UNJFSC
Reacción analítica analítica del III grupo de cationes Ni+2 ,Co+2, Zn+2, Mn+2 //Fe+, !l+, Cr+ De la Cruz Solorzano Brandonlee
"os cationes del III grupo se precipitan co#o $idró%idos & sul'uros insolu(les en #edio neutro & ()sico*
PRACTICA N°06
REACCIÓN ANALÍTICA DEL III GRUPO DE CATIONES ( ¿+
2
,Co
+2
+2
, Zn , Mn
+2
/¿ Fe+
3
+3
, Al , Cr
+3
)
Objetio !eneral" •
Obtener la separación e identificar cada uno de los cationes del tercer grupo:
¿+ •
2
,Co
+2
+2
, Zn , Mn
+2
/ ¿ Fe+
3
+3
, Al , C r
+3
El uso adecuado de los reactios para la obseración obseración ! el reconoci"iento de los precipitados# as$ co"o la solubilidad de estos al for"ar for"ar %idró&idos'
Objetio e#$e%&'%o" (sar adecuada"ente los instru"entos de laboratorio en el an)lisis de "uestras
*u$"icas' Obseración aguda para el resultado obtenido ! sacar conclusiones sobre *ue catión co"pone cierta sustancia'
Introdu%%i(n te(ri%a" +os cationes de este grupo no son precipitados por los reactios de grupo correspondientes a los grupos I ! II pero son precipitados# en solución alcalini,ada con %idró&ido de a"onio# en presencia de cloruro de a"onio por sulfuro de a"onio' Estos cationes con e&cepción del alu"inio ! cro"o *ue son precipitados co"o %idró&idos debido a la %idrólisis total de sus sulfur sulfuros os en solució solución n acuosa acuosa## precip precipitan itan co"o co"o sulfur sulfuros' os' El %ierro %ierro## alu"ini alu"inio o ! cro"o cro"o son precipitados co"o %idró&idos por la solución de %idró&ido de a"onio en presencia de cloruro de a"onio a"onio## "ientr "ientras as *ue los otros otros "etale "etaless del grupo grupo per"an per"anece ecen n en soluci solución ón ! pueden pueden ser precipitados despu-s por el sulfuro de a"onio' Por eso es co".n subdiidir este grupo en el grupo del %ierro /%ierro# alu"inio ! cro"o o grupo IIIA ! en el grupo de 1inc /n$*uel# cobalto# "anganeso ! ,inc o grupo III2' El tercer grupo consiste de dos subgrupos# uno es el subgrupo del n$*uel en el cual est)n considerados los ele"entos cu!os %idró&idos no son anfot-ricos' El otro es el subgrupo del alu"inio# en el cual est)n contenidos los ele"entos cu!os %idró&idos son anfot-ricos 3 *ue# por consiguiente# son solubles en una concentración alta de iones o&idrilo' Co"o en el an)lisis del grupo dos# los ele"entos anfot-ricos e&tra$dos de los sulfuros de los ele"entos anfot-ricos "ediante la for"ación de iones negatios *ue son solubles en solución fuerte"ente b)sica'
Gru$o del )ierro *IIIA+ Hierro (Fe) El %ierro puro es un "etal blanco plateado# tena, ! d.ctil' El "etal co"ercial rara"ente es puro ! contiene pe*ue4as cantidades de carburos# siliciuros# sili ciuros# fosfuros ! sulfuros de %ierro ! un
