ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 1. Introducción El presente informe dará a conocer en forma detallada los procedimientos analíticos y técnicas de un análisis químico cualitativo, que permite la separación e identificación de los cationes una solución de plata, plomo y mercurio. En esta práctica se atacara el primer grupo de reactivos el cual por motivos de análisis lo definiremos como el grupo 1. En el grupo 1 se encuentran en solución diferentes tipos de metales valiosos (el termino valioso se define no conforme al valor monetario, si no conforme al mineral a extraer) entre los cuales destacan: Ag, Pb, Hg Estos metales se encuentran en solución como, Pb(NO3)2, Ag(NO3) y Hg2(NO3)2 a través del siguiente proceso se podrán identificar así mismo como identificar cada uno de los metales. 2. Objetivo Observar e identificar las reacciones características de los tres cationes pertenecientes al grupo I (Ag+, Pb+ y Hg+) Determinar si una muestra problema contiene algunos de estos iones. 3. Fundamento teórico Los escasos Kps de los cloruros de los cationes de este grupo (Ag+, Pb2+, Hg22+, Tl+) permite la separación del resto de los cationes, precipitándolos con Cl-. Esto es debido a que forman compuestos con altos porcentaje de covalencia en su unión (de acuerdo a las reglas de Fajans). No se emplea NH4Cl u otro Cl- como precipitante porque debido a la presencia de Bi3+, o Sn4+, o Sb3+, que son cationes ácidos, debido a su gran radio iónico y posición en el sistema periódico precipitarían sales básicas por hidrólisis y necesitan medios ácido para que esto no ocurra, y no precipiten compuestos del tipo ClBiO, ClSbO, además para no introducir nuevos iones(o a sales básicas insolubles en agua). Debido a este hecho es que se realiza la precipitación con HCl; y esto trae aparejado que precipiten como óxidos hidratados otros elementos como W (VI), Ta (V), Nb (V). El Mo (VI) no precipita debido a que en exceso de ácido clorhídrico se solubiliza formando un complejo ácido clorado. El As no se hidroliza como el Sb, debido a que es mucho más ácido y reacciona con el agua y da AsO4-3. Las relaciones periódicas no son muy importantes en este grupo ya que las clasificaciones se basan en la diferencia de solubilidades de los Cl- formados, lo cual tiende a agrupar cationes de tamaño o carga parecida, sin tener en cuenta la similitud de las propiedades generales. El Au+ y el Cu+ no se incluyen debido a que son inestables en medio acuoso y pasan a su estado de oxidación mayor y por lo tanto entra en el 3º grupo (Au 3+) y 2º grupo (Cu2+) respectivamente. UNI-FIGMM que va contener cationes de diferentes grupos.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 4. Materiales y equipo Muestra problema. Reactivos: o Cromato de Potasio K2CrO4 o Yoduro de potasio KI o Hidróxido de Amonio NH4OH o Ácido Clorhídrico HCl o Dicromato de Potasio K2Cr2O7 o Ácido Nítrico HNO3 o Ácido Sulfúrico H2SO4 Papel de filtro. Papel tornasol 8 Tubos de ensayo Pinza Embudo Bagueta Piceta con agua destilada UNI-FIGMM . Procedimiento 1) Precipitación total o completa con HCl(ac) 6N bajo la forma de cloruros + HCl(ac) 6M Gota a gota hasta ↓↓ total o completa Filtrado Papel filtro con ↓↓ AgCl + PbCl2 +Hg2Cl2 2) Separación completa del PbCl2 mediante el lavado con agua destilada a 100°C Llenar hasta ¾ del tubo y dividir en 4 tubos UNI-FIGMM .ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 5. Hasta reacción negativa con el Cromato de potasio (K2CrO4(ac)). Verificar que no haya turbidez.