, μg/L, g/mL, mg/mL, etc.
Por ejemplo, si se disuelven 40 g de NaOH hasta 250 mL de disolución, la concentración de la disolución resultante se puede expresar en g/L, L/g160L25,0g40)D(V)NaOH(m)NaOH(===ρ
La concentración de esta misma disolución puede ser expresada en cualquier unidad que relacione la masa de NaOH por unidad de volumen de disolución. Para realizar estas conversiones sólo es necesario conocer las relaciones entre las diferentes unidades de masa y volumen, relacionadas en las Tablas 1.1 y 1.2.
Así, puede decirse que:
formas.otrasentremg/mL,160mg/L160000g/mL0,160g/L160(NaOH)ρ====
Nótese que el valor de la concentración expresada en g/L y mg/mL es el mismo (160), o sea, la relación masa / volumen se mantiene constante.
Las unidades mg/L expresan la concentración de disoluciones muy diluidas, aunque también comúnmente se expresan en partes por millón (ppm):
ppm = masa de soluto x 106 / masa de disolución
Puesto que la densidad de una disolución muy diluida no difiere significativamente de la del agua (1g/mL), puede asumirse que 106 mg de disolución, es equivalente a un litro de la misma. Por tal motivo, puede considerarse que
ppm = mg de soluto / 106 mg de disolución = mg de soluto / L de disolución
Para disoluciones todavía más diluidas la concentración puede expresarse en partes por billón (ppb), es decir masa de soluto x 109 / masa de disolución.
La concentración másica se emplea usualmente para expresar la concentración de disoluciones o de principios activos en colirios, disoluciones tópicas, gotas nasales, jarabes, etc.

16. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
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Fracción másica. ω (x)
La fracción másica (ω(x)) expresa la masa de soluto contenida en una unidad de masa de muestra, o lo que es lo mismo, la relación entre la masa de un soluto dado y la masa total de la muestra que lo contiene, y se calcula según:
)m(m)x(mmuestrademasaxsolutoldemasa)x(==ω [1.2]
De forma análoga a la explicada para el caso de la concentración másica, las unidades en las cuales puede expresarse la fracción másica dependerán de las unidades en las cuales se exprese la masa de soluto y la masa de la muestra; así, la fracción másica puede expresarse en g/g, mg/g, μg/g, g/kg, mg/kg , μg/g, etc.
La fracción másica suele emplearse con mucha frecuencia para expresar la concentración de un analito en una muestra farmacéutica sólida (mg de principio activo por gramo de granulado, etc.).
Concentración en porcentaje (%)
De manera general, el porcentaje expresa el número finito de unidades contenidas en un conjunto cualquiera por cada 100 unidades del conjunto.
En química analítica, la concentración en porcentaje puede referirse a tres casos diferentes: masa-volumen (%m-V), masa-masa (%m-m) y volumen-volumen (%V-V).
a) Porcentaje masa-volumen. % m-V
El porcentaje masa-volumen (%m-V) se define como los gramos de soluto contenidos en 100 mL de disolución y se puede calcular a través de la siguiente expresión: 100)D(V)x(m100xdisolucióndevolumensolutodelmasaVm% mLenresadoexpgenresadaexp×==− [1.3]
Retomando el ejemplo de la disolución de NaOH obtenida por disolución de 40 g de NaOH hasta 250 mL, expuesto al explicar más arriba la “concentración másica” la concentración de esta disolución expresada en %m-V será: disolucióndemL100/NaOHg16100mL250g40)NaOH(%=×=
También, se obtiene el mismo resultado a partir del siguiente análisis:
en 250 ml de disolución
están contenidos 40 g de NaOH
en 100 ml de disolución
estarán contenidos x g de NaOH
%16disolucióndemL100/NaOHg16100mL250g40NaOHdegx==×=
Nótese que las unidades de masa y volumen no son arbitrarias, pues para ser consecuentes con el concepto de %m-V, éstas deben expresar la masa de soluto (en gramos) contenida en 100 mL de disolución.
El porcentaje masa-volumen (%m-V) es la forma de expresar la concentración de medicamentos cuya presentación es en forma líquida, como por ejemplo los colirios y las disoluciones tópicas.
b) Porcentaje masa-masa. % m-m

17. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
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El porcentaje masa-masa (%m-m) se define como los gramos de un componente contenidos en 100g de una muestra o producto dados y puede calcularse a partir de la siguiente expresión: 100)muestra(m)analito(mmm% genresadaexpgenresadaexp×=− [1.4]
Esta es una forma muy conveniente de expresar la concentración de analitos en muestras sólidas, por lo que es comúnmente se utiliza para expresar el % de pureza de las materias primas sólidas que se emplean en la industria farmacéutica.
El % m-m es también la forma de expresión de la pureza de algunos reactivos acuosos comerciales como por ejemplo los ácidos sulfúrico, clorhídrico, nítrico y el amoníaco. Nótese que, en este caso, ni los solutos ni los reactivos son sólidos. El % de pureza de tales productos comerciales se encuentra especificado, en la etiqueta del frasco o envase de presentación, y es un dato de mucha utilidad cuando se requiere preparar disoluciones a partir de ellos, lo cual será explicado detalladamente en el Capítulo 3.
c) Porcentaje volumen- volumen. % V-V
El porcentaje volumen-volumen se define como los mL de soluto líquido contenido en 100 mL de disolución y puede calcularse según: 100x)D(V)x(V100disolucióndevolumen)x(líquidosolutodelvolumenVV%=×=− [1.5]
Esta forma de expresar la concentración es la que se emplea para expresar el grado alcohólico de disoluciones de etanol pero es la de menos utilización en análisis farmacéutico.
Existen también otras dos formas de expresar la concentración que se aplican a disoluciones de uso frecuente en la química cuantitativa. Ellas son las expresiones de concentración molar y concentración molar de equivalentes.
Concentración molar. c(x)
La concentración molar representa la cantidad de sustancia (moles) de soluto contenida en un litro de disolución. Se expresa en mol/L, y puede calcularse según: )D(V)x(ndisolucióndevolumenciatansusdecantidad)x(c== [1.6]
donde:
n(x) es expresada en moles y V(D) en litros.
La cantidad de sustancia, n(x), puede calcularse según: )x(M)x(m)x(n= [1.7]
siendo m(x) la masa de sustancia expresada en gramos y M(x), su masa molar expresada en g/mol. Por tanto, )D(V)x(M)x(m)x(c= [1.8]
Así, por ejemplo, si se disuelven 6,3 g de ácido oxálico dihidratado (H2C2O4 . 2H2O) en agua, hasta completar 500 mL de disolución la concentración molar de esta última será:

18. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
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L/mol1,0L5,0mol/g126g3,6)OH2.OCH(c2422==
Concentración molar de equivalentes. c (x/z*)
La concentración molar de equivalentes expresa la cantidad de sustancia de equivalentes (moles de equivalentes) de soluto contenida en un litro de disolución. Se expresa en mol/L y puede calcularse a través de la siguiente expresión: )D(V)z/x(ndisolucióndevolumenesequivalentdeciatansusdecantidad)z/x(c* *== [1.9]
donde:
n(x/z*) es expresada en mol y V(D), en litros.
Cabe recordar que z* es el número de equivalencia, es decir es el número de iones H+, iones OH-, cargas positivas, cargas negativas o electrones que aporta, requiere o intercambia la sustancia considerada en una reacción dada; y (x/z*), son los equivalentes.
La diferencia entre esta expresión y la concentración molar radica en el concepto de cantidad de sustancia de equivalentes (n(x/z*)) la cual se define como el número de moles químicamente equivalentes de una sustancia en una reacción química dada.
La (n(x/z*)) puede calcularse según )(x/zM(x)m)(x/zn* *= [1.10]
donde:
m(x) es la masa de sustancia expresada en gramos y M(x/z*) es la masa molar del equivalente expresada en g/mol, que resulta del cociente entre la masa molar M(x) y el número de equivalencia (z*) de la sustancia en la reacción dada.
Dada su importancia para el análisis volumétrico, más adelante en el epígrafe 1.1.7., se tratará más detalladamente la forma de calcular la masa molar del equivalente de las especies químicas según la reacción en que participen. No obstante, a continuación se explicará un ejemplo de ese cálculo para el caso de la reacción entre el ácido oxálico y el hidróxido de sodio, la cual puede ser representada según:
H2C2O4 + 2NaOH Na2C2O4 + 2H2O
Como puede apreciarse, un mol de H2C2O4 requiere de dos moles de NaOH para completar la reacción, por cuanto son dos los iones H+ que requieren ser neutralizados y cada mol de NaOH aporta solo un ión OH-.
Conforme a la definición más arriba indicada, el número de equivalencia (z*) para el H2C2O4 y para el Na2C2O4 será igual a 2, en tanto para el NaOH será igual a 1.
Entonces, las masas molares del equivalente (redondeadas a números enteros) de estas tres sustancias pueden calcularse de la siguiente forma: mol/g632mol/g1262OH2OCHMzOH2OCHM2422* 2422==    =   .. mol/g672mol/g1342OCNaMzOCNaM422* 422==    =   

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mol/g401mol/g401NaOHMzNaOHM* ==   =   
Por tanto, para la disolución preparada por disolución de 6,3 g de ácido oxálico dihidratado (H2C2O4 . 2H2O) en agua destilada hasta completar 500 mL, la concentración molar de equivalentes será igual a: L/mol2,0L5,0mol/g63g3,62OH2OCHc2422==   .
Nótese que la magnitud de la concentración molar de equivalentes del ácido oxálico es el doble de la magnitud de su concentración molar [0,2 mol/L = 2(0,1 mol/L)], puesto que un mol de H2C2O4 . 2H2O representa dos moles de equivalentes del ácido. Por tanto, la concentración molar de equivalentes puede también obtenerse según:
c(x/z*) = c(x) x z* [1.11]
Para el caso considerado del ácido oxálico quedaría: *zx)OH2OCH(c*zOH2OCHc24222422×=   . 2xL/mol1,02OH2OCHc2422=   . L/mol2,02OH2OCHc2422=   .
De forma análoga, la concentración molar de la disolución de Na2C2O4 será la mitad de la magnitud de su concentración molar de equivalentes pero, para la disolución de NaOH, ambas concentraciones tendrán el mismo valor por cuanto su número de equivalencia es igual a 1.
La Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) instituyó a principios de la década de los años 80, como parte del Sistema Internacional de Unidades, los términos de concentración molar y concentración molar de equivalentes. Sin embargo, en la práctica estos términos aún no se han generalizado y en la mayoría de los textos y literatura científica (incluidas las farmacopeas) que no han adoptado el Sistema Internacional de Unidades (SI) la expresión “cantidad de sustancia de equivalentes” de una especie dada aparece como “número de equivalentes” (o “número de miliequivalentes” cuando resulta más conveniente), mientras que la “masa molar del equivalente” aparece como “equivalente gramo” (o miliequivalente gramo). Igualmente se siguen empleando las tradicionales denominaciones de NORMALIDAD (para referirse a la concentración molar de equivalentes) y MOLARIDAD (para referirse a la concentración molar). Estas denominaciones no indican de forma explícita (aunque sí implícitamente) las unidades (mol/L) en que se expresan ambas formas de concentración.
Así, una disolución de HCl de concentración molar de equivalentes de 0,1 mol/L se representa como 0,1 N (0,1 normal), mientras que una de concentración molar igual a 0,1 mol/L, se representa como 0,1 M (0,1 molar).
Con el objetivo de que los estudiantes se familiaricen con ambas terminologías, en este texto se emplearán, indistintamente, los términos de concentración molar del equivalente o normalidad, y concentración molar o molaridad.

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En resumen, existen múltiples formas de expresar la concentración de una disolución; la utilización de una u otra depende del objetivo para el cual se haya preparado la misma o para el cual se deba realizar el cálculo.
Como ejemplo de las formas en que puede expresarse la concentración para una misma disolución, tomaremos la que resulta de disolver 1,58 g de permanganato de potasio (KMnO4) en agua destilada hasta completar un volumen total de 250 mL. La concentración podrá ser expresada en:
a) porcentaje masa – volumen. 100x)D(V)KMnO(mvm%4=− %63,0100xmL250g58,1vm%==−
b) en unidades de concentración másica. mL/g0063,0mL250g58,1)D(V)KMnO(m)KMnO(44===ρ
ppm6300L/mg6300mL/mg3,6L/g3,6mL/g0063,0)KMnO(4=====ρ
c) en unidades de concentración molar. M04,0L/mol04,0L25,0mol/g158g58,1)D(V)KMnO(M)KMnO(m)D(V)KMnO(n)KMnO(c4444=====
d) en unidades de concentración molar de equivalentes )D(V)z/KMnO(M)KMnO(m)D(V)z/KMnO(n*zKMnOc* 44* 44==   
El MnO4- es un agente oxidante fuerte que en medio ácido se reduce a Mn2+, intercambiando 5 electrones, según:
MnO4- + 8H+ + 5e Mn2+ + 4H2O
Por tal motivo, el número de equivalencia de KMnO4 es igual a 5. Entonces: mol/g6,315mol/g1585)KMnO(M*zKMnOM44===    :a igual sería solución la de *zKMnOc lay 4   
N2,0L/mol2,0L25,0mol/g6,31g58,15KMnOc4===   
El conocimiento de las diferentes formas de expresar la concentración y las posibilidades y vías de conversión entre ellas son de importancia vital en las ciencias farmacéuticas.
1.1.4. El equilibrio químico

21. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
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Dada la importancia que presenta el equilibrio químico en el análisis químico cuantitativo, será necesario retomar este concepto en múltiples oportunidades durante el desarrollo de los diferentes métodos que serán abordados en el presente texto. No obstante, en este capítulo serán repasados algunos aspectos esenciales.
En primer lugar, debe tenerse siempre presente que las reacciones químicas no son completas sino que se desarrollan hasta que la relación entre las concentraciones molares entre los productos y reaccionantes es constante. Esta relación numérica, llamada constante de equilibrio, es de gran importancia práctica en el estudio y aplicación de los métodos cuantitativos de análisis.
Si se tiene en cuenta que en los métodos clásicos de análisis químico cuantitativo se desarrolla, generalmente, una reacción química que involucra directa o indirectamente al analito, y que debe asegurarse que tales reacciones ocurran de la forma más completa posible para garantizar resultados que realmente reflejen la cantidad del mismo presente en la muestra, todo lo relacionado con el alcance del equilibrio químico de tales reacciones resulta de sumo interés para el analista.
Debe entonces tenerse presente que, si se considera como ecuación general de un sistema en equilibrio:
a A + b B d D + e E
donde A y B son los reaccionantes; C y D, los productos de la reacción y las letras minúsculas, sus respectivos coeficientes estequiométricos, la constante de equilibrio deberá ser expresada según:
[][] [][]baedeq)B(c)A(c)E(c)D(c=K [1.12]
en la cual, para el caso concreto de las reacciones que ocurren en fase gaseosa, deberán aparecer las presiones parciales de los gases participantes.
Las expresiones de las constantes de equilibrio para las diferentes reacciones permiten predecir la dirección en que ocurre una reacción y en qué medida está favorecida esa dirección, pero no ofrecen información sobre la velocidad con que se desarrollará hasta alcanzar la condición de equilibrio. El valor numérico de la constante de equilibrio dependerá de la temperatura, y es independiente del camino por el cual el equilibrio ha sido alcanzado.
Como ya se ha mencionado antes, al estudiar los diferentes tipos de reacciones de interés en el análisis cuantitativo, deberán tomarse en cuenta todos estos aspectos.
1.1.5. Ácidos y bases
El concepto del comportamiento ácido – base de una sustancia dada en disolución, fue propuesto por Brönsted y Lowry en el año 1923. Tal concepto expresa lo siguiente:
“…un ácido es una sustancia capaz de ceder un protón y una base es una sustancia que puede aceptar un protón. Para ello, deberá estar presente un aceptor o donador de protones respectivamente”.
Este concepto incluye que cada ácido tiene asociada una base conjugada y cada base, un ácido conjugado.
Muchos disolventes son aceptores o dadores de protones y por tanto inducen el comportamiento ácido o básico en solutos disueltos en ellos.
El agua es un disolvente anfiprótico típico, capaz de comportarse como dador o aceptor de protones en dependencia del soluto presente, lo cual puede ejemplificarse según:
NH3 +
H2O
NH4 +
+ OH -
base
ácido
ácido conjugado
base conjugada

22. Capítulo 1. Introducción al Análisis Químico Farmacéutico /
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HNO2 +
H2O
NO2 -
+ H3O+
ácido
base
base conjugada
ácido conjugado
Puede observarse que un ácido, después de ceder un protón, se convierte en su base conjugada, la que a su vez se comporta como aceptora de protones (ácido) para volver a la forma ácida original. Similarmente ocurre con la base y su ácido conjugado.
A su vez, el agua es un disolvente anfiprótico, o sea, sufre su propia disociación o autoprotólisis, para formar un par de especies iónicas mediante una reacción ácido – base. Otros ejemplos de disolventes anfipróticos lo constituyen el metanol y el amoníaco.
H2O + H2O H3O+ + OH –
CH3OH + CH3OH CH3OH2 + + CH3O –
NH3 + NH3 NH4 + + NH2 –
Para el caso del agua, el catión producido se denomina “ión hidronio”. Esta es la especie más estable de todas las que pueden formarse por enlaces covalentes del protón con los pares de electrones no compartidos del oxígeno, por lo que se utiliza para simbolizarlas a todas. No obstante, en ocasiones se prefiere utilizar el símbolo H+ para simplificar la expresión de las ecuaciones en las que intervienen estos protones.
1.1.6. Constante del producto de solubilidad
Si se considera una disolución acuosa de una sal poco soluble AB, el equilibrio de esta reacción puede describirse mediante la siguiente ecuación:
AB(S) A++ B-
donde AB(S) representa la fase sólida.
Esto es un equilibrio dinámico que existe entre un compuesto de escasa solubilidad y sus iones en disolución, mediante el cual la sal poco soluble AB(s) está sometida a un constante proceso de disolución, así como de formación. Como las velocidades de estos dos procesos son iguales en el estado de equilibrio, el sistema no experimenta ningún cambio apreciable en su composición, siendo constante la concentración de los iones en la disolución. Así pues, el equilibrio entre la sal AB(s) y sus iones puede describirse mediante la siguiente expresión:
)AB(c)B(cx)A(cKeq)S( −+ = [1.13]
en la que las concentraciones se expresan como concentraciones molares.
Ahora bien, esta fórmula puede simplificarse si se tiene en cuenta que la posición de equilibrio no se ve afectada por la cantidad de sólido, es decir, la cantidad de precipitado presente no afecta las concentraciones de las disoluciones saturadas puesto que su concentración (más exactamente actividad) es constante, o sea, para este caso: c(AB(S)) = constante.
Entonces puede escribirse:
Keq x c(AB (s)) = Kps = c (A+) x c (B-) [1.14]

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La constante de equilibrio (K eq) se denomina constante del producto de solubilidad (Kps) y puede definirse como “el valor (máximo y constante) del producto de las concentraciones de los iones en disolución en equilibrio con su precipitado”.
Cuando la sustancia poco soluble es del tipo AyBz, la expresión 1.14 toma la forma:
Kps = c (A)y x c (B)z [1.15]
Nótese que la constante del producto de solubilidad (algunos autores la representan también con la letra S) define la condición de equilibrio en términos de concentración de los iones en disolución que proceden del sólido. Nótese además que el valor de Kps se define para cada precipitado como “máximo y constante”, de lo que se deduce que un precipitado comenzará a formarse en una disolución, una vez que el producto de las concentraciones de sus iones en disolución alcance o supere el valor numérico de la Kps y que no ocurrirá precipitación en las disoluciones en que este producto sea numéricamente inferior al valor de Kps del sólido.
Así por ejemplo para el caso del NaCl:
Ag+ + Cl- AgCl (S)
Kps AgCl = c (Cl-) x c (Ag+) = 1,8 x 10-10
En una disolución que contenga iones Cl- a una determinada concentración y a la cual se adiciona una disolución que contenga iones Ag+; el precipitado de AgCl no comenzará a formarse hasta tanto el producto de las concentraciones de los iones Cl- y los iones Ag+ (c(Cl-) x c(Ag+)) en disolución, no alcance el valor de 1,82 x 10-10. A partir de este momento la sucesiva adición de iones Ag+ contribuirá al incremento de la cantidad de precipitado de AgCl(S), pero el producto de las concentraciones de los iones Cl- y Ag+ será siempre de 1,8 x 10-10. De ahí que el valor de Kps se defina como “máximo y constante”.
Es de vital importancia comprender que la Kps se aplica solamente a una disolución saturada que está en contacto con un exceso de sólido sin disolver. Los valores numéricos de la Kps dependen de la temperatura. Una relación de estos valores para diferentes precipitados, puede observarse en el Apéndice 5.
La gran utilidad de la Kps radica en que permite calcular la concentración de un ión en disolución en equilibrio con su precipitado si se conoce la concentración del otro ión, lo cual constituye una importante herramienta en análisis químico cuando se desea deducir el orden en que precipitan varios iones presentes en una disolución.
1.1.7. Cálculo de la masa molar del equivalente
Como la masa molar del equivalente de una sustancia resulta de dividir su masa molar M(x) entre su número de equivalencia (z*) en la reacción dada, lo primero que debe establecerse de forma precisa es el tipo de reacción (o secuencia de reacciones) en la que esa participa esa sustancia, es decir, si se trata de una reacción de neutralización, precipitación, formación de complejos o de oxidación-reducción, debido a que, frecuentemente, un mismo compuesto puede participar en más de un tipo de reacción química y por lo tanto puede presentar más de una masa molar del equivalente.
1.1.7.1. Reacciones de neutralización.
La masa molar del equivalente de una sustancia que participa en una reacción de neutralización es la masa molar que reacciona con, o suministra, un mol de ión hidronio (hidrógeno reemplazable).
Las masas molares del equivalente del ácido clorhídrico y del hidróxido de sodio coinciden con sus masas molares, por cuanto poseen un hidrógeno o hidróxilo reactivos, respectivamente. Igualmente ocurre con el ácido acético (HC2H3O2), que posee un sólo hidrógeno ácido.
El hidróxido de calcio (Ca(OH)2), es una base fuerte que contiene dos grupos hidroxilos los cuales no se pueden diferenciar en reactividad por cuanto la base reacciona con dos iones