poco de grafito' El %ierro se disuele en )cido clor%$drico concentrado o diluido ! en )cido sulf.rico diluido con desprendi"iento de %idrógeno ! for"ación de sal ferrosa# con )cido sulf.rico concentrado ! caliente se produce dió&ido de a,ufre ! sulfato f-rrico' Con )cido n$trico diluido en frio se obtienen los nitratos ferrosos ! de a"onio# "ientras *ue con )cido ")s concentrado se produce sal f-rrica ! el ó&ido nitroso u ó&ido n$trico# seg.n sean las condiciones e&peri"entales' Aluminio (Al) El alu"inio es un "etal blanco# d.ctil ! "aleable# su polo es gris' El "etal es poco atacado por el )cido sulf.rico diluido fr$o# pero se disuele f)cil"ente en )cido concentrado caliente# con desprendi"iento de a,ufre' El )cido n$trico %ace pasio al "etal# lo *ue puede ser debido a la for"ación de una pel$cula protectora de ó&ido' 5e disuele f)cil"ente en )cido clor%$drico /diluido o concentrado con desprendi"iento de %idrógeno' Con %idró&idos alcalinos se for"a una solución de alu"inato' Cromo (Cr) El cro"o es un "etal blanco# cristalino# es poco d.ctil ! "aleable' El "etal es soluble en )cido clor%$drico produciendo un cloruro cro"oso# CrCl # a,ul en ausencia de aire# pues si no se for"a el cloruro cró"ico# CrCl 7# se desprende %idrógeno' El )cido sulf.rico diluido reacciona en for"a si"ilar for"ando sulfato cro"oso# Cr5O 8# en ausencia de aire ! sulfato cró"ico# Cr /5O87# en presencia del aire' El )cido sulf.rico concentrado ! el n$trico concentrado o diluido "otian la pasiidad del "etal'
Gru$o del zin% *IIIB+ Cobalto (Co) El cobalto es un "etal "agn-tico de color gris acerado' 5e disuele lenta"ente en )cido sulf.r sulf.rico ico o clor%$ clor%$dri drico co diluid diluido o en calien caliente# te# ! ")s r)pida" r)pida"ent entee en )cido )cido n$tric n$trico# o# for"a for"ando ndo co"puestos cobaltosos *ue proienen del ó&ido de cobaltoso# CoO' E&isten otros dos ó&idos: el ó&ido cob)ltico# CoO7# del *ue derian los co"puestos cob)lticos# e&tre"ada"ente inestables# ! el ó&ido ó&ido cobalto cobaltoso' so' Todos Todos los ó&ido ó&idoss de cobalt cobalto o se disuel disuelen en en )cidos )cidos for"a for"ando ndo sales sales cobaltosas' Níquel (Ni) El n$*uel es un "etal duro# blanco plateado# es d.ctil# "aleable ! "u! tena,' +os )cidos clor%$drico o sulf.rico diluidos o concentrados lo atacan lenta"ente# el )cido n$trico diluido lo disuele f)cil"ente# pero si es concentrado "otia su pasiidad' 5ola"ente se conoce una serie de sales estables# las ni*uelosas proenientes del ó&ido ni*ueloso o erde# NiO' E&iste un ó&ido ni*u-l ni*u-lico ico negro negro pardus pardusco# co# NiO7# NiO7# pero pero este se disuel disuele e en )cidos )cidos for"and for"ando o co"pues co"puestos tos ni*uelosos' Manganeso (Mn) El "anganeso es un "etal gris)ceo de apariencia si"ilar al %ierro fundido' Reacciona con el agua caliente dando %idró&ido de "anganoso e %idrógeno' +os )cidos "inerales diluidos ! ta"bi-n el )cido ac-tico lo disuelen produciendo sales de "anganeso e %idrógeno' Con )cido sulf.rico concentrado caliente se desprende dió&ido de a,ufre'
