Laboratorio de química

EN LA ACTUALIDAD existen en el mundo muchísimos tipos de laboratorios de Química. Aparte de los de investigación y enseñanza de las Universidades, Institutos técnicos y otros establecimientos similares, las grandes empresas que se dedican a actividades industriales en las que la Química desempeña un papel preponderante, poseen también importantes laboratorios de investigación y de control. Las fábricas de productos químicos, las curtidurías, las fábricas de productos alimenticios, las de cosméticos, las de jabón, las de tejidos, las grandes tintorerías, etc., poseen sus propios laboratorios de control, tanto de los productos que adquieren como de los productos que fabrican, en las distintas etapas de su elaboración. Existen también laboratorios oficiales de control de todos los productos sujetos a reglamentaciones o que afecten o puedan afectar la salud pública. Así tenemos oficinas bromato-lógicas, de control de alcoholes y bebidas en general, de tabacos, de aguas destinadas al consumo y a la industria, de tejidos, etc. También hay laboratorios particulares de químicos que asesoran a los industriales que no poseen laboratorios propios. Es conocido también el clásico "laboratorio de análisis clínicos", o sea, de análisis de interés para el diagnóstico de enfermedades.

En estos laboratorios trabajan diariamente, en el mundo, muchos miles de químicos, ayudantes, etc. ¿Qué tareas desempeñan todas esas personas? ¿Qué procesos se realizan en esos laboratorios, modernos representantes de las "cuevas" de los alquimistas? Como se comprenderá, es imposible contestar a esas preguntas a no ser con vaguedades sin significación, tales como: análisis y ensayos. En lugar de contestar de este modo, describiremos algunas de las operaciones más sencillas y de realización frecuente en los laboratorios químicos.

ANÁLISIS CUALITATIVO

Un problema que se suele presentar con frecuencia en el laboratorio químico es el siguiente: dada una cierta muestra, averiguar si contiene un elemento o sus• tancia dados. En este caso el químico somete la muestra a una serie de opera-
 

ciones de disolución, precipitación, filtración, etc., hasta revelar en ella la presencia de la sustancia o elemento buscado, o convencerse de que no existe, en la muestra, dicha sustancia o elemento. Las diversas sustancias dan, en ciertas condiciones, reacciones caracterís ticas cuando se agrega al medio que las contiene un reactivo determinado. Las reacciones más utilizadas son las de precipitación y coloración, siendo también usadas las de desprendimientos gaseosos, olores, etc.

Ilustraremos las reacciones de caracterización mediante algunos ejemplos.

1) Se quiere saber si en un agua hay cloruros, amoníaco y hierro. Para lo primero se trata una pequeña cantidad de agua, en un tubo de ensayo, con unas gotas de ácido nítrico y se añade luego una solución de nitrato de plata (N03Ag). Éste es el reactivo. Si hay cloruros en el agua se produce la reacción (tomemos ClNa, por ejemplo):

ClNa + N03Ag= CIAg + N03Na

El ClAg es un precipitado blanco, de aspecto gaseoso. Por consiguiente, si hay cloruros se obtendrá, mezclando dos líquidos límpidos -el agua (que si era turbia debimos filtrarla previamente) y el reactivo-, un líquido turbio, y hasta un precipitado en el fondo del tubo, si había gran concentración de cloruros en el agua. El agregado del ácido nítrico tiene por objeto evitar la eventual precipitación de otros compuestos de plata. Si deseamos una confirmación de que se trata de cloruro de plata, añadimos NH3 En caso de ser dicho compuesto, se disolverá, esto es, desaparecerá el precipitado, lo cual no ocurriría con otros precipitados.

El NH3, sustancia cuya presencia denota una contaminación peligrosa del agua, se investiga con el reactivo de Nessler, solución muy alcalina de un compuesto de mercurio, potasio y yodo.

COLORIMETRÍA.

 

En esta técpica se com-para la intensidad de la coloración dada por un reactivo mezclado a la muestra, en ciertas condiciones, con las coloraciones dadas por el mismo reactivo, en las mismas condiciones, con soluciones de concentraciones conocidas de la sustancia cuya concentración en la muestra se investiga. La ,comparación de intensidades de coloración se suele hacer medir mediante colorímetros, aunque la simple vista es a veces suficiente.

DUREZA DE LAS AGUAS

Una determinación común en ciertos laboratorios es la de la dureza de las aguas destinadas al consumo o a la industria, sobre todo para calderas de vapor. Las aguas naturales contienen disueltas muchas sustancias, pero las que interesan en especial, en este caso, son las sales de Ca y Mg. En efecto, las aguas que contienen estas sales en proporciones relativamente grandes "cortan" el jabón, y en ellas las legumbres no se cuecen bien. Se llaman aguas duras. El jabón tiene siempre, como componente importante, una sal de sodio de un ácido graso de cadena larga (esteárico, palmítico, oleico, etc.). La acción de lavado y la formación de espuma están vinculadas con la propiedad del jabón de disolverse y de formar soluciones coloidales con el agua con que se lava.
R es un radical orgánico del ácido graso que forma el jabón. X es Ca o Mg.

