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, como la cromatografía, o Análisis óptico, como la espectroscopia.

Descripción general

El contenido de cenizas de una muestra es una medida de la cantidad de material inorgánico no combustible que contiene. Los residuos después de la combustión completa de una muestra, a diferencia de las cenizas que quedan después de una combustión incompleta, normalmente consisten en óxidos de los elementos inorgánicos presentes en la muestra original. La ceniza es uno de los componentes en el análisis inmediato de materiales biológicos y se compone principalmente de componentes inorgánicos salados. Incluye sales metálicas que son importantes para procesos que requieren iones como Na⁺ (sodio), K⁺ (potasio) y Ca²⁺. (calcio). También incluye oligoelementos 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 ceniza contenida en una muestra de material como carbón, madera, aceite, caucho, plásticos, alimentos o cualquier material combustible. El método apropiado 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 muestras.

La ISO exige la determinación del contenido de cenizas para la mayoría de los productos alimenticios. Ejemplos incluyen

• ISO 2171: Cereales, pulsos y subproductos - Determinación del rendimiento de ceniza por incineración;
• ISO 3593: Almidón - Determinación de la ceniza;
• ISO 928: Especias y condimentos - Determinación de la ceniza total; y
• ISO 936: Carne y productos de carne - Determinación de la ceniza total.

Ejemplos de métodos de contenido de cenizas para la determinación de cenizas en otros sólidos incluyen

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

Combustibles y consumo

La incineración es una prueba para deducir la cantidad de material formador de cenizas presente en un producto petrolífero para decidir su uso en ciertas aplicaciones. Los materiales que forman 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 del aceite del 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 específica alta. Las cenizas suelen oscilar entre 0,1 y 0,2% en el aceite. Algunos de los componentes que forman las cenizas se encuentran naturalmente en el petróleo crudo; otros están presentes como resultado del refinado 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 o no una aplicación adecuada.

En el análisis de cenizas de carbón y otros combustibles sólidos, la cantidad de azufre retenido en las cenizas durante el proceso de incineración no es constante, sino que depende de las condiciones de la incineración, así como de otros componentes inorgánicos en las cenizas que Puede formar sulfatos durante el proceso de incineración. Como tal, diferentes procedimientos de incineración pueden producir diferentes contenidos de ceniza.

Medición

Aparato

Algunos aparatos necesarios incluyen:

• crucible (o platos similares de porcelana o metal)
• horno mofado
• plato caliente
• la muestra

Procedimiento

Un crisol y su tapa se pesan previamente después de un secado completo. La muestra se agrega al crisol y 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.

Análisis

El análisis de la miel muestra:

Análisis típico de la miel

• Fructosa: 38%
• Glucose: 31%
• Sucrosa: 1%
• Agua: 17%
• Otros azúcares: 9% (maltose, melezitose)
• Ash: 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.