UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ MARCHA ANALÍTICA DE LOS CATIONES DEL 1ER GRUPO Y MARCHA ANALÍTICA DE LOS CATIONES DEL 2DO GRUPO 1. OBJETIVO Desarrollar habilidades prácticas para la correcta identificación de los cationes presentes de los grupos a los que corresponden en las muestras dadas, empleando herramientas que provee el análisis químico cualitativo. Identificar cationes en soluciones que contengan un ion complejo. Identificar los cationes del grupo I y del grupo II, que se realiza por medio de un reactivo general (o de grupo). 2. FUNDAMENTO TEÓRICO Se entiende por marcha analítica sistemática a un conjunto de técnicas prácticas basadas en el conocimiento de las propiedades de los iones y de las leyes por las que se rigen las reacciones, las circunstancias en que éstas se verifican, y que tienen por objeto separar de una manera sistemática los cationes presentes en una muestra problema, para proceder luego a su reconocimiento individual definitivo. El reactivo que obra como precipitante común es el HCI diluido, en frío, porque en caliente disuelve los cloruros, Los metales precipitados son: Pb que precipita en forma de PbCl2 Ag AgCI HgHg2Cl2 La solución que puede contener estos metales se trata con exceso de HCl diluido en frío. Si hay precipitado se filtra y se lava con poca agua el residuo que queda en el filtro. El filtrado pasa al 2° grupo. Otro método para la separación de cationes del segundo grupo: La solución o filtrado que viene del primer grupo tiene un ligero exceso de ácido clorhídrico. Si no lo tiene se le agrega. Se coloca la solución en un erlenmeyer y se le pasa una corriente rápida de H 2S con un tubo de agujero estrecho. El ácido sulfhídrico se hace pasar primero en frío y en solución bastante ácida. Así precipitarán primero los sulfuros menos solubles y no arrastrarán, combinándose molecularmente con ellos, metales del grupo del sulfuro amónico. Los sulfuros de arsénico y de cobre, principalmente suelen arrastrar en solución FeS, ZnS etc. Después de la primera corriente de H 2S se calienta, se diluye en igual volumen de agua y se satura de nuevo con H2S. Caliéntese de nuevo, fíltrese un poco en un tubo de ensayo y hágase la prueba de si la precipitación ha sido total, pasando un poco de ácido sulfhídrico. Una vez que todo está precipitado se filtra en caliente, decantando primero el líquido sobre el filtro, lavando después el precipitado en el mismo matraz y agregando el contenido LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página K2Cr2O7 Descripción: Dicromato de Potasio Aspecto: Completamente miscible en agua. incoloro y inodoro.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ al filtro. Los recientes donde se piensan guardar deben ser seguros y aptos para esta sustancia. De fusión -42 °C Peligros: irritante y causa quemaduras y ulceración de todos los tejidos con los que está en contacto. Peligros: Si se ingiero esto produce nauseas. subgrupo A. Hg2Cl2 Descripción: Cloruro de Mercurio Aspecto: Solido . subgrupo B. PICTOGRAMAS AgCl Descripción: Cloruro de Plata Aspecto: Liquido incoloro y inodoro. Propiedades: Pto. respirar al aire fresco. Propiedades: Pto de ebullición 100ºC. Limpiar inmediatamente el derrame usando materiales absorbentes. Prevención: Evitar el contacto con el ojo y la piel. El filtrado pasa al tercer grupo y sobre el filtro quedan los sulfuros de los metales del segundo