Los jabones de Ca y Mg son insolubles, precipitan y no sirven para el lavado, y se presentan con el aspecto que hace decir que al jabón se "ha cortado". Pero los perjuicios verdaderamente grandes producidos por las aguas duras son las incrustaciones en las calderas y tuberías de conducción de agua caliente. Parte de las sales de Ca y Mg están en estado de (C03HhX (bicarbonatos), que son sales solubles. Al calentarse el agua que contiene esas sales se produce la reacción y como los C03Ca y C03Mg son insolubles, precipitan y se adhieren a la pared interna de calderas o cañerías, formando las incrustaciones, que disminuyen, a veces a valores peligrosos, el diámetro de las cañerías, y en las calderas producen una disminución de la conducción térmica de la pared, pudiendo llegar a veces las eventuales rupturas bruscas de la capa incrustante a producir explosiones graves de las calderas. Es posible evitar estas incrustaciones mediante la eliminación de las sales de Ca y Mg o por el agregado al agua de sustancias "anti" incrustantes". De todos modos es nece-sario, muy a menudo, saber cuál es la dureza de un agua. Para esto se recurre al siguiente método: se coloca en un pequeño frasco con tapa esmerilada una porción ya establecida del agua en examen.

Se va añadiendo de a poco una solución jabonosa de concentración conocida. Después de cada agregado se agita el frasquito tapado. Mientras precipiten jabones de calcio y magnesia no se tiene espuma por agitación. Cuando se tiene una espuma permanente (5 minutos, por lo menos, de duración) se supone que ya se han precipitado todas Ia:s sales de Mg y Ca al estado de jabones. Del volumen de solución jabonosa gastado se deduce la dureza del agua. Se suele expresar de un modo empírico, en  grados franceses, alemanes o ingleses.
La dureza así determinada es la lla-mada total, pues corresponde a todas las sales solubles de Ca y Mg presentes en el agua. Si el agua se hace hervir, con lo cual precipitan los C03Ca y C03Mg, a partir de los bicarbonatos respectivos, y luego se filtra, determinándose la dureza del agua así filtrada, se tiene la dureza permanente. La diferencia entre dureza total y permanente es la tempoml, que corresponde a los bicarbonatos de Ca y Mg, yes la más inconveniente desde el punto de vista de las incrustaciones.
 

Jabones

 

Alguien ha afirmado que el grado de cultura alcanzado por un pueblo se puede medir por el consumo de jabón. A pesar de no ser posible aceptar sin serias reservas esta afirmación, no deja de ser una manera metafórica de expresar la importancia del jabón en la vida diaria de los pueblos. ¿Qué es un jabón? La definición química es: una salde sodio o potasio de un ácido graso. Pero cuando en el comercio se habla de jabón se entiende que además de esa condición debe tratarse de un producto que sirva para lavar. Pues bien, los jabones más comunes del comercio son sales de sodio o potasio de ácidos grasas de cadenas largas: esteárico (CIS), palmítico (C16), etc. Los jabones de sodio son los llamados duros y constituyen, prácticamente, casi la totalidad de los jabones usados para lavar. Los de potasio son blandos, y su uso está limitado a preparaciones cos-
méticas: jabones líquidos, "shampoos", etc.

Los jabones se fabrican mediante el proceso de saponificación de las grasas (sapo en latín significa jabón). Según sabemos, las grasas (y los aceites) son ésteres de la glicerina y de ácidos grasas superiores.
Como se puede colegir, la glicerina es uno de los productos de la fabricación del jabón.
Ahora bien, ¿por qué lava un jabón?

El mecanismo dél lavado, es decir, del desprendimiento de una suciedad de la superficie que se lava, es un proceso bastante complicado, en el cual interviene, entre otras cosas, la naturaleza coloidal de las soluciones jabonosas. Pero ¿qué es una solución coloidal? Veremos esto rápidamente.

Las sustancias insolubles en ciertos líquidos pueden estar dispersas en ellos en forma de partículas pequeñas, al punto que el sistema disperso resultante es estable; es decir, no hay acumulación de partículas en el fondo ni en la parte superior del líquido, contrariamente a 10 que sucede cuando agitamos arena en agua y dejamos reposar. Estos sistemas dispersos estables reciben el nombre de eoloidales} y las partículas individuales de los mismos se llaman micelas. Los coloides se distinguen de las soluciones por algunas propiedades interesantes:

1) presentan el fenómeno Tyndall;

2) no dializan, esto es, no atraviesan ciertas membranas que son atravesa-
das por sustancias disueltas;

3) pueden ser coagulados por acción del calor y otros agentes;

4) se trasladan en conjunto hacia uno de los dos electrodos sumergidos en su seno, fenómeno llamado electroforesis, etc.

Entre otras soluciones coloidales tenemos las jabonosas, las de plata (negras) y oro (rojas, violadas, pardas), y en general todas las sustancias vivientes. Esta última afirmación indica la importancia