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hidrógeno en una reacción ácido-base. En este caso, su masa molar equivalente será la mitad de su masa molar.
En disoluciones acuosas, el ácido sulfúrico presenta una disociación incompleta de su segundo ión hidrógeno. Sin embargo, el ión hidrógeno sulfato es suficientemente ácido como para considerar que ambos iones hidrógeno participan en todas las reacciones de neutralización acuosas.
Entonces, para la reacción:
H2SO4 (ac) + 2 NaOH (ac) Na2SO4 (ac) + 2 H2O
la masa molar del equivalente de cada uno de las sustancias se calcula de la siguiente forma: 2)SOH(M) *zSOH(M4242=
1)NaOH(M) *zNaOH(M=
2)SONa(M) *zSONa(M4242=
La situación se torna más compleja cuando los reaccionantes contienen dos o más iones hidronio o hidroxilo con marcada diferencia entre sus constantes de disociación. En estos casos, la definición del número de equivalencia (z*) requiere del conocimiento de la etapa de neutralización que se está llevando a cabo. Tal es la situación que se presenta con el ácido fosfórico (H3PO4), para el cual se tiene en cuenta sólo la neutralización de los dos primeros protones (en 2 etapas de neutralización, respectivamente), ya que no es posible prácticamente la neutralización del tercer ión hidrógeno. Por tal motivo, la masa molar del equivalente del ácido fosfórico, no puede considerarse automáticamente como un tercio de su masa molar, pues será igual a la masa molar cuando ocurre la disociación del primer ión hidrógeno, e igual a la mitad de su masa molar, cuando también ocurre la disociación del segundo.
1.1.7.2. Reacciones de oxidación-reducción
En este tipo de reacciones, la masa molar del equivalente de una sustancia es la masa molar que está directa o indirectamente implicada en la transferencia de un electrón (un mol de electrones), y se calcula dividiendo el número de moles de la sustancia en cuestión por el número total de electrones que se intercambian en una reacción dada. Este cálculo nunca debe realizarse a partir de las medias reacciones de oxidación o reducción, sino a partir de la representación de la ecuación global.
Por ejemplo, para la reacción que ocurre entre el permanganato de potasio (KMnO4) y una sal de hierro (II),
5 Fe2+ + MnO- + 8 H3O+ 5 Fe3+ + Mn2+ + 12 H2O
las masas molares del equivalente para las especies Fe2+ y Fe3+, serían:
) 1)Fe(M(M) 5)Fe(M5(M) *zFe(M) *zFe(M3332++++ ===

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Para este cálculo se tiene en cuenta que en la reacción intervienen 5 moles de Fe2+ o Fe3+ y, además, se intercambian en total 5 electrones.
Para el ión permanganato, 5)MnO(M) *zMnO(M44−− =
De igual forma se calcula la masa molar del equivalente para el ión Mn2+, según: 5)Mn(M) *zMn(M22++ =
Al igual que en las reacciones de neutralización, la masa molar de un agente oxidante o reductor puede variar de una reacción a otra. Por ejemplo, el propio permanganato de potasio puede presentar cuatro reacciones redox diferentes frente a agentes reductores, en dependencia de las condiciones en que se desarrollen las mismas, dando lugar a diferentes productos de reducción (MnO2, Mn2+, y otros).
1.1.7.2. Reacciones de precipitación y de formación de complejos
En estos tipos de reacciones, la masa molar del equivalente de una sustancia es la cantidad de sustancia que contiene o reacciona con un mol de un catión monovalente, o con medio mol de uno divalente, o con un tercio de uno trivalente, etc. Para un catión, se calcula dividiendo su masa molar entre su número de oxidación y, en el caso de una sustancia que reacciona con esta catión, dividiendo su masa molar entre el mismo número de oxidación del catión.
En esta definición, el número de equivalencia siempre se establece con el catión que está directamente implicado en la reacción, que no tiene que ser necesariamente el mismo catión que forma parte del compuesto cuya masa molar del equivalente se está calculando.
Por ejemplo, para una reacción de precipitación en la que interviene el nitrato de plata (AgNO3), las masas molares del equivalente para el ión Ag+ y para el AgNO3, se calculan según: 1)Ag(M) *zAg(M++ = y 1)AgNO(M) *zAgNO(33=M
En el caso de las reacciones de formación de complejos el análisis es similar. Por ejemplo, en la reacción
Ag+ + 2 CN- → [Ag(CN)2]-
el catión Ag+ es monovalente y, sin embargo, dos iones cianuro se combinan con él. De aquí que la masa molar del equivalente del complejo se calcula dividiendo la masa molar del ión complejo entre uno.
Existe un caso especial cuando se forman complejos entre los iones metálicos (con número de coordinación igual o inferior a 6) y ligandos como el ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) u otros similares. Para estos complejos, el número de equivalencia siempre será igual a uno porque la reacción siempre ocurrirá mol a mol. Este caso en particular es de especial interés en el análisis químico cuantitativo y se estudiará con más detalle en el Capítulo 6.
1.1.7.4. Masa equivalente de especies que no participan directamente en una reacción dada.
En ocasiones, se hace necesario calcular la masa molar equivalente de una especie química que no participa directamente en una reacción dada, aunque sí se encuentre involucrada

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indirectamente en la misma. Esto puede ocurrir en análisis químico cuantitativo, y un ejemplo de ello es la precipitación de iones Pb(II) como cromato de plomo, en medio ácido:
Pb2+ + CrO42- → PbCrO4 (s)
El precipitado se filtra, se lava repetidamente hasta que esté libre del reactivo precipitante y se redisuelve en ácido clorhídrico diluido, con lo que se favorece la formación del ión dicromato.
2 PbCrO4 (s) + 2H+ → Pb2+ + Cr2O72- + H2O
Finalmente, el ión dicromato es el que se hace reaccionar con una disolución de hierro(II).
Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14 H+ → 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O
Si se necesita calcular el número de equivalencia del plomo en este caso, el cálculo no puede realizarse por simple análisis del cambio en su número de oxidación, pues se observa claramente que este último no manifiesta ningún cambio. Sin embargo, sí puede observarse que el plomo(II) reacciona con el ión cromato en una relación 1:1 y que, en la reacción final, cada ión Cr(VI) experimenta un cambio en su número de oxidación desde +6 hasta +3.
Por tanto, a cada ión plomo está asociado un cambio de número de oxidación de 3, y su masa molar equivalente, sería un tercio de su masa molar para esta reacción en la cual participa indirectamente.
Con este ejemplo se pone de manifiesto el razonamiento que debe seguirse cuando se hace necesario determinar la masa molar equivalente de una especie química que no participa directamente en la reacción principal que se toma en consideración.
1.2. CLASIFICACIÓN DE LOS MÉTODOS CLÁSICOS DE ANÁLISIS CUANTITATIVO
Como ya se ha mencionado antes, los métodos clásicos de análisis químico cuantitativo generalmente se basan en una reacción química en la que interviene el componente de la muestra que se desea determinar. Basándose en la naturaleza de la medida final del análisis, cuya magnitud es proporcional a la cantidad de analito en la muestra, estos métodos se subdividen en:
Métodos de análisis gravimétrico, en los que la determinación del analito se realiza midiendo directa o indirectamente su masa. En la mayoría de los casos es el producto de una reacción química el que se separa de la disolución por filtración y se pesa después de secar. En otros pocos casos no es necesaria una reacción química para realizar la determinación cuantitativa.
Métodos de análisis volumétrico, en los que la determinación se realiza mediante la medida exacta del volumen de disolución consumido durante una reacción total en la que está involucrado el analito. Si el producto de la reacción es un gas, el método recibe el nombre particular de gasométrico.
Existe también otra clasificación de los métodos clásicos que se basa en la cantidad de muestra que se toma para la determinación, y que los divide en tres grupos: los macroanálisis (> 0,1 g), los semimicroanálisis (0,01 – 0,1 g) y los microanálisis (1 mg – 10 mg). Esta clasificación es de menor utilización puesto que sólo se utiliza cuando es importante hacer énfasis en la cantidad de muestra de la que se parte.
1.3. REACTIVOS Y EQUIPAMIENTO EN UN LABORATORIO DE ANÁLISIS QUÍMICO Y SU MANIPULACION.
Antes comenzar a desarrollar el trabajo experimental, el estudiante debe tener presente que en un laboratorio de análisis químico cuantitativo es imprescindible trabajar con el mayor