grupo. CuS. Propiedades: Pto de fusión 118ºC Peligros: irritación y ardor en los ojos. 3. Prevención: Si inhalara. Sb2S3 y SnS2 que pertenecen al 2° grupo. HgS. Prevención: Evité el contacto directo con el material. LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página . si lo consume de inmediato inducir al vomito. PbCl2 Descripción: Cloruro de Plomo Aspecto: Polvo blanco sin olor Propiedades: Pto de fusión:501ºC Pto de ebullición:950ºC Peligros: Sus emisiones de fusión de fundición son considerados peligrosos reproductivo en los seres humanos. Lávese el filtro por unas 3 o 4 veces. Bi2S3. a saber: AS2S3. PbS y CdS que pertenecen al 2° grupo. productos orgánicos. Peligros: inhalación puede causar irritación en el tracto respiratorio.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ NH4I KI Prevención: Almacenar en lugares fríos. Utilizar el equipo de protección individual obligatorio Descripción: Yoduro de Potasio Aspecto: Solido de color blanco Propiedades: Pto. material oxidable. De fusión 405°C Peligros: Provoca irritación cutánea. secos y bien ventilados. dolor de garganta . puede provocar somnolencia o vértigo. Prevención: Asegurar una ventilación adecuada. de fusión:680ºC Pto. Prevención: Al contacto usar guantes protectores y gafas de protección de seguridad. Propiedades: Pto.causa dolor de cabeza. Alejado de álcalis. en contacto causa enrojecimiento de la piel Prevención: Protección respiratoria y LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página . NH4NO3 Descripción: Nitrato de Amonio Aspecto: Solido polvoso blanco Propiedades: Pto de Ebullición:210ºC Pto de fusión:169ºC Peligros: Inhalación . especialmente en áreas confinadas. en contacto con la piel produce enrojecimiento. provoca irritación ocular grave. SnCl2 Descripción: Cloruro de estaño Aspecto: Solido de color blanco Propiedades: Pto de Fusión:247ºC Pto de Ebullición:623ºC Peligros: Inhalación produce tos. metales. puede irritar las vías respiratorias. Descripción: Yoduro de amonio Aspecto: Sólido cristalino violeta y de mal olor. Prevención: Por ingestión provocar el vómito inmediatamente. de ebullición: 1327ºC. Al agregar HCl (ac) 6M da como resultado una solución blanquecina con precipitado blanco. se observó un precipitado blanco. y luego de centrifugar y decantar otra vez. Figura 3:Luego centrifugamos . Experimento N°1: Marcha Analítica de Separación de Cationes del 1er Grupo A. vemos particulas Página del precipitado suspendidas en la solución. B. . se disuelve el precipitado y al acidificar con CH3COOH (ac). PARTE EXPERIMENTAL 4. se forma nuevamente el precipitado amarillo. se forma un sólido negro sobre el precipitado blanco. Después de centrifugar. Diagrama de Flujo Figura : Solución LABORATORIO N°3 ANÁLISIS Figura 2:agregamos Hcl a la solución anterior resultando QUÍMICO CUALITATIVO una solución Blanca con precipitado blanco. al agregar NaOH (ac). resulta un precipitado color gris en una solución incolora. A la solución que queda se le agrega una gota de K2Cr2O7. se le agregó gotas de agua caliente. Al precipitado que quedó luego de la decantación se le agrega NH4OH (ac).UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ usar guantes y ropa de seguridad. notamos la presencia de un precipitado blanco. Observaciones La muestra es una solución incolora.1. Luego de centrifugar y decantar. 