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 3) Reconocimiento del Pb+2(ac) Tubo 1 Reactivo K2CrO4(ac) 2 K2Cr2O7(ac) 3 Na2S(ac) 4 KI(ac) Resultado Solución coloidal con precipitado blanco (PbI) Solución coloidal con precipitado negro (PbS) Solución coloidal con precipitado amarillo intenso (PbCrO4) Solución cristalina con precipitado amarillo claro (PbCr2O7) NOTA: Volver a lavar el precipitado obtenido al inicio con un poco de agua destilada a 100 °C. 4) Acción del NH3 concentrado sobre el precipitado (AgCl + Hg2Cl2) Papel filtro con ↓↓ Hg0 + Hg2Cl2 + Hg(NH2) UNI-FIGMM . ni precipitado de Cromato de plomo (PbCrO4). ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] Solución con [Ag(NH3)2]+(ac) dividir en 3 tubos A Tubo Reactivo A HNO3 (ac) B K2CrO4(ac) C KI(ac) B C Resultado Precipitación blanquecina Solución amarillenta sin precipitado Turbidez precipitado blanco (AgI) Adicionalmente. para agregarle el cromato de potasio: Solución con precipitado rojo ladrillo Ag2CrO4 UNI-FIGMM . se nos proporciona una muestra de nitrato de plata. una prueba podría ser añadir 2 gotas de acetato de amonio y 4 gotas de cromato de potasio. Luego de filtrar. debido a la solubilidad que tiene en esta sustancia.5 ml de agua a 100°C para la separación completa del PbCl2 luego verificamos si la solución obtenida contiene el ion Pb+2 tratándola con algunas sales para el reconocimiento del ion Pb+2. los reactivos y los precipitados obtenidos para ello habría que utilizar instrumentos de gran sensibilidad puesto que trabajamos normalmente con cantidades muy pequeñas. pero también podría contener AgCl y hay que comprobar esto en la solución. esta vez con 6 gotas de NH3(ac) y añadir 4 gotas de agua. los otros dos cationes. Si el sólido cambia de gris a negro. que puede contener plata. Cuestionario 1. es acidificada con ayuda del tornasol como indicador y gota a gota con HCl 6N. El precipitado a medida que se desarrollaba la práctica se tornó liliáceo debido a la reacción del AgCl con la luz. b) ¿Qué precaución importante se debe tener? ¿Por qué? Se debe obtener la precipitación total o completa.a) Explique brevemente con toda claridad ¿Cómo se separan cuantitativamente los cationes de este grupo? Se tendría que tomar en cuenta las cantidades de la muestra. para que no quede restos de este y afecte las demás separaciones. El precipitado. Tener en cuenta también las reacciones llevadas a cabo para hacer los cálculos estequiométricos adecuados según el procedimiento: Tomamos 1ml de muestra añadiendo 4 gotas HCl 6M para la precipitación de estos como cloruros. contenía Hg 2Cl2. El complejo de amoniacal de plata no reaccionó con el cromato de potasio. 7.. especialmente del catión plata. UNI-FIGMM . restante contiene el ion Hg2+2 que se presenta bajo la forma de [NH2Hg2]Cl que por su inestabilidad se presenta como NH2HgCl y Hg. si es de color negro. Si todo el sólido se disuelve y no se observan partículas obscuras. plomo y mercurio no nos preocupamos mucho porque estos también precipitan en el segundo grupo. Volver a la lavar el precipitado. añadir 10 gotas de NH3(ac). La solución filtrada.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 6. Observaciones Tuvimos que repetir muchas veces el procedimiento del lavado de la solución con agua destilada a 100 °C. pues la solución pasante daba reacción positiva al añadir el cromato de potasio. lavar el precipitado con 1. el sólido era solo AgCl. indicando la separación e identificación de los cationes del 1er grupo MUESTRA + HCl diluido Solución con los demás grupos Precipitado AgCl – PbCl2 – Hg2Cl2 + H2O ± 100ºC Filtrar PbCl2 AgCl . precipita junto con los cationes del grupo II en forma de PbS.