OBJETIVOS. b) Comprender las caracterizaciones de una mezcla compleja de iones en solución

OBJETIVOS

a) Comprender las marchas analíticas

b) Comprender las caracterizaciones de una mezcla compleja de iones en solución c) Saber como tratar las muestras con reactivos que separen los iones en grupos, con el objetivo de aislarlos, y proceder a su identificación.

d) Dar a conocer el material y equipo empleado en las diferentes técnicas analíticas y familiarizarlo con su uso, manejo y cuidado.

INTRODUCCIÓN

La marcha analítica es un proceso técnico y sistemático de identificación de iones inorgánicos en una disolución mediante la formación de complejos, precipitados o sales de color único y característico.

Una secuencia de reactivos es más o menos selectivo, si se produce con más o menos problemas. Un reactivo específico (más selectivo) cuando reacciona con muy pocos cationes y aniones. Se van a llamar reactivos generales (menos específicos) cuando reaccionan con muchos cationes y aniones. Se puede cambiar la

selectividad de un reactivo por tres diferentes métodos:

- Por variación del pH: Ej. el H2S es un reactivo general que a pH neutro o básico

origina precipitados con casi todos los cationes del Sistema Periódico; sin embargo, a pH ácido se produce un efecto ión común, disminuye la concentración del anión S2- y sólo precipitan a pH ácido los sulfuros más insolubles, que son los sulfuros de los denominados Grupos I y II de la marcha analítica.

- Por cambio del estado de oxidación: Ej. el catión Ni2+ origina un compuesto coloreado de color rosado con dimetilglioxima, pero si tenemos en el medio Fe2+ con dimetilglioxima genera un color rosado rojizo; sin embargo, si añadimos H2O2 el

Fe2+ pasa a Fe3+, el cual no reacciona con la dimetilglioxima y podemos detectar el níquel.

- Enmascaramiento de cationes: Ej. el Cu2+ y Cd2+ son dos cationes muy

semejantes; sin embargo, se pueden identificar. Si añadimos H2O precipitan CuS

(negro) y CdS (amarillo). Al problema que contiene se le añade KCN, formando Cu(CN)42- y Cd(CN)42-, ambos incoloros. Si añadimos H2S entonces el Cu(CN)42- no

reacciona, ya que es muy estable; sin embargo, el Cd(CN)42- es menos estable,

reacciona con el H2S y origina CdS (amarillo).

Durante el desarrollo del presente informe develáremos los pasos a seguir para realizar el análisis cualitativo de cationes, el cual es un método que nos permitirá identificar una sustancia desconocida, pasando muestras de esta, por una serie de análisis químicos.

La marcha analítica se basa en reacciones químicas conocidas, de forma que cada producto químico añadido analiza un catión específico. Si se produce la reacción prevista, significa que el catión está presente.

¿COMO LLEVAR A CABO UNA MARCHA ANALITICA DE CATIONES?

Cuando se trata de caracterizar una mezcla compleja de iones en solución se hace necesario primeramente a la separación por grupos de aquellos iones con

propiedades químicas semejantes.

Para ello se trata la muestra con reactivos que separen los iones en grupos con el objeto de aislarlos y proceder a su identificación. En este último caso se dice que la reacción es específica.

Es muy importante tomar en cuenta que todas las reacciones se realizan en tubos de ensayos salvo cuando se indique lo contrario (uso de la capsula de porcelana). Los tubos de ensayos utilizados son para la centrífuga (nuestra herramienta de separación), en donde hay unos grandes para realizar separaciones y otros

pequeños para la identificación. En el análisis cualitativo no importa tener pérdida. En el desarrollo de un análisis cualitativo no solamente se llega a demostrar la presencia de determinados constituyentes, sino que puede también obtenerse una aproximación relativa de las cantidades de cada una de ellos en la muestra tomada. La precisión de estas cantidades es el objeto del Análisis Cuantitativo.

En el laboratorio de Análisis Cualitativo se lleva acabo la identificación de los iones (ya sea cationes y aniones) que comúnmente se encuentren en una muestra. En esto consiste propiamente el análisis Cualitativo.