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rigor técnico posible. El mínimo error o descuido que se cometa puede alterar los resultados de una determinación analítica que, posiblemente, haya requerido de un considerable número de pasos. El adecuado conocimiento de los diferentes tipos de reactivos, utensilios y equipos que se utilizan en un laboratorio analítico, así como la correcta manipulación de cada uno de ellos constituyen el pilar fundamental en el que descansa la garantía de un trabajo experimental técnicamente satisfactorio. Por tal motivo, debe prestarse especial atención a los epígrafes que se detallan a continuación.
1.3.1. Reactivos
Los reactivos químicos se producen y comercializan con diferente grado de pureza. La obtención de un reactivo muy puro origina un encarecimiento apreciable del mismo, por lo que su adquisición deberá estar plenamente justificada atendiendo al objetivo para el que será destinado. Toda persona que utilice reactivos químicos debe conocer cómo se clasifican estos, atendiendo a la calidad con que son producidos, de manera que pueda seleccionar la calidad de reactivo adecuada para cada trabajo en particular.
Por ejemplo, el análisis químico cuantitativo requiere de reactivos de elevada pureza porque de ésta depende la exactitud de los resultados que puedan obtenerse. Sin embargo, para ciertos trabajos no analíticos, como por ejemplo para la limpieza de ciertos utensilios de laboratorio, pueden utilizarse reactivos de poca pureza. Es, por tanto extremadamente importante saber seleccionar la calidad de un reactivo en función del uso al que será destinado.
Tomando como referencia, lo que sugiere la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), los reactivos químicos pueden clasificarse, de acuerdo a su calidad, en cuatro grandes grupos:
1. Reactivos crudos: Son los productos obtenidos de sus fuentes naturales o productos intermedios de elaboración. Jamás se emplean en una técnica analítica.
2. Reactivos técnicos: Son productos obtenidos con un mayor grado de elaboración pero cuyas impurezas no se han determinado y por tanto no se conocen. Se emplean fundamentalmente en la industria (aunque no para cualquier uso) y en los laboratorios, para la limpieza de la cristalería y los instrumentos. Por lo general no se emplean en los laboratorios analíticos.
3. Reactivos puros: Son reactivos de pureza ligeramente mayor que los reactivos técnicos aunque su composición e impurezas, generalmente, no se conocen ni cualitativa ni cuantitativamente. No son adecuados para uso analítico aunque pueden utilizarse en laboratorios para procesos de obtención de otras sustancias que posteriormente serán purificadas.

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4. Reactivos analíticos: Estos reactivos se producen comercialmente con un alto grado de pureza. En las etiquetas de los frascos se relacionan los límites máximos de impurezas permitidas por las especificaciones para la calidad del reactivo o los resultados del análisis para las distintas impurezas (figura 1.2). No obstante, pueden distinguirse tres calidades distintas:
• Reactivos para análisis (PA): Son aquellos cuyo contenido en impurezas no rebasa el número mínimo de sustancias determinables por el método que se utilice. Son los más usados en el análisis químico clásico, tanto cualitativo como cuantitativo.
Figura 1.2. Reactivos analíticos
• Reactivos purísimos: Son reactivos con un mayor grado de pureza que los reactivos “para análisis” y por tanto su proceso de obtención es más riguroso. Es de suponer que estos reactivos tienen un precio más elevado.
• Reactivos especiales: Son reactivos aún más puros que los anteriores y se destinan para métodos instrumentales especiales que demandan altos requerimientos de pureza. Entre ellos pueden citarse los reactivos de calidad espectroscópica y los destinados a los métodos cromatográficos.
Existen otros términos para clasificar los reactivos según su calidad pero en esencia se corresponden con las descripciones antes mencionadas. De manera particular se nombran algunos reactivos que tienen características y usos específicos en el análisis químico, como son los reactivos “calidad patrón primario” y los “patrones de referencia”.
Los patrones primarios, son reactivos sólidos que, además de poseer una elevada pureza, han sido analizados exhaustivamente. Además de ello, para que un reactivo químico pueda ser considerado como patrón primario, debe presentar las siguientes características:
1. Estabilidad frente a los diferentes agentes atmosféricos (humedad, luz, etc.), tanto en estado sólido como en disolución.
2. Composición que corresponda rigurosamente con su fórmula química.
3. Masa molar del equivalente suficientemente elevada lo que se disminuye el error inherente a la operación de pesada del reactivo.
4. No ser delicuescente o eflorescente.
5. Ser de fácil obtención y purificación. Debe presentar un contenido de impurezas menor de 0,1 % y deben existir métodos que permitan comprobar su pureza.
6. Ser de fácil adquisición y no, excesivamente caro.
Los patrones primarios se utilizan en el análisis cuantitativo de analitos con los que no guardan ninguna similitud desde el punto de vista de su estructura química. Sus disoluciones resultan de una concentración exactamente conocida, cuando se preparan adecuadamente, y este dato resulta de gran utilidad en el cálculo de la concentración del analito en la