5e conocen 6 ó&idos de "anganeso: 9nO# 9nO7# 9n7O8# 9nO# 9nO7 ! 9nO' Todos los ó&idos se disuelen en )cido clor%$drico caliente ! en )cido sulf.rico concentrado# en caliente for"ando sales "anganosas# los ó&idos superiores se reducen con desprendi"iento de cloro ! o&$geno# seg.n el caso' Zinc (Zn) El ,inc es un "etal a,ulado# es "ediana"ente "aleable ! d.ctil a ;;0°<;=0°' El puro se disuele "u! lenta"ente en )cidos# la reacción se acelera por la presencia de i"pure,as# o contacto con platino o cobre# producidos por el agregado de algunas gotas de soluciones de las sales de estos "inerales' Esto e&plica por *u- el ,inc co"ercial# se disuele f)cil"ente en )cidos clor%$dricos ! sulf.ricos diluidos con desprendi"iento de %idrógeno' 5e disuele en n$trico "u! diluido# pero sin desprendi"iento gaseoso# au"entando la concentración del )cido se desprende ó&ido nitroso u ó&ido n$trico# lo *ue depende de la concentración# el )cido n$trico concentrado tiene "u! poca acción debido a la escasa solubilidad del nitrato de ,inc' El ,inc se disuele ta"bi-n en soluciones de %idró&idos alcalinos con desprendi"iento de %idrógeno ! for"ación de ,incatos' 5e conoce sola"ente una serie de sales *ue proienen del ó&ido 1nO'
,ateriale#" Tubo de centrifuga'
Pin,as'
Pi,eta'
9ec%ero' Cuentagotas' Ca?a de "adera'
>radilla
Rea%tio#" 5ulfato de ,inc / ZnSO 4 ¿ Cloruro de n$*uel / Nitrito de cro"o
NiCl2
N O 2 ¿3 Cr ¿
Cloruro de %ierro ( Fe Cl3 ) Cloruro de alu"inio ( Al Cl3 ) Cloruro de "anganeso ( Mn Cl2 )
Pro%edi-iento" Rea%%i(n del ion .n /0 a En un tubo de centrifuga agregare"os = gotas de sulfato de ,inc# = gotas de agua ! gotas de N@ 8O@' Obs: se obsera un precipitado blanco cua?oso ligera"ente soluble: • NH
¿ ¿
ZnSO 4 + 2 NH 4 OH →Zn ( OH )2 + ¿
/9olecular
NH
¿ ¿
−¿ → Zn ( OH ) ↓ ↓+ ¿ + ¿ + 2 OH ¿ + − ¿ Zn + SO + 2 NH 2
2
2
4
•
/Ionico
4
Al agregar un e&ceso de N@ 8O@ se obsera una ligera decoloración de toda la
solución !a *ue for"a este un co"ple?o
N H 3 ¿ 4 ¿ Zn ¿
¿
+2
'
( En un tubo de centrifuga agregare"os = gotas de sulfato de ,inc# = gotas de agua ! de %idró&ido de potasio' Obs: se obsera un precipitado blanco con cua?os pegados en la pared del tubo • de ensa!o
ZnSO 4 + 2 NaOH → Zn ( OH )2 ↓ ↓ + Na2 SO4
−¿ → Zn ( O H ) ↓ ↓+ Na + ¿ + 2 OH ¿ + − ¿ Zn + SO + 2 Na 2
2
2
/9olecular
SO 4
/Ionico
2
4
•
NaOH se obsera *ue es "enos soluble ! se reduce
Al agregar un e&ceso de
la cantidad de cua?os ad%eridas a la pared del tubo de centrifuga# esto da a "ostra "ostrarr la for"a for"ación ción del co"ple co"ple?o ?o 1n/O@ 1n/O@ 8B< una especi especiee en disolu disolucio cion n acuosa'
c En un tubo de centrifuga agregare"os = gotas de sulfato de ,inc# = gotas de agua ! de cianuro de potasio' Obs: Obtene"os un precipitado blanco cua?oso denso insoluble' • ZnSO 4 + 2 KCN → Zn ( CN )2 ↓ ↓ + K 2 SO4 /9olecular
−¿ → Zn ( CN ) ↓ ↓ + Na + ¿ + 2 CN ¿ + − ¿ Zn + SO + 2 K 2
