Ceniza (química)

En química analítica , la incineración o determinación del contenido de cenizas es el proceso de mineralización por combustión completa para la preconcentración de sustancias traza antes de un análisis químico, ^[1] como la cromatografía , o un análisis óptico, como la espectroscopia .

El contenido de cenizas de una muestra es una medida de la cantidad de material inorgánico no combustible que contiene. Los residuos después de que una muestra se quema por completo , a diferencia de las cenizas que quedan después de una combustión incompleta, generalmente consisten en óxidos de los elementos inorgánicos presentes en la muestra original. Las cenizas son uno de los componentes del análisis proximal de materiales biológicos y consisten principalmente en constituyentes inorgánicos salados. Incluyen sales metálicas que son importantes para procesos que requieren iones como Na ⁺ (sodio), K ⁺ (potasio) y Ca2 ⁺ (calcio). También incluyen minerales traza que son necesarios para moléculas únicas, como la clorofila y la hemoglobina .

Los procedimientos para la determinación del contenido de cenizas son similares a los procedimientos para la pérdida por ignición . Normalmente, el término ceniza se utiliza para material principalmente orgánico, como combustibles y alimentos, mientras que el término pérdida por ignición se utiliza para material principalmente inorgánico, como rocas y cenizas quemadas.

Se puede utilizar un crisol para determinar el porcentaje de cenizas que contiene una muestra de material como carbón , madera , petróleo , caucho, plásticos, alimentos o cualquier material combustible. El método adecuado para la determinación de cenizas varía según el tipo de muestra analizada. Cada método puede variar en parámetros como la temperatura del horno, el tiempo de residencia en el horno, el número de pasos de calentamiento y los procedimientos de preparación de la muestra.

La ISO exige la determinación del contenido de cenizas para la mayoría de los alimentos. Algunos ejemplos son:

• ISO 2171 : Cereales, legumbres y subproductos — Determinación del rendimiento de cenizas por incineración ;
• ISO 3593: Almidón — Determinación de cenizas ;
• ISO 928: Especias y condimentos - Determinación de cenizas totales ; y
• ISO 936: Carne y productos cárnicos. Determinación de cenizas totales .

Los ejemplos de métodos de contenido de cenizas para la determinación de cenizas en otros sólidos incluyen

• ASTM D482: Método de prueba estándar para cenizas de productos derivados del petróleo ;
• ISO 6245: Productos derivados del petróleo — Determinación de cenizas ;
• ASTM D874: Método de prueba estándar para cenizas sulfatadas de aceites lubricantes y aditivos ;
• ASTM D3174: Método de prueba estándar para cenizas en la muestra de análisis de carbón y coque de carbón ;
• ISO 1171: Combustibles minerales sólidos — Determinación de cenizas ;
• ISO 18122: Biocombustibles sólidos — Determinación del contenido de cenizas ;
• ASTM D1102: Método de prueba estándar para cenizas en madera ;
• ASTM D2974: Métodos de prueba estándar para determinar el contenido de agua (humedad), contenido de cenizas y material orgánico de turba y otros suelos orgánicos ;
• ASTM D2866: Método de prueba estándar para el contenido total de cenizas del carbón activado ;
• ISO 3451: Plásticos — Determinación de cenizas — Parte 1: Métodos generales ;
• ASTM D2584: Método de prueba estándar para pérdida por ignición de resinas reforzadas curadas ; y
• ASTM D5630: Método de prueba estándar para contenido de cenizas en plásticos .

La incineración es una prueba que se realiza para deducir la cantidad de material formador de cenizas presente en un producto derivado del petróleo, con el fin de decidir su uso en determinadas aplicaciones. Los materiales formadores de cenizas se consideran impurezas o contaminantes indeseables.

En el análisis de cenizas de productos derivados del petróleo, el contenido de cenizas representa el componente incombustible que queda después de que una muestra de aceite de horno se quema por completo. El contenido de cenizas de los productos derivados del petróleo es generalmente bajo. Se define como el residuo inorgánico que queda después de la combustión del aceite en el aire a una temperatura alta específica. Las cenizas suelen oscilar entre el 0,1 y el 0,2 % en el aceite. Algunos de los componentes que forman cenizas se encuentran de forma natural en el petróleo crudo; otros están presentes como resultado de la refinación o la contaminación durante el almacenamiento o la distribución. El conocimiento de la cantidad de material formador de cenizas presente en un producto puede proporcionar información sobre si el producto es adecuado o no para una aplicación.

En el análisis de cenizas de carbón y otros combustibles sólidos, la cantidad de azufre retenida en las cenizas durante el proceso de incineración no es constante, sino que depende de las condiciones de incineración, así como de otros componentes inorgánicos en las cenizas que pueden formar sulfatos durante el procedimiento de incineración. Por lo tanto, los diferentes procedimientos de incineración pueden producir diferentes contenidos de cenizas. ^[2]

Algunos aparatos necesarios incluyen:

• crisol (o recipientes similares de porcelana o metal)
• horno amortiguado
• placa caliente
• La muestra

Se pesan previamente un crisol y su tapa después de secarlos completamente. Se añade la muestra al crisol y la tapa completamente secos y juntos se pesan para determinar la masa de la muestra por diferencia. La muestra se coloca en el horno caliente el tiempo suficiente para que se produzca la combustión completa de la muestra. A continuación se vuelven a pesar el crisol, la tapa y las cenizas.

El análisis de la miel muestra: ^[3]

Análisis típico de la miel

• Fructosa : 38%
• Glucosa : 31%
• Sacarosa : 1%
• Agua : 17%
• Otros azúcares : 9% ( maltosa , melezitosa )
• Ceniza: 0,17%

En este ejemplo, la ceniza incluiría todos los minerales de la miel.

La incineración también se realiza antes del análisis químico mediante espectrometría de emisión de plasma acoplado inductivamente .

• Óxidos , p . ej., Al2O3 _{, CaO} , _{Fe2O3 , MgO ,} MnO , _P2O5 , K2O , _SiO2
• Carbonatos : Na ₂ CO ₃ ( carbonato de sodio ), K ₂ CO ₃ ( potasa )
• Bicarbonatos , por ejemplo, NaHCO3 ₍ bicarbonato de sodio )
• Sulfatos : cenizas sulfatadas, según Ph. Eur.
• Espectrometría de emisión de plasma acoplado inductivamente
• Espectroscopia de absorción atómica