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disolución de ensayo. Otros detalles relacionados con el uso de los patrones primarios se estudiarán en capítulos posteriores.
Por su parte, los patrones de referencia son sustancias que, también poseen una elevada pureza, comprobada exhaustivamente, pero a diferencia de los patrones primarios, sí son estructuralmente idénticos al analito. Son extremadamente caros, pero imprescindibles en el análisis químico, si se pretende obtener resultados confiables. Como su nombre lo indica, se utilizan como “referencia”, es decir para poder contar con un patrón de comparación al evaluar la respuesta que ofrece el analito frente a un método analítico en particular. Se utilizan tanto con fines cualitativos como cuantitativos. Siempre debe especificarse de qué sustancia en particular es el patrón de referencia que se emplea.
En lo que respecta al análisis farmacéutico en particular, debe tenerse en cuenta además que se producen y comercializan reactivos cuyas especificaciones de calidad consideran límites de contaminantes peligrosos para la salud, como por ejemplo los reactivos calidad farmacopea, que concuerdan con las especificaciones establecidas por tales compendios, según se identifique cada uno explícitamente (USP = United States Pharmacopeia, BP = British Pharmacopoeia, y otras).
Normas para el manejo de reactivos y disoluciones
Disponer de reactivos y disoluciones de pureza establecida es fundamental para llevar a cabo con éxito un trabajo analítico. Un frasco recién abierto de un reactivo químico se puede utilizar con confianza en la mayoría de las aplicaciones; pero cuando el frasco ya ha sido utilizado, esa confianza dependerá de la forma en que se hayan manejado tanto el reactivo como el frasco después de abrirlo. Sólo con el cumplimiento de las normas para el manejo de reactivos y disoluciones, se conseguirá evitar la contaminación involuntaria de reactivos y disoluciones y los accidentes ocasionados por una deficiente manipulación de los mismos. Tales normas son las siguientes:
1. Escoger la mejor calidad del producto químico para el trabajo analítico, tomando siempre en consideración los requerimientos de este último. De ser posible, seleccionar el frasco de menor capacidad que proporcione la cantidad de reactivo que se necesita.
2. Tapar inmediatamente el frasco una vez extraído el reactivo; no confiar en que otro lo haga.
3. Sujetar el tapón del frasco con los dedos; el tapón nunca debe dejarse sobre el puesto de trabajo. En todo caso, el tapón u otro tipo de tapa deberá colocarse de forma que la parte que queda hacia el interior del frasco esté hacia arriba y nunca en contacto con la superficie de la mesa de trabajo u otra cualquiera. Evitar destapar varios frascos a la vez para no confundir las tapas respectivas. Una vez destapados, evitar colocarlos destapados en lugares en que puedan ser salpicados por agua u otros líquidos.
4. A menos que se indique lo contrario, evitar devolver al frasco el exceso de reactivo o de disolución. El mínimo ahorro que representa dicha devolución, constituye un riesgo de contaminar el frasco.
5. Igualmente si no se especifica lo contrario, evitar la introducción de punzones, espátulas o cuchillos en un frasco que contenga un producto químico sólido. En vez de eso, es mejor agitar el frasco tapado, vigorosamente o golpearlo cuidadosamente sobre una mesa de madera para desmenuzar su contenido y después extraer la cantidad deseada. A veces estas medida son insuficientes y debe utilizarse una cuchara de porcelana limpia.
6. Conservar limpio el estante de los reactivos. Limpiar inmediatamente cualquier salpicadura, aunque haya alguien esperando para usar el mismo reactivo.

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7. Rotular inmediatamente cualquier frasco de reactivo o disolución cuya etiqueta original se haya deteriorado tanto que pueda impedir la lectura de la información que posee. Especificar, en el nuevo rótulo, todos los detalles que aparecen en la etiqueta original. Nunca dejar para después la rotulación de un frasco con reactivo o con disolución, ya que podría ser fatal para cualquier persona que al encontrarlo, no pueda identificar su contenido. Existen reactivos que provocan explosión al contacto con el agua, como por ejemplo el sodio metálico.
8. Mantener ordenado el lugar en el que se guardan los reactivos del laboratorio una vez que han sido utilizados.
1.3.2. Equipamiento y su manipulación
El equipamiento de un laboratorio de Análisis Químico Cuantitativo tiene una composición muy diversa en diseño y materiales. Algunos recipientes o utensilios que inicialmente fueron de vidrio, han sido fabricados posteriormente de plástico o teflón. Los equipos, también han evolucionado, digitalizándose y simplificándose su uso. En general, el equipamiento de laboratorio, considerando como tal los utensilios, instrumentos, recipientes, aparatos y equipos, puede clasificarse de diversas formas pero la forma más práctica es atendiendo al uso al que están destinados: medir volúmenes de líquidos o disoluciones, realizar pesadas, filtrar, evaporar disolventes, calentar, etc.
1.3.2.1 – Utensilios y recipientes para medir volúmenes
En la mayoría de las técnicas empleadas en el análisis químico cuantitativo, es de suma importancia la medida exacta del volumen de disoluciones. Del adecuado conocimiento de los diferentes utensilios que se utilizan para ello, así como de la correcta manipulación y limpieza de los mismos, dependen, en gran medida, los resultados de un análisis.
La pipeta, la bureta y el matraz aforado o volumétrico han sido diseñados para medir o contener volúmenes exactos en análisis químico. Las pipetas y buretas están diseñadas para medir el volumen que se toma o vierte, y el matraz aforado o volumétrico está diseñado para contener o preparar un volumen exacto de una disolución. Todos estos utensilios están calibrados (sometidos a comprobación experimental contra referencia) a una temperatura determinada, especificada por el fabricante, debido a que el volumen de una masa de líquido y, en menor proporción, el volumen del recipiente que lo contiene, dependen de la temperatura. Afortunadamente, el vidrio es un material con un pequeño coeficiente de dilatación térmica, por lo que pequeños cambios de temperatura no obligan a realizar correcciones en las mediciones cuando los trabajos no requieren de una gran exactitud. En cuanto a los líquidos, debe tenerse en cuenta que el coeficiente de expansión de disoluciones acuosas diluidas es tal que una variación de 5°C afectará las medidas volumétricas ordinarias de éstas, pero una variación de sólo 1°C será de considerable importancia únicamente cuando se trabaja con líquidos orgánicos o, al menos, con la mayoría de estos.
Los fabricantes graban en el vidrio una marca que indica el volumen a contener o los volúmenes a medir en los diferentes utensilios limpios. Por tanto, cuando se va a utilizar este material de laboratorio, debe comprobarse que su superficie interior esté libre de suciedad o grasa. Más adelante, en este propio capítulo, se ofrecerán algunos detalles sobre la forma en que debe realizarse la limpieza de estos utensilios.
Pipetas: Las pipetas, salvo que se especifique lo contrario, son instrumentos destinados a la medición de volúmenes exactos (figura 1.3.). Existen varios tipos de pipetas comerciales como son: las volumétricas, las de Mohr o graduadas, las serológicas, las micropipetas y las pipetas automáticas. De todas ellas, las más utilizadas en el análisis químico cuantitativo son las volumétricas y las de Mohr, aunque últimamente son cada vez más empleadas las pipetas automáticas.
Las pipetas volumétricas sólo tienen una línea de aforo (marca realizada por el fabricante) hasta la cual se deben llenar de líquido. Poseen un abultamiento en el centro y las hay

