Vía Seca

Mineralización a Elevadas Temperaturas

Consiste en someter la muestra a temperaturas elevadas durante un tiempo determinado. La temperatura debe ser seleccionada de modo que se obtenga una mineralización eficaz, evitando la pérdida de analitos por volatilización. Los riesgos de pérdida de elementos volátiles suelen disminuir significativamente con la adición de agentes estabilizadores.

Mineralización en Plasma de Oxígeno a Baja Temperatura

Se basa en la capacidad del oxígeno excitado (obtenido al pasar una corriente de oxígeno a bajas presiones a través de un campo de radiofrecuencia) de oxidar la muestra al incidir sobre ella a temperaturas inferiores a 200 ºC. Sus principales inconvenientes son:

• Poca capacidad de muestra.
• Largos períodos de tiempo.
• No admite automatización.

Combustión en Frasco de Oxígeno

Los recipientes utilizados se denominan frascos de Schöniger. Esta técnica se basa en la utilización cuantitativa de los elementos de interés presentes en la muestra y la posterior recuperación de sus productos gaseosos mediante absorción en una disolución adecuada.

Técnicas de Fusión

Se utilizan para disolver materiales resistentes al ataque de ácidos, tales como cementos, silicatos y óxidos de Cr, Si o Fe. Esta técnica transforma las sales insolubles en ácidos en otras sales solubles, mediante el mezclado con una cantidad elevada de una sal de metal alcalino y la fusión de la mezcla a elevada temperatura. Los tipos de fundentes incluyen:

• Carbonato sódico (Carbonato de potasio): Fundente básico que descompone silicatos y muestras con sílice. Su temperatura de fusión oscila entre 1000-1200 ºC. Los cationes de las muestras se transforman en carbonatos u óxidos solubles en ácidos, mientras que los no metales se transforman en sales sódicas solubles. Se requieren crisoles de Pt.
• Carbonato sódico + agente oxidante (KNO₃, KClO₃, Na₂O₂): Indicado para muestras que contienen S, As, Sb o Cr y requieren un medio oxidante. Temperatura de fusión: 600-700 ºC. Se emplean crisoles de Ni o Pt (excepto con Na₂O₂).
• Hidróxido de sodio o de potasio: Fundente para silicatos, carburos de silicio y ciertos minerales. Temperatura de fusión < 500 ºC. Durante la fusión, los cationes se transforman en hidróxidos y los elementos formadores de ácidos dan lugar a aniones solubles en el fundido y en agua. Se usan crisoles de Au, Ag y Ni.
• Peróxido de sodio: Fundente oxidante básico para sulfuros, silicatos resistentes, aleaciones de Fe, Ni, Cr y minerales de Cr, Sn y Zr. Temperatura de fusión: 600 ºC. Se utilizan crisoles de Fe o Ni recubiertos de Na₂CO₃.
• Pirosulfato potásico (K₂S₂O₇): Fundente ácido para óxidos y muestras que contienen óxidos poco solubles de Al, Be, Fe, Cr y Te. Temperatura de fusión: 400 ºC. Se emplean crisoles de Pt o cuarzo.
• Ácido bórico: Fundente de silicatos y óxidos de metales alcalinos. Temperatura de fusión: 800-850 ºC. Requiere crisoles de Pt.
• Carbonato cálcico + cloruro amónico (8:1): Al calentar el fundente se produce CaO y CaCl₂, descomponiendo silicatos para la determinación de metales alcalinos. Se usan crisoles de Pt.
• Tetraboratos y boratos de litio y sodio: Solución para aluminosilicatos, carbonatos y muestras con alta concentración de óxidos básicos. Requiere crisoles de Pt.
• Tetraborato de litio y sulfato de litio (2:1): Disuelve silicatos y óxidos refractarios. Se emplean crisoles de Pt.

Mecanismos de Retención y Filtración

• Cribado: Fenómeno mecánico en el que los filtros actúan como tamices, reteniendo partículas de tamaño superior a sus poros.
• Adsorción: Fenómeno físico que permite retener partículas más pequeñas que los poros mediante fuerzas muy débiles.
• Formación de torta: La acumulación de solutos en la superficie del filtro forma una capa que actúa como medio o lecho filtrante.
• Solubilización y difusión: La retención depende de la solubilidad en la membrana del filtro y de la velocidad de difusión a través de los poros.
• Evaporación y difusión: La retención depende del punto de ebullición y de la velocidad de difusión a través de los poros de la membrana filtrante.