2
2
4
2
SO4 /Iónico
Rea%%i(n del ion Ni /0 a En un tubo de centrifuga agregare"os = gotas de cloruro de n$*uel# gotas de NaO@ •
5e obsera un ca"bio de coloración de celeste claro a celeste ! un precipitado ligera"ente erdoso poco iscoso'
NiCl2 + 2 NaOH → ¿ (OH )2 ↓ ↓+ 2 NaCl
−¿ → ¿ ( OH ) ↓↓ + NaCl + ¿ + 2 OH ¿ −¿ + Na¿ ¿+ + Cl¿
/9olecular
2
/Ionico
2
•
Al agregar unas gotas de @Cl se obsera el ca"bio de coloración un poco ")s celeste ! iendo "inuciosa"ente se obsera la dis"inución del precipitado erde ! si adiciona"os gotas de
NH 4 OH
se obsera el retorno del color
inicial de un color celeste con un precipitado ligera"ente erde transparente esto es debido al ca"bio del "edio en la cual se rodea !a sea alcalina o acida'
b En un tubo de centrifuga a4adir = gotas de cloruro de n$*uel ! gotas de %idró&ido de a"onio Obs: 5e obsera *ue al estar en un "edio b)sico el color de la solución torna a • un a,ul no se obsera ning.n precipitado'
NiCl2 + NH 4 OH →
[ ¿ ( OH ) Cl ] + NH Cl 4
−¿ → [ ¿ ( OH ) Cl ]+ NH + ¿ + OH ¿ −¿ + NH ¿ ¿+ + Cl¿
4
/9olecular
Cl /Iónico
4
2
•
Agrega Agrega"o "oss un e&ceso e&ceso de
NH 4 OH
! obsera"os una coloración de la
solución a a,ul intenso sin presencia de precipitado' ¿ NH NH 3 ¿6 ( OH ) + 6 H 2 O + NH 4 Cl
(
]
[ ¿ ( OH ) Cl ]+ NH OH → ¿ 4
c En un tubo tubo de de centri centrifug fugaa agrega agregarr = gotas gotas de NiCl NiCl # 7 gotas de %idro&ido de a"onio ! dos gotas de di"etilglio&ina' obsera una solució solución n de colorac coloración ión a,ul noc%e noc%e ! un precipi precipitad tado o Obs: 5e obsera • "orado tras de?arlo en reposo unos "inutos'
Rea%%i(n del ion Co /0"
;'< A4ada de ;< gotas de NaO@ 69 Du- sucedeF Escriba sus ecuaciones ! obsere el precipitado# luego llee a 2a4o 2a4o 9ar$a:
Co
+
+
NO7
−
+
NaOH
→
Co/OH 0 NO7
+
NaNO7
Co/ OH OH 0 NO7
Obs: En frio se for"a un precipitado a,ul de
+lea"os a Baño María ! sucede:
/sal b)sica'
Co/OH 0 NO7
+
NaOH
→
Co/OH 0
+
NaNO7
Por calenta"iento con e&ceso de )lcali /o a eces "era"ente por agregado de un e&ceso de reactio# la sal b)sica se conierte en un precipitado de %idró&ido de cobalto /II de color rosa' rosa'
'< A4ada de ;< gotas de N@8O@ D*u- sucedeF Escriba sus reacciones' +uego agregue e&ceso de reactio' D5oluble o insolubleF
Co
+
+
NH 8 OH
+
NO7
−
→
Co/OH 0 NO7
+
NH 8
+
Co/OH 0 NO7
5e for"a una sal b)sica erde ?ade de
'
Al agregar el e&ceso de reactio: Co /OH 0 NO7
+
6 NH 8OH
→
ACo/ NH 7 0 6 B
+
+
NO7
−
+ OH
−
+
6 H O
El e&ceso de reactio disuele al precipitado ! se for"an los iones %e&a"inocobaltato
Ge color erde oscuro ! es soluble
/II'
7'< A4ada ;< gotas de HCN' Du- sucedeF Escriba sus reacciones' +uego pruebe su solubilidad en e&ceso de reactio'
En un tubo de ensa!o se a4ade = gotas de "ateria pri"a ")s dos gotas de cianuro de potasio 5e for"a un precipitado "arrón ro?i,o de cianuro de cobalto /II'
Co
+
+
CN