4. Decantamos la solución y agregamos HNO3 (ac). ésta se vuelve amarillenta con precipitado amarillo. Reacciones Químicas −¿ 2Cl (ac) → PbCl2(s) 2+ ¿ Pb(ac) +¿ ¿ 2Cl−¿ (ac) → Hg 2 Cl 2(s) 2+¿ Hg 2(ac) +¿ ¿ Cl−¿ (ac) → AgCl(s) +¿ Ag(ac) +¿ ¿ Al agregar 10 gotas de agua caliente: LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página .UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ Figura 4: Agregamos agua caliente resultando un Figura 7:Luego agregamos Nh4OH se forma un solido negro en un precipitado blanco Figura Figura5:6:A la A la solucion solución anterior resultante agregamos NaOH agregamos manteniendose el Figura 8: Centrifugamos y luego agregamos HNO3 notamos la presencia de un precipitado blanco. C. LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página .UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ 2 Cl−¿ (ac ) 2+ ¿ Pb(ac) +¿ PbCl2(s ) → ¿ (ac) CrO PbCrO 4(s) 2−¿ ¿ 2+¿ Pb(ac) +¿ ¿ Al agregar NH4OH: NH Cl−¿ (ac) +¿ Ag(¿¿3)2(ac) +¿ ¿ AgCl(s )+ 2 NH 3(ac) → ¿ −¿ Cl(ac) +¿ NH 4(ac)+ ¿ Hg 2 Cl 2(s) +2 NH 3(ac) → Hg(s) + HgN H 2 Cl(s) +¿ Negro Blanco HNO3 hasta acidez: NH +¿ 2 NH 4(ac) + 2 H 2 O(l) +¿ Ag(ac)+ ¿ +¿ → ¿ +¿ Ag (¿¿ 3)2(ac) + 2 H 3 O¿ ¿ ¿ Cl−¿ (ac) → AgCl(s) +¿ Ag(ac) +¿ ¿ Blanco D. Conclusiones Con el dicromato de potasio se puedo demostrar la presencia del ion Pb (II) como precipitado amarillo. color ladrillo. y luego se observa un ppdo. Luego de centrifugar y decantar. forman un precipitado de color blanco y que el ácido nítrico neutraliza el exceso de amoniaco acuoso. blanco lechoso en suspensión. negro. Diagrama de Flujo LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página . al ppdo.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ confirmándose al disolverlo con NaOH(ac) 6N y al acidificarlo con CH3COOH(ac) 6N reapareciendo el ppdo. Observaciones La solución muestra en el tubo de ensayo. al añadirle NH4I 1M la solución se torna color rojo naranja. luego se calentó. Luego de añadirle 5 gotas de H 2O2 y ponerlo en baño maría. Luego del calentamiento. es incolora y se encuentra en medio ácido. oscuro y que luego al calentar este se observa un ppdo. Luego de centrifugar y decantar lo último. reapareciendo así el precipitado blanco. B. Luego al agregar 12 gotas de tioacetamida. Concluimos que las reacciones para iones mercurio (II) forman un ppdo. demostrando la existencia de ion plata en la muestra. se le añadió gotas de (NH4)Sx formándose una solución anaranjada con ppdo. al ppdo. igual para la 2da porción que se le añadió KI 0. se observa la formación de un ppdo. a la 1era porción se le añadió SnCl2 10% no observándose nada. 4. Al final se divide en 2porciones. color rojo anaranjado.2 M. observándose al final una solución casi incolora con un sólido amarillento en el fondo. color negro indicando la presencia de éste. Experimento N°2: Marcha Analítica de Separación de Cationes del 2do Grupo A. al precipitado se le añade HNO 3 3M observándose un ppdo. blanco se le añadió 2 gotas de HNO 3 y 8 gotas de HCl 12M. Luego de centrifugar y decantar lo último. Se concluyó que para el ion plata la reacción de ácido clorhídrico con éste. blanco en suspensión. se observa un ppdo. Se calienta.2. Reacciones Químicas -Al agregar H2O2 (Agente oxidante) Sn +2(ac) + H2O2(l) +2H-(ac) H2O(l) Hg22+(ac)+H2O2(l)+2H+(ac) +2H2O(l) Sn+4(ac) +2 2Hg +2(ac) -Al agregar NH4I (Agente Reductor): 2NH 4I+AsO4-3 H2O NH 4I Sb +2I+5 LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO AsO3-3+I2+2NH3+ NH 4+ + ISb +I2 +3 Página .UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ C. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ .+ H2O Hg2+(ac) (ac) +HCl 1 Porción: 2Hg 2++Sn+2+2Cl(precipitado blanco) Sn2+ en exceso Hg 2Cl2(s) +Sn+2 (precipitado negro) Hg 2Cl2(s) +Sn4+ 2Hg (s) +2Cl-+2 Cl.tioacetamida: S H 3C C O H 3C +H 2O + H2S NH2 NH2 S2. Conclusiones LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página .+Sn4+ 2 Porción: Hg +2(ac)+2I-(ac) (precipitado rojo-naranja) En exceso de KI: HgI 2(S) + 2 I-(ac) HgI 2(S) HgI42-(ac) D.+H+ H 2S Paso 2 Sn 4+(ac) + S-2(ac) Sb+3(ac)+S-2(ac) SnS2(s) Sb2S3(S) Hg 2+(ac) + S2- HgS (S) 2AsO 33-+3S2- As2S3+3O2(g) Paso 3 As2S3(s) + 3(NH4)2SX 2AsS3(NH4)3(ac) Ag 3+3SX2- AsS 32- 2SnS 2(S) +(NH4)2SX 2SnS 3(NH4)2(ac) 2Sb2S3(S) + (NH4)2SX 2SbS3(NH4)3(ac) Paso 4: 3HgS(S) + 2NO3-(ac)+8H+(ac) +12Cl-(ac) +3S(S)+4H2O(l)+2NO(g) Luego de evaporar y añadir agua: 3HgCl42 HgCl 42. luego de agregar el EDTA se disolvió todo el precipitado presente en la solución. 4. ésta se torna de color amarillo con presencia de precipitado granulado de color amarillo. En la 1era porción del estaño y antimonio. a diferencia de los sulfuros del subgrupo del cobre los cuales si pueden ser disueltos en agua. Luego de agregar AgNO3 se forma un precipitado color rojo parduzco. En la 3era porción de la solución de estaño y antimonio. Se concluye que los sulfuros de los elementos del subgrupo del cobre no forman iones complejos y son insolubles por soluciones con alta concentración de sulfuros contenida en (NH4)2SX Se concluye que el HgS es muy insoluble en agua siendo su Kps=10-54. Esto ocurre ya que la tioacetamida al calentarse contiene iones sulfuro en mayor concentración lo que produce una precipitación homogénea. Experimento N°3: Marcha Analítica de Separación de Cationes del 2do Grupo .Subgrupo del Arsénico A. los cuales son insolubles en solución ácida diluida. Observaciones Al agregar HCl (ac) 6M a la solución A (subgrupo del arsénico).UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ Se concluye que todos los cationes del grupo 2 forman sulfuros debido a la tioacetamida.5H2O y calentar. aparece un precipitado color naranja casi rojizo.3. En la 2da porción de la solución de estaño y antimonio. luego al agregar Na2S2O3. Se observa la liberación de un gas (H 2S) Al agregar HCl 12M se obtiene un ppdo. Se concluye que el mercurio estaba ausente en la solución muestra ya que se debió formar un precipitado de color grisáceo luego de agregar SnCl2 y un precipitado color rojo luego de agregar KI. Se concluye que el peróxido de hidrógeno oxida al estaño para que se pueda disolver fácilmente con el sulfuro de amonio. color amarillo que indica la presencia del arsénico. al calentar el alambre de hierro se puede observar una capa de color negro y luego al agregar HgCl 2 se forma un precipitado color gris. luego de agregar un trozo de zinc y LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página . B.(ac) + 3H2S(g) + 6H2O(l) SnS2(s) + 4H3O+(ac) + 6Cl –(ac) SnCl62-(ac) + 2H2S(g) + 4H2O(l) Precipitado As2S3(s): As2S3(s) + 10NO3-(ac) + 8H3O+(ac) 2H2AsO4-(ac) + 10NO2(g) + 3S(s) + 10 H2O(l) 2CH3COO. Reacciones Químicas Paso 1: 2AsS2-(ac) + 2H3O+(ac) H2S (g) + 2H2O(l) + As2S3(s) (Ppdo. Amarillo) 2SbS2-(ac) + 2H3O+(ac) H2S (g) + 2H2O(l) + Sb2S3(s) (Ppdo. color grisáceo” LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página .