Vía Húmeda

Disolución sin Reacción Química

Se aplica a compuestos inorgánicos (usando agua y disoluciones reguladoras) y compuestos orgánicos mediante disolventes específicos: metilisobutilcetona para poliestireno y acetato de celulosa; dimetilformamida para poliacrilonitrilo; y dimetilacetamida para PVC.

Disolución con Reacción Química

Ácidos

• Ácido clorhídrico (HCl 37%): Útil en la disolución de carbonatos, sulfuros, fosfatos y óxidos metálicos. Al calentarlo (12 M) en recipientes abiertos, su eficacia disminuye y se diluye hasta 6 M. Algunos cloruros formados son volátiles.
• Ácido nítrico (HNO₃ 70%): Agente oxidante fuerte empleado en la disolución de metales como Cu, Pb, Zn y Cd. Con Sn, W o Sb forma óxidos hidratados poco solubles.
• Ácido sulfúrico (H₂SO₄ 98%): Disuelve muchos metales y aleaciones debido a su elevado punto de ebullición (340 ºC). Los compuestos orgánicos se deshidratan y se oxidan a CO₂ y H₂O.
• Ácido perclórico (HClO₄ 70%): Ácido fuerte y potente oxidante en caliente. Presenta peligro de explosión violenta en contacto con materia orgánica.
• Ácido fluorhídrico (HF 50%): Descompone rocas y minerales de silicato. No debe usarse en recipientes de vidrio. Se evapora con H₂SO₄ o HClO₄. Forma fluoruros volátiles e insolubles extremadamente tóxicos; produce quemaduras graves y dolorosas en la piel.
• Ácido bromhídrico (HBr 48%): Propiedades solubilizantes semejantes al ácido clorhídrico.
• Ácido fosfórico (H₃PO₄ 45%): Se usa en caliente para disolver óxidos refractarios insolubles en otros ácidos.

Bases

NaOH: Disuelve el Al y los óxidos anfóteros de Sn, Pb, Zn y Cr.

Mezclas de Ácidos y Oxidantes

• HF + HNO₃; HI + H₂SO₄: Combinan comportamiento complejante y oxidante.
• HNO₃ + HClO₄: Un ácido modera las propiedades no deseables del otro.
• HCl + HNO₃: Utilizado en digestiones difíciles; un ácido potencia la acción del otro.
• HF + HCl; HNO₃ + H₂SO₄; HNO₃ + H₃PO₄: Permiten eliminar un ácido no deseado tras cumplir su función.
• Agua Regia (HCl + HNO₃ 3:1): Para digestiones de alta dificultad.
• Agua de bromo o H₂O₂: Su adición a ácidos minerales aumenta la acción disolvente y acelera la oxidación de materia orgánica.
• Mezclas con otros reactivos: Incluyen oxidantes (H₂O₂, Br₂, KClO₃), agentes complejantes (citrato, tartrato), catalizadores (Cu²⁺, Hg²⁺, V₂O₅) y electrolitos inertes (Na₂SO₄, (NH₄)₂SO₄) para elevar el punto de ebullición.

Equipos para el Tratamiento de Muestras

Recipientes Abiertos

Calentamiento de disoluciones en placas eléctricas.

• Ventajas: Proceso conocido, sin límite de cantidad de muestra, facilidad para añadir reactivos, sencillo y económico.
• Desventajas: Proceso lento, riesgo de pérdida de volátiles, formación de espumas y humos corrosivos, alto riesgo de contaminación y peligrosidad por exposición.

Baño de Ultrasonidos

La disolución por ultrasonidos desplaza las partículas mediante agitación, activando las moléculas del disolvente. Es muy útil para desintegrar fundidos.

Bombas a Presión

Sistemas donde aumenta la temperatura y la presión, optimizando la interacción muestra-disolvente.

• Ventajas: Sistema cerrado, sin pérdidas de volátiles, humos o espumas; menor contaminación.
• Inconvenientes: Limitación en la cantidad de muestra, proceso lento, dificultad para añadir reactivos y material costoso.

Equipos de Microondas

Tecnología que desplaza a los reactores convencionales.

• Ventajas: Sistemas cerrados, rapidez extrema, sin pérdida de volátiles ni humos, y mínimo riesgo de contaminación.
• Inconvenientes: Limitación en la cantidad de muestra, dificultad en la adición de reactivos y alto coste del equipo.

Etiquetas: mineralización, química analítica, vía húmeda, vía seca