−
→
Co /CN 0
El precipitado se disuele en e&ceso de reactio se for"a una solución erde claro de %e&acianocobaltato /II' 3 es soluble
Co /CN 0
+
8CN
−
→
ACo/CN 0 6 B
8
−
8'< A4ada ;< gotas de H5CN Du- sucedeF Escriba sus ecuaciones *u$"icas' Co
+
+
8 SCN
−
→
ACo/ SCN 0 8 B
−
Agregando unos cristales de tiocianato de potasio a una solución neutra o )cida de cobalto /II# no ca"bia de color sigue del "is"o color rosado el ion tetratiocianatocobaltato /II
Rea%%ione# del i(n Cr ///" ;'< A4ada A4ada de ;< gotas de NaO@ NaO@ ;9 Du- sucedeF sucedeF Escriba Escriba su reacción' reacción' +uego +uego pruebe si es soluble o insoluble en e&ceso de reactio' Escriba la reacción'
Cr / NO 07
+
7Na/OH 0
→
Cr /OH 07
+
7Na / NO 0
Cr
7
+
+
−
7/OH 0
→
Cr /OH 0 7
5e for"a un precipitado erde de %idró&ido de cro"o /III' Cr /OH 0 7
+
0 Na /OH→ 8B ¬ NaACr /OH 0
En eceso de reactio el precipitado se disuele f)cil"ente for")ndose los iones tetra%idro&ocro"ato tetra%idro&ocro"ato /III' Es incoloro
'< A4ada ;< gotas de N@8O@ ;9 %asta *ue la solución este e&acta"ente alcalina' Du precipitado se for"aF +uego a4ada en e&ceso de =<;0 gotas de NaO@ 69' Agite la "e,cla D5e disuele el precipitadoF Escriba la ecuación *u$"ica' +uego a4ada 7<= gotas de @O al 7# agite la "e,cla ! caliente en 2a4o 9ar$a' E&pli*ue el ca"bio de color' Escriba sus ecuaciones'
Cr / NO 0 7
+
7 NH 8OH
→
Cr /OH 0 7
+
7 NH 8 NO
Cr
7
+
+
7 NH 8OH
→
Cr /OH 0 7
+
+
7 NH 8
5e for"a un precipitado gris erdoso de %idró&ido de cro"o /III' Cr /OH 07
+
Na /OH→ 8B 0 ¬ NaACr /OH 0
El precipitado se disuele for"ando los iones tetra%idro&ocro"ato /III'
c'< Agregando peró&ido de %idrógeno a una solución alcalina de tetra%idro&ocro"ato /III# se obtiene una solución a"arilla# debido a la o&idación de los iones cro"o /III a cro"ato'
NaACr /OH 0 8 B + 7H O
+
NaOH
→
NaCrO8
+
JH O
Se disolió el precipitado −
ACr /OH 0 8 B
+
7H O
+
OH
−
→
CrO8
−
+
JH O
Al ?untar los reactios for"an un precipitado erde# al calentar se separan el precipitado con el agua
Rea%%ione# del i(n ,n //" (sando 9nCl ;'< A4ada ;< gotas de NaO@ ;9 Due precipitado se for"aF Escriba sus reacciones' +uego pruebe la solubilidad en e&ceso de reactio' Du- sucedeF 5i no es soluble pruebe l a solubilidad en @Cl concentrado# escriba sus reacciones'
MnCl
+
NaOH
→
Mn/OH 0
+
NaCl
Mn
+
+
OH
−
→
Mn/OH 0
5e for"a un precipitado inicial"ente blanco de %idró&ido de "anganeso /II'
El precipitado es insoluble en e&ceso de reactio' 5e o&ida r)pida"ente por e&posición al aire# oli-ndose "arrón cuando se for"a el dió&ido de "anganeso %idratado 9nO/O@ 9nO/O@'
'< A4ada ;< gotas de N@8O@ 7<69 Du- sucedeF Escriba su reacción' MnCl
+
→ NH 8OH ¬
Mn/OH 0
+
NH 8Cl
Mn /OH 0
+
NH 8
Mn
+
+
NH 8OH→ ¬
+
5e produce precipitación parcial del %idró&ido de "anganeso /II blanco inicial"ente'