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desde 1 mL hasta 100 mL o más. En la mayoría de los casos, el volumen para el cual han sido fabricadas incluye desde el aforo hasta la punta de la pipeta, pero también pueden encontrarse pipetas volumétricas de doble aforo, lo que significa que únicamente deben vaciarse hasta que el líquido llegue hasta el segundo aforo. Todas tienen la cualidad de medir únicamente el volumen total para el cual han sido fabricadas y calibradas.
Las pipetas de Mohr no poseen el abultamiento en el centro y se encuentran graduadas en toda su longitud por lo que, además de medir un volumen total, pueden medir también diferentes fracciones de éste. Existen dos tipos de pipetas de Mohr: las de simple aforo que pueden ser descargadas libremente pues la graduación llega hasta la punta de la misma y las de doble aforo, las cuales poseen adicionalmente una marca que indica hasta donde deben ser vaciadas para medir exactamente un volumen dado.
Resulta lógico y además muy importante que, antes de utilizar una pipeta, debe observarse cuidadosamente si es de simple o doble aforo, pues un vaciado inadecuado de las mismas puede conducir a graves errores en los resultados. Las pipetas de simple aforo vienen marcadas con las siglas TC, del inglés “to contain” y están calibradas para dejar salir exactamente el volumen para el cual fueron construidas.
Figura 1.3. Diferentes tipos de pipetas
Manipulación de las pipetas
Para llenar las pipetas con el líquido, se ejerce una ligera succión en su extremo superior, lo cual deberá hacerse auxiliándose de un pequeño tramo de tubo de goma o con las llamadas “peras de goma. Primeramente, deberá introducirse en la pipeta una pequeña cantidad de líquido para proceder a “endulzar” la misma, es decir, mojar totalmente las paredes internas de la pipeta con el líquido cuyo volumen exacto se desea medir. Esta operación deberá realizarse al menos dos veces más, con lo que se evita que la disolución, cuyo volumen exacto se desea medir, altere su concentración con el agua destilada que pueda quedar adherida a las paredes interiores de la pipeta producto del proceso de su lavado. Después, se procede al llenado de la pipeta con el auxilio de una pera de goma y con mucho cuidado hasta más arriba de la marca de graduación (figura 1.4.a.). Se presiona ligeramente con el dedo índice sobre el extremo superior de la pipeta para evitar que el líquido salga, se comprueba que no hay burbujas o espuma y se limpia la superficie exterior, que se ha mojado con el líquido, con un pequeño pedazo de papel absorbente (figuras 1.4.b. y c.). Se deja salir lentamente el líquido, eliminando ligeramente la presión del dedo índice sobre el extremo superior de la pipeta, apoyando la misma sobre la pared interior de un vaso de precipitado de manera que el nivel del líquido descienda hasta el aforo o la línea de graduación que se desea. Se detiene la salida del líquido, presionando nuevamente con el dedo índice, cuando la curvatura inferior del menisco que forma el líquido coincide exactamente con la marca correspondiente (figuras 1.4.d. y 1.5.). Entonces, se coloca la pipeta sobre el recipiente en el que debe ser vertido el volumen exacto medido y se deja caer libremente el líquido hasta el segundo aforo o graduación o vaciándola completamente, según el tipo de pipeta de que se trate. En este último caso (vaciado total), ara completar la

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salida del líquido, se apoya la punta sobre la superficie interior del recipiente y se gira la pipeta suavemente para eliminar cualquier gota adherida a la misma. Siempre quedará un pequeño volumen de líquido en el interior de la punta de la pipeta, el cual está considerado en la calibración, por lo que NUNCA SE EXPULSARÁ DE LA PIPETA SOPLANDO, NI SACUDIÉNDOLA, NI DE NINGUNA OTRA FORMA.
Es importante aclarar que, cuando los líquidos son intensamente coloreados, como es el caso de las disoluciones de permanganato de potasio, el enrase se realiza haciendo coincidir el nivel superior del líquido (es decir, los extremos superiores del menisco) con la marca correspondiente de la escala o aforo.
Como medida de precaución, deberá enjuagarse la pipeta después de vaciar su contenido. Para garantizar un mejor control del líquido dentro de la pipeta, se recomienda humedecer ligeramente el dedo índice con el que se manipulará la misma.
Figura 1.4. Manipulación de las pipetas.
Figura 1.5. Modo en que debe coincidir el nivel del líquido con la línea de aforo o de graduación en los utensilios para medir volúmenes. Esta operación debe realizarse con el ojo a la altura del menisco que produce el líquido en contacto con las paredes interiores del recipiente.

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Adicionalmente pueden encontrarse también las llamadas pipetas automáticas (figura 1.6.), muy útiles cuando se requiere medir un volumen determinado de líquido repetidas veces. Las micropipetas manuales vierten volúmenes del orden de 1 a 1000 μL (1 mL) aunque también existen otras que tienen capacidad para mayores volúmenes (5, 10, 25 y hasta 50 mL). La mayoría de estas pipetas son de material plástico y poseen la característica de que el líquido que cargan está contenido en puntas de plástico desechables. El volumen del líquido se introduce en la punta de la pipeta a través de un pistón acoplado a un resorte que se activa mediante un dispositivo pulsador, el cual se encuentra en el extremo superior de la pipeta y se acciona haciendo presión sobre él con el dedo pulgar. Para vaciar el líquido contenido en la punta plástica desechable se oprime nuevamente el pulsador invirtiéndose la acción del resorte. Estos dispositivos poseen una gran precisión (± 0,02 μL para 1μL y ± 0,3 μL para 1000 μL).
Figura 1.6. Pipeta automática
Buretas: Las buretas (figura 1.7.) son recipientes cilíndricos de forma alargada que se encuentran graduados en toda su longitud y poseen una llave en su extremo inferior que regula la salida del líquido contenido en ella. Para regular la salida del líquido se puede emplear un tubo de goma sobre el cual se coloca una pinza metálica, encargada de controlar la salida del líquido, o una llave de vidrio esmerilado. Las superficies de vidrio de la llave que están en contacto entre sí deben engrasarse, procurando no engrasar la zona del orificio. Las buretas de llave esmerilada son de uso más general pero no son apropiadas para disoluciones básicas pues los álcalis atacan al vidrio y pueden sellar la llave. En estos casos deben emplearse buretas con uniones de goma, las cuales a su vez no se utilizan para disoluciones ácidas porque la goma puede ser atacada por éstas. Más convenientes resultan las llaves de teflón que no presentan ninguno de los inconvenientes anteriores.
Figura 1.7. Diferentes tipos de buretas
Las llamadas buretas automáticas tienen acoplados recipientes que contienen la misma disolución con la que deben ser llenadas y se prefieren por su comodidad o cuando hay que preservar la disolución del contacto con los agentes atmosféricos. Aplicando succión con una pera de goma, se produce el llenado automático de la bureta con dicha disolución tantas veces como sea necesario.

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Algunas buretas se construyen de vidrio color ámbar para ser usadas con disoluciones fotosensibles.
Manipulación de las buretas
Preparación: Antes de usarse una bureta debe comprobarse que se encuentra bien limpia y que su llave funciona y cierra bien. Si la llave es de vidrio, debe estar engrasada ligeramente. Ésta se gira fuertemente con una ligera presión hacia el interior, y debe comprobarse que la superficie de contacto entre las paredes interiores de la llave aparece prácticamente transparente, con lo que se logra un cierre hermético. El lubricante nunca deberá estar en contacto con las disoluciones de trabajo ni con los líquidos que se utilizan para la limpieza de la bureta. Esto es sumamente importante para evitar que la bureta se contamine con la grasa y se requiera de una limpieza a fondo mucho más complicada y exhaustiva.
Antes de proceder al llenado de la bureta hay que asegurarse que la llave esté bien cerrada, añadiendo unos pocos mililitros de líquido. Para verter el líquido en ella, es conveniente y más seguro, auxiliarse de un embudo. Para endulzarla, y en dependencia del tamaño de la bureta, se añaden unos mL de la disolución que se va a emplear, se inclina y se gira suavemente de manera que toda su superficie interior se moje con la disolución. Se vacía la bureta dejando que el líquido salga por la punta y se repite todo el proceso dos o tres veces más.
Para manejar la llave de una bureta se recomienda una técnica que proporciona mayor seguridad porque la afianzar en su propio soporte (figura 1.8.)
Figura 1.8. Técnica para manipular la llave de una bureta.
Llenado: Después de endulzada, se coloca la bureta en el soporte universal, mediante la pinza adecuada y se llena con la disolución hasta un nivel por encima del cero, el cual se encuentra en la parte superior de la misma. Se eliminan las burbujas de la punta, girando rápidamente la llave de modo que salgan pequeños volúmenes del líquido a través de ella. Se deja descender el líquido hasta enrasar a cero o hasta el nivel que se desee y se espera un minuto para comprobar que no se ha afectado el enrase por escurrimiento del líquido (figura 1.5). Finalmente, se anota la lectura inicial, es decir, el nivel del que se parte, a partir de lo cual la bureta está lista para ser usada en la medición de volumen.
Frascos volumétricos o matraces aforados:
Son recipientes de plástico o vidrio (figuras 1.9. y 1.10.) que miden exactamente el volumen que contienen y poseen la forma de un balón de fondo plano y cuello alargado en el cual hay una marca circular o aforo que indica el nivel hasta el cual deben ser llenados. Estos recipientes se utilizan fundamentalmente para la preparación de disoluciones, proceso que se ve favorecido por la forma de los mismos la cual facilita la disolución de los solutos.