Grupo Cationes Agente precipitante

I Ag+_{, Pb}+2_{, Hg}+2 _Cl-

II Pb+2, Cu+2,Cd+2, Hg+2, Bi+3, As+3, As+5, Sb+3, Sb+5, Sn+2, Sn+4

Sulfuros en medio ácido

III Fe+3, Al+3, Cr+3, Co+2, Ni+2, Zn+2, Mn+2

Hidróxidos o sulfuros en medio básico

VI Ba+2,Sr+2, Ca+2. Mg+2 fosfatos

V Na+, K+, NH4+ Especies solubles que se

deben analizar en la muestra original

Pontificia Universidad Católica de Valparaíso Instituto de Química

ALUMNO: CARLOS DUQUE ARTIGAS PROFESORA: DIANA DELGADO DISSELKOEN

Plomo: Pb+2 Análisis cualitativo:

El ión Plomo se presenta en solución como Pb+2. el HCl reacciona con este ión formando un precipitado de color blanco:

Pb+2(AC) + 2Cl-(AC) --- PbCl2 (S)

Los cromatos alcalinos producen un precipitado Amarillo de cromato de plomo:

Pb+2

El yoduro potásico da precipitado amarillo de yoduro de plomo:

Pb+2(AC) + 2I- (AC) ---- PbI2 (S)

Bismuto: Bi+3

Análisis cualitativo

El ácido sulfúrico en contacto con el con el ión Bi+3 produce una reacción de precipitación, formando un sólido insoluble de color pardo:

2Bi+3(AC) + 3H2S(AC) ---- Bi2S3 (S) + 6H+

En donde este precipitado es soluble en ácido nítrico caliente:

Los hidróxidos alcalinos precipitan en frio, formando hidróxido bismútico ( blanco)

Bi+3(AC) + 3OH-(AC) --- Bi(OH)3 (S)

Los estannitos alcalinos reaccionan con el bismuto, produciendo un precipitado de color negro.

3SnO-2(AC) + 2Bi+3(AC) + 6OH-(AC) ---- 3H2O(l) + 3SnO3-2(AC) + 2Bi(S)

Cobalto: Co+2

Características analíticas: El catión cobaltoso, Co+2, es de color rosado, ligeramente ácido; su hidróxido no se disuelve en exceso de reactivo. Forma fácilmente

complejos con el amoniaco del tipo Co(NH3)6+2, no muy estables porque se oxidan

por el oxigeno atmosférico a cobaltiaminas Co(NH3)6+3. También forma complejos

azules con el HCl concentrado, que se destruye por dilución y, asimismo, complejos azules con soluciones concentradas de KSCN. Con el anión CN- _{forma complejos}

cianurados que tampoco son estables al aire, transformándose en los correspondientes de cobalto trivalente. Tanto el hidróxido cobaltico, negro,

Co(OH)3, como los óxidos cobáltico, Co2O3 y el cobaltoso cobáltico, Co3O4, obtenido

al calcinar cualquier hidróxido, carbonato, u oxido de este metal, al disolverlos en los ácidos, originan siempre catión cobaltoso, Co+2.

El cobalto en solución se presenta como Co+2. El hidróxido amónico forma con Co+2 un complejo soluble Co(NH3)6+3:

Los iones de complejos del cobalto precipitan en forma de CoS, por medio de (NH4)2S: 3 2 3 6 3

(

)

Co NH

+

S

→

CoS

↓ + +

S

NH

↑

El sulfuro CoS es soluble en HCl concentrado, dando el ion Co+2. La adición de solución de tiocianato amónico (NH4SCN) produce un color azul y que se debe al ion

Co(SCN)4-2.

2 2

4

4

(

)

Co

+

CNS

→

Co CNS

La aparición de un anillo de color azul en la zona de contacto de los líquidos confirma la presencia del ión cobalto.

Zinc: Zn+2

El Zinc en solución se presenta en solución como Zn+2, en presencia de amoniaco convierte el zinc en un complejo.

Zn+2 _{+ 4 NH} 3 - Zn(NH3)4+2 2 4 2 4 2 2 2 3 3 3 4 3 6 2

(

)

(

)

(

)

(

)

(

)

Co

NH OH

Co OH

NH

Co OH

O

H O

Co OH

Co OH

NH OH

Co NH

OH

H O

+

→

↓ +

+

+

→

↓

+

→

+

+

Negrusco

Negro

Si a este complejo se agrega acido acético y luego se satura con ácido sulfúrico, un precipitado de color blanco se formará.

Zn(NH3)4+2 + 4HAc ---- Zn+2 + 4NH4+ + 4Ac

-Zn+2 + H2S + 2H2O ---- ZnS (S) + 2H3O+

Conclusión

De esta manera se concluye la separación e identificación de cationes por grupos La observación cuidadosa de los colores generados por cada precipitado al agregar los distintos reactivos, nos entrego la información, definitiva acerca de la presencia o ausencia de ciertos iones. Un factor importante que cabe mencionar es que se debe tener en cuenta que cuando se agrega un reactivo específico para la

identificación de ciertos iones, la no aparición de un precipitado nos indica la ausencia de este.