Rea%%ione# del i(n 1e ///" (sando KeCl7 ;'< A4ada A4ada de ;< gotas de NaO@ ;9 Du- obseraF Escriba Escriba sus reacciones' +uego agregue en e&ceso de reactio' Es soluble o insoluble'
FeCl7
+
7 Na/OH 0
→
Fe/OH 0 7
+
7 NaCl
Fe
7
+
+
7OH
−
→
Fe/OH 07
5e for"a un precipitado anaran?ado de %idró&ido de %ierro /III' 3 en e&ceso de reactio se uele un color anaran?ado ';'< ';'< A4ada 4ada ;< gotas gotas de H8K H8Ke/C e/CN6 N6BB DuDu- obser obseraF aF Escri Escriba ba sus reacci reaccione ones' s' Prueb Pruebee la solubilidad en e&ceso de reactio Du- sucedeF Pruebe la solubilidad del precipitado agregando NaO@ ;9 o 69 o ta"bi-n agregando @Cl @Cl concentrado'
8 FeCl7 + 7K 8 A Fe/CN 0 6 B
→
Fe8 A Fe/ CN 0 6 B7
+
; KCl
8 Fe
7
+
+
−
7A Fe/CN 06 B
8
→
Fe8A Fe/CN 0 6 B 7
5e for"a un precipitado erde claro de %e&acianoferrato /II de %ierro /III ! en e&ceso de reactio "antiene su color
''< Puede probar la solubilidad del precipitado /'; agregando el Na/O@ ;9 o 69# o ta"bi-n agregando agregando el )cido clor%$drico clor%$drico
Fe8 A Fe/CN 0 6 B7
+
; NaOH
→
8Fe/OH 0 7 + 7Na 8AFe /CN 0 6 B
(n gran e&ceso e&ceso de reactio reactio lo disuele disuele parcial parcial o entera"e entera"ente# nte# teniendo teniendo el color a"arillo patito
KE8 /KE/CN67 L @C+ <<<<<<<<<<<<<<<<< KEC+ L @/KE/CN 6
(n gran e&ceso del reactio lo disuele parcial o entera"ente# teniendo el color a,ul tur*uesa
Rea%%ione# del i(n Al ///" (sando AlCl7 ;'< A4ada A4ada de ;< gotas de NaO@ NaO@ ;9 Du- sucedeF sucedeF Escriba Escriba su reacción' reacción' +uego +uego pruebe si es soluble o insoluble en e&ceso de reactio' Escriba la reacción'
AlCl7
+
7 Na /OH 0
→
Al /OH 0 7
+
7 NaCl
Al
7
+
+
7/OH 0
−
→
Al /OH 07
5e for"a un precipitado blanco de %idró&ido de alu"inio' Al /OH 07
+
NaOH
→
NaA Al /OH 0 8 B
Al /OH 0 7
+ OH
−
→
A Al /OH 0 8 B
−
El precipitado se disuele en e&ceso de reactio con for"ación de iones tetra%idro&oalu"inato' +ec%oso blanco
'< A4ada ;< gotas de N@8O@ ; 9 D*u- sucedeF Escriba su reacción' +uego pruebe si es soluble o insoluble en e&ceso de reactio'
AlCl7
+
7 NH 8 /OH 0
→
Al /OH 07
+
7NH 8Cl
5e for"a un precipitado gelatinoso# blanco de %idró&ido de alu"inio Al/O@ Al/O@7'
Es poco soluble en e&ceso de reactio'
terceraa reacc reacción ión ser$a ser$a la for"ac for"ación ión de lacas lacas cuando cuando se for"a for"a el Al/O@ l/O@7 7 reci-n reci-n 7'< (n tercer precipitado# este absorbe fuerte"ente ciertos colorantes org)nicos produciendo lacas coloreadas as$'
Con%lu#ione# +os cationes del grupo III se precipitan co"o %idró&idos ! sulfuros insolubles en "edio
neutros ! alcalinos' +os cationes cu!os sulfuros son insolubles en "edio alcalino son Ni L # CoL# 9nL# 1nL +a ista u obseración "inuciosa de los aconteci"ientos durante estas reacciones son i"portantes !a *ue estos "e deter"inaran la co"posición de ciertas sustancias as$ co"o ta"bi-n el orden de traba?o# as$ no se producir$a errores durante las %ipótesis ! conclusiones en el resultado final'