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Figura 1.9.
Matraces aforados de material plástico
Figura 1.10.
Matraces aforados de vidrio
Hoy día los matraces aforados se construyen de vidrio o de plástico y comercialmente se ofertan en distintas capacidades; los más comunes son los de 1000, 500, 250, 100, 50 y 25 mL.
Manipulación de los frascos volumétricos o matraces aforados
Como ya se ha mencionado estos recipientes se utilizan para preparar disoluciones, por lo que lo que caracteriza su utilización es el cuidado que se tenga con su limpieza antes de usarlos y de la realización de un correcto enrase. Como se utilizan fundamentalmente para preparar soluciones de concentraciones exactamente conocidas, deberán ser únicamente endulzados con el disolvente que se empleará para preparar la disolución, por lo que, en caso de que el solvente sea acuoso, basta con que se encuentren bien limpios y enjuagados con agua destilada. Cuando se emplean disolventes inmiscibles con agua, entonces deberán utilizarse matraces aforados secos. Los distintos procedimientos que deben seguirse para preparar las disoluciones se estudiarán en el epígrafe 3.3.
Debe recordarse que los utensilios destinados a medir o contener volúmenes exactos (pipetas, buretas, matraces aforados y otros similares), nunca deben ser calentados ni para secarlos ni con ningún otro fin pues, una vez que se dilatan por el calor pueden verse afectados los volúmenes para los cuales han sido calibrados.
Cuando no se requiere medir exactamente el volumen de un líquido es más conveniente emplear las probetas, las cuales se describirán a continuación.

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Probetas graduadas:
Las probetas (figura 1.11.) son recipientes de forma cilíndrica y alargada que se encuentran graduados para medir diferentes volúmenes. Como en las probetas la superficie libre del líquido es grande, la medición de volúmenes es poco exacta, de ahí que estos utensilios se empleen para la medición aproximada de volúmenes de líquidos, fundamentalmente, reactivos líquidos y disoluciones cuyos volúmenes no se tienen en cuenta al realizar los cálculos del análisis.
Figura 1.11. Probetas graduadas
Al igual que los frascos volumétricos, las probetas pueden construirse de vidrio o de plástico y las capacidades más comunes con que se comercializan son las de 5, 10, 25, 50, 100, 250, 500 mL, aunque también se utilizan las de 1 y 2 litros. Como las probetas se emplean para medir volúmenes aproximados de reactivos y disoluciones, no tienen que ser endulzadas previamente como las pipetas y las buretas.
Recipientes para pesar sólidos.
Bajo esta clasificación se agrupan un conjunto de recipientes en los cuales se colocan las sustancias que deben ser pesadas con variados fines. A continuación se describen los más utilizados.
Pesafiltros o pesasustancias: Son recipientes de vidrio que poseen una tapa esmerilada y se emplean para pesar, secar y almacenar sustancias sólidas. También existen pesasustancias de plástico.
Crisoles: Son recipientes de fondo plano utilizados para trabajar a altas temperaturas, como es el caso de la determinación de cenizas y la calcinación de precipitados. Para esta última operación se utilizan los llamados crisoles gooch, cuya base se encuentra perforada para facilitar la filtración previa, como se describirá más abajo. En general, los crisoles se fabrican de porcelana, platino y otros materiales a las altas temperaturas (figura 1.12.). Las sustancias que serán incineradas o calcinadas se pesan directamente en estos recipientes.
Vidrios de reloj: Son casquetes esféricos de vidrio de poca curvatura que tienen diversos usos en el laboratorio, entre los cuales está el de pesar sustancias. Los vidrios de reloj se fabrican de diferentes diámetros.
También pueden realizarse pesadas empleando un papel especial cuya superficie es apropiada para este fin, aunque en algunos casos se prefieren las finas películas de aluminio conocidas comúnmente como papel de aluminio.

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Figura 1.12. Crisoles de platino y porcelana
1.3.2.3. Utensilios y materiales para filtrar
Para realizar la filtración usualmente se combinan los embudos con los materiales filtrantes, aunque debe señalarse que existen materiales para filtrar que se comercializan de forma integrada.
Los embudos (figura 1.13.) que se emplean en un laboratorio de química analítica pueden ser de tres tipos:
Embudos de vástago fino y corto: Se utilizan generalmente para llenar las buretas, aunque también pueden emplearse para trasvasar sustancias y en algunos procesos de filtración.
Embudos de vástago ancho y corto: Se emplean fundamentalmente para trasvasar sólidos de un recipiente a otro con ayuda de un frasco lavador.
Embudos de vástago fino y largo: Son los que mayormente se utilizan en análisis químico para el proceso de filtración empleando, principalmente como material filtrante, el papel de filtro. El vástago alargado produce una columna de líquido en la parte inferior del embudo que, al provocar una pequeña succión, acelera el proceso de filtración.
Crisoles filtrantes o de gooch: Son recipientes de porcelana, similares a los crisoles tradicionales pero con la diferencia de que todo el fondo plano está perforado con pequeños orificios. Los materiales filtrantes que generalmente se emplean con este tipo de crisol son suspensiones de fibras inertes tales como el asbesto o fibra de amianto. Como resultado del pequeño tamaño de poro que presentan estos materiales, las filtraciones a través de crisoles de gooch se realizan generalmente a vacío, es decir, aplicando succión. Posteriormente se procede a la calcinación. No obstante, cada vez más se prefieren los crisoles de placa de vidrio filtrante, debido a una serie de inconvenientes que presenta el uso de los materiales filtrantes de fibras inertes.
Crisoles de placa de vidrio filtrante: Son recipientes de vidrio que presentan en el fondo una capa de partículas de vidrio compactadas entre sí de manera que proporcionan un medio filtrante de porosidad variada. Comúnmente se les conocen como “fritas” ya que la capa de vidrio del fondo se denomina vidrio fritado y se identifican por un número de acuerdo a la porosidad que presentan.

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Figura 1.13. Diferentes tipos de embudos
Embudos Buchner:
Son embudos de porcelana con una placa perforada (figura 1.14.) que se utilizan para filtrar bajo presión reducida (vacío). Estos embudos van ajustados mediante un tapón horadado a un erlenmeyer con tubuladura lateral o kitasato (figura 1.15.), que está unido al equipo de vacío a través de un tubo de goma. Sobre la placa perforada se coloca el papel de filtro, filtro de asbesto, tela u otro material filtrante.
Figura 1.14. Embudos buchner