(ac) + Hg2Cl2(s) (ppdo. Naranja) SnS32-(ac) + 2H3O+ (ac) H2S (g) + 2H2O(l) + SnS2(s) (Ppdo.negro) SnCl62-(ac) + Fe Fe2+(ac) + Sn2+(ac) + 6Cl – (ac) A esta reaccion se le agrega HgCl2 0. Blanco) “presencia del estaño. rojo parduzco) 1era porción: 2SbCl63-(ac) + 3Fe(s) 3Fe2+(ac) + 12Cl-(ac) + 2Sb(s) (ppdo.(ac) + H3O+(ac) 2CH3COOH(ac) + OH-(ac) H2AsO4-(ac) + 2(OH)-(ac) AsO43-(ac) + 2H2O(l) AsO43-(ac) + 3Ag+(ac) Ag3AsO4(s) (ppdo.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ llevarlo al mechero se puede ver que la coloración de la llama se torna azul.1 M: Sn2+(ac) + 2HgCl2(ac) + 4Cl –(ac) SnCl62. Diagrama de Flujo C. Amarillo) Paso 2: Sb2S3(s) + 6H3O+(ac) + 12Cl –(ac) 2SbCl63. ANTIMONIO El antimonio tiene una creciente importancia en la industria de semiconductores en la producción de diodos. se utiliza mucho en la fabricación y el manejo del ácido sulfúrico. El trióxido de antimonio es el más importante y se usa principalmente como retardante de llama. en particular en la industria química. Usado como aleante. Insecticida. Se usa en aleación con plomo para fabricar la lámina de los tubos de los órganos musicales. antimoniatos y halogenuros de antimonio se emplean en la fabricación de materiales resistentes al fuego. se encuentra en la fabricación de baterías y acumuladores. La coloración azul de la llama quiere decir que hay presencia de Sn. También se usa para disminuir la fragilidad del vidrio. 5.y SnCl62. este semimetal incrementa mucho la dureza y resistencia a esfuerzos mecánicos de la aleación.se reducen en presencia de Fe El HCL disuelve con facilidad en caliente a los compuestos SnS2(S) y Sb2Sb3(s). Se usa en baterías y acumuladores Compuestos de antimonio en forma de óxidos. Gracias a su excelente resistencia a la corrosión. porque forma su propio revestimiento protector de óxido.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ D. Conclusiones Los iones SbCl63. LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página . Los compuestos de estaño se usan para fungicidas. pinturas y cerámicas. Es resistente al ataque por parte de muchos ácidos. ARSÉNICO Se usa como preservante de la madera (arseniato de cobre y cromo). esmaltes. detectores infrarrojos y dispositivos de efecto Hall. Existe presencia de arsénico por la presencia de Ag3AsO4 de color rojo pardo. Tiene utilidad en etiquetas. herbicidas y venenos. el plomo encuentra un amplio uso en la construcción. El disulfuro de arsénico se usa como pigmento y en pirotecnia. tintes. También se usa en la construcción de diodos láser y LED. sulfuros. del hierro y de diversos metales usados en la fabricación de latas de conserva. USOS INDUSTRIALES DE LOS CATIONES PLOMO El uso más amplio del plomo. vidrios. ESTAÑO Se usa como protector del cobre. uso que representa cerca del 70 % del consumo mundial de arsénico. Recubrimiento de acero. dentífricos y pigmentos. Brumblay (1995). Química Analítica Cualitativa. Págs. 184-185. LABORATORIO N°3 ANÁLISIS QUÍMICO CUALITATIVO Página .htm Ray U. Buenos Aires. págs. Kapelusz. 6168. BIBLIOGRAFIA Arthur I. Ed.ub. págs.edu. Ed. Vogel (1974). Marchas Analíticas Grupo Segundo de Cationes.ar/catedras/exactas/quimica/MAG2C. Análisis del Grupo II. 71-96. Separación y Reconocimiento de los cationes del grupo del Arsénico. México. Continental. Buscado en: http://www.UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL_______________________________________ 6. Análisis del Grupo I: Grupo de la Plata. Análisis Cualitativo.