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] c) ¿En qué se fundamenta la separación del PbCl2 del precipitado obtenido? Se fundamenta en que el PbCl2 es muy soluble en agua caliente.. la parte que queda en la solución. para lo cual lavamos el precipitado con los 3 cloruros con agua a esta temperatura. 2. Por esta causa el Pb+2 no se separa completamente por el HCl. Cabe resaltar que la solubilidad del PbCl2 en agua fría también es bastante notable ( 10g/l a 20 °C).Hg2Cl2 + NH3(ac) [NH4OH] Filtrar + K2CrO4 + Na2S + K2Cr2O7 + KI PbCrO4 Precipitado amarillo PbS Precipitado negro PbCrO4 Precipitado amarillo PbI2 Precipitado amarillo intenso Complejo amoniacal de plata [Ag(NH3)2] + + Cl- + K2CrO4 + KI + HNO3 Acidificar 20 gotas UNI-FIGMM Sin precipitado Dimerización del Hg Hg+ complejo (NH2HgCl) El ennegrecimiento del ppt ocurrió a causa del Hg metálico AgI + 2 NH4OH Ppt Amarillo AgCl Ppt Blanco .Haga un diagrama esquemático. .ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 3.Escriba las ecuaciones balanceadas de las reacciones efectuadas Indique los colores de los precipitados obtenidos PARA EL Pb: Reacción con HCl Pb2+(ac) + 2Cl-(ac) ↔ PbCl2(s)↓ Blanco Reacción con el Cromato de potasio PbCl2(ac) + K2CrO4 (ac) → PbCrO4 (s) ↓ + 2KCl(ac) Amarillo Reacción con el dicromato de potasio Pb2+(ac) + Cr2O72-(ac) → 2PbCrO4 (s)↓ + 2H+(ac) Amarillo Reacción con el ioduro de potasio PbCl2(ac) + 2KI(ac) → PbI2 (s) ↓ + 2KCl(ac) Pb2+(ac) + I2-(ac) → PbI2(s)↓ Amarillo intenso Reacción con el sulfuro de sodio PbCl2(ac) + Na2S(ac) → PbS(s)↓ + 2NaCl(ac) Pb2+(ac) + S2-(ac) → PbS(s) Negro PARA EL Ag: Reacción con HCl Ag+(ac) + Cl-(ac) ↔ AgCl(s) Blanco Reacción con el NH4OH AgCl(ac) + 2NH4OH(ac) ↔ *Ag(NH3)2]+(ac) + Cl-(ac) + 2H2O [Ag(NH3)2]+(ac) ↔ Ag+ (ac) + 2NH3(ac) [Ag(NH3)2]+(ac) + Cl-(ac) + 2H+ ↔ AgCl(s) + 2NH4+(ac) Blanco UNI-FIGMM . UNI-FIGMM . Plata y Cobre. El mercurio forma fácilmente aleaciones (amalgama) con muchos metales. ahora. Papel filtro con ↓↓ Hg0 + Hg2Cl2 + Hg(NH2) b) ¿Qué es la amalgamación? Solución "Amalgama" se llaman a todas las aleaciones de metales con Mercurio. el precipitado obtenido son los cloruros del grupo I (AgCl. sobre todo Oro. luego de ello procedemos a filtrar. luego se procede a lavar el precipitado con agua destilada caliente para disolver el PbCl2. agregando HCl a la solución. PbCl2. adicionando NH4OH si el precipitado no mantiene su color blanco y cambia a negro entonces podemos afirmar la presencia del catión mercurio.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] Reacción con el KI [Ag(NH3)2]+(ac) + I-(ac) + 2H2O → AgI(s) + 2NH4OH(ac) Amarillo PARA EL Hg: Reacción con HCl (Hg2)2+(ac) + 2Cl-(ac) ↔ Hg2Cl2(s) Blanco Reacción con el NH4OH Hg2Cl2(s) + NH4OH(ac) → (NH2Hg2)Cl(s) + NH4+ + 2H2O + Cl(ac) Blanco (NH2Hg2)Cl(s) → NH2HgCl(s) + Hg+(s) Blanco Blanco Negro 4. Hg2Cl2)..a) ¿Cómo se demuestra la presencia del catión mercurioso en la muestra? Solución Primero se hace precipitar los cationes del I grupo en forma de cloruros. luego de lo cual nos quedara AgCl y Hg2Cl2. depositado en los fondos de los ríos. En la mediana y gran minería convencional desde hace décadas la amalgamación ha sido reemplazada por procesos más modernos.requiere mucho mayor capital de inversión y operación. El mercurio metálico. del Ecuador. Un estudio realizado por la Carnegie Institution for Science de los Estados Unidos y la Universidad Técnica de Machala. en menor intensidad. En la pequeña minería artesanal se sigue utilizando el proceso de amalgamación. fue primero perfeccionado en América Latina y luego llegó en un proceso de "transferencia tecnológica" hacia Europa. que permiten sustituirlo como proceso de igual manera sencillo. Estos compuestos de mercurio llegan al ser humano especialmente a través del consumo de peces contaminados. UNI-FIGMM . su concentración en los peces y los consecuentes daños a la salud. c) ¿Cómo afecta los vapores de mercurio en el organismo humano? Solución El mercurio es un metal líquido que es usado frecuentemente en la separación del polvo de oro en los lavaderos de ese metal. el pescado que se comercializa en el mercado de Puerto Maldonado tiene hasta tres veces más contenido de mercurio de lo permitido por la Organización Mundial de la Salud (OMS) para el consumo humano. Las sustancias formadas (clorometilmercurio. la chambira y. Sustituirlo -por ejemplo por cianuración. es transformado en compuestos organometálicos por acción de una bacteria anaeróbica (Metanobacterium amelanskis). hidroximetilmercurio y dimetilmercurio) son absorbibles por los seres vivos y esto permite su entrada en las cadenas alimenticias.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] El proceso de AMALGAMACIÓN de oro y plata se conoce desde tiempos antiguos. barato y rápido. Según el Ministerio del Ambiente (MINAM). y mejor controlables y por lo tanto más seguros. el zúngaro. concluyó que las especies de peces con mayor concentración de mercurio son la mota punteada. No existen soluciones tecnológicas. la doncella. así como síntomas variados como temblores. inmunológico y renal. parálisis. entre 1963 y 1975. pues trabajan con técnicas rudimentarias que dejan escapar el vapor de mercurio durante el proceso de obtención del oro. insomnio. El caso histórico más desastroso de envenenamiento ambiental por mercurio se produjo en Minamata (Japón). el mercurio produce daños en los sistemas nervioso. El metilmercurio es particularmente venenoso y es responsable de defectos congénitos. Según la OMS. déficit del desarrollo durante la etapa fetal. 703 minusválidos y unos 100 muertos. inestabilidad emocional. con 10 mil personas afectadas.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] Los mineros que trabajan directamente con el mercurio están mucho más expuestos a una grave intoxicación. El genial fotógrafo estadounidense Eugene Smith inmortalizó este terrible episodio de contaminación ambiental. digestivo. respiratorio. disminución de la visión y de la audición. UNI-FIGMM . déficit en la atención y retraso en el desarrollo durante la niñez. ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 5.. cada una elevada a la potencia del coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio. la del AgCl.7 x 10-10 constantes del -5 Kps (PbCl2) = 1. [ [ ][ ] ] 6.7 x 10 producto de solubilidad Solución El producto de solubilidad o producto iónico de un compuesto iónico es el producto de las concentraciones molares (de equilibrio) de los iones constituyentes. cloruro de plomo..3 x 10-5 ion–gr / lt PbCl2 Pb+2 + 2ClKps (PbCl2) = [Pb+2][Cl-]2 = [Cl-]3 / 2 = 1.¿Cuál de las 2 disoluciones saturadas.7 x 10-10 [Cl-] = 1. cloruro (en ion–gr/lt)? y ¿Cuántas veces? Kps (AgCl) = 1. AgCl Ag+ + ClKps (AgCl) = [Ag+][Cl-] = [Cl-]2 = 1.4 x 10-3 ion–gr / lt UNI-FIGMM .La constante de inestabilidad del complejo amoniacal de plata. la correspondiente constante de formación global de formación o constante de estabilidad de dicho complejo viene dada por la siguiente expresión: Ag (NH3)2+ [ ][ Ag+ + 2NH3 ] [ ] La inversa de la constante de formación de un complejo o de la constante de estabilidad es la constante de inestabilidad o constante de destrucción.2 x 10-8 Ag (NH3)2+ Ag+ + 2NH3 Escriba la expresión química de la constante de estabilidad del complejo y calcule su valor. cloruro de plata y la del PbCl2. tiene un valor: 7.7 x 10-5 [Cl-] = 32. contiene más Cl-. Esta constante valora la estabilidad de los complejos de forma que un complejo es tanto más estable cuanto menor sea su constante de inestabilidad. Solución A cada proceso parcial que se da por la reacción le corresponde una constante de equilibrio de formación de complejo sucesiva. Cuando esto sucede se dice que se ha alcanzado el punto de equivalencia.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] Entonces podemos observas que la solución de PbCl2.45 ml de NaOH. El proceso se basa en la neutralización que se lleva a cabo entre las dos soluciones. Cl-. el número de equivalentes-gramo del ácido y la base son iguales numéricamente.1025M. hacemos la siguiente operación: [ [ ] ] 7.En un matraz aforado o fiola se disuelve una cantidad desconocida de H2SO4. la titulación o valoración de soluciones tiene como principal objetivo determinar la concentración de una solución ácida o básica desconocida denominada solución analizada. debido a que su concentración de iones cloruro comparado con la concentración de iones cloruro de la otra solución es muchísimo mayor. ya que una es ácida y la otra es básica. contiene más concentración de iones cloruro. Para calcular la concentración de la solución analizada debe tenerse en cuenta la igualdad: Planteando la reacción a analizar: H2SO4 + 2NaOH Na2 (SO4) + 2H2O Ahora nosotros sabemos que: UNI-FIGMM .. hidróxido de sodio. acido sulfúrico. se toman 25 ml de la disolución y se le agrega 30. Solución Una reacción de neutralización es aquella en la que un ácido y una base en solución acuosa. para neutralizarlo. Para poder determinar cuántas veces más. 0. Calcule la cantidad en gramos de H2SO4 que se han agregado a la fiola. cloruro de plomo. En este punto. Raymond Chang . Con todo lo anterior. Es importante anotar que el procedimiento empleado es aplicable cuando no se encuentren otros iones que pudieran dificultar los métodos de separación empleados. expresado en este informe. Conclusiones y/o recomendaciones El que el precipitado al ser lavado con NH3(ac) se hiciese negro indica la presencia del Hg0 Cuando reacciono el complejo de plata con el cromato de potasio. se puede inferir. pudiendo familiarizarse más con las reacciones que se seguirán usando en laboratorio y en general en nuestra vida profesional. Vogel Capítulo III pag. que esta es la forma más rápida y fácil de reconocer la presencia de analIto en una muestra y que el aprendizaje de más técnicas nos puede facilitar la predicción de muestras. dejando de lado estándares que se deberían usar en este tipo de procedimientos.webqc.pdf http://www. teniendo muy claro que es solo una experiencia cualitativa. 9.487---495 ‘’Química Analítica Cualitativa’’ Arthur I. No obstante los resultados obtenidos. facilitando el trabajo final.uclm. Alexeiev Capítulo VI pag.es/profesorado/pablofernandez/QG-06equilibrio%20de%20precipitacion/equilibrio%20precipitacion.6ta Edición ‘’Semi-microanálisis Químico Cualitativo’’ V.php Química General . reafirmo los conocimientos adquiridos en clases de química analítica.N.org/wiki/Marcha_anal%C3%ADtica http://www. Por otra parte. no se descarta la posibilidad de tener la presencia de cobre y posibles interferencias por el manejo de la marcha.ANÁLISIS QUÍMICO [PRIMER GRUPO DE CATIONES] 8.238---252 UNI-FIGMM . el complejo se disolvió en la solución acidificada con el ácido nítrico.wikipedia.org/balance. todo este conjuntos de pasos que se realizaron. Bibliografìa y webgrafía http://es.