Estudio Analítico de Aniones
Introducción : Anion:
Un anión es un átomo con carga eléctrica negativa, es decir un ión negativo. En los aniones simples, esta carga negativa esta dada d ada por la afinidad del átomo neutro por los electrones. Pongamos por ejemplo el átomo de cloro, que tiene en su envoltura más externa siete electrones. El cloro tiene gran facilidad para ganar un electrón más y así completar su capa externa, quedando mucho más estable, y con una carga negativa (Cl). Este electrón ganado es cedido por otro átomo, que tiene facilidad para perder electrones, como por ejemplo el átomo de sodio, que al ceder su electrón se transforma en catión (ion con carga eléctrica positiva). Aniones monoatómicos:
Dentro de los aniones simples o monoatómicos más comunes tenemos: ion hidruro
H−
ion cloruro
Cl−
ion sufuro
S2−
ion nitruro
N3−
ion fluoruro
F-
Para nombrar estos aniones se agrega el sufijo – sufijo – uro uro al nombre del elemento. Hay una excepción excepción a esta esta nomenclatura, nomenclatura, y es el ión O2−, O2−, llamado óxido. El número situado situado al lado del signo negativo indica el número de cargas cargas negativas del anion, es decir el número de electrones ganados.
Aniones poliatómicos.
Los aniones poliatómicos son un conjunto de átomos unidos químicamente, que han adquirido carga negativa, dado que han atraído electrones hacia sí para completar sus envolturas externas. Los electrones ganados son compartidos por todos los átomos que componen el anion. Los aniones poliatómicos mas frecuentes son los oxoaniones, compuestos por un elemento central, rodeado la mayoría de las veces por varios átomos de oxígeno. Según la nomenclatura moderna, se nombrarán estos oxoaniones agregando el sufijo – ato al nombre del elemento central, y entre paréntesis y en números romanos, el número de oxidación de dicho elemento. A modo de ejemplo:
ClO− ion clorato (I)
Nomenclatura antigua.
ion hipoclorito
ClO2− ion clorato (III)
ion clorito
ClO3− ion clorato (V)
ion clorato
ClO4− ion clorato (VII)
ion perclorato.
Algunos oxoaniones se protonan parcialmente, en estos casos, para nombrar el oxoanión se antepondrá la palabra hidrógeno o dihidrógeno, según corresponda. Ejemplos:
PO43− Ion fosfato (V) HPO42− Ion hidrógeno fosfato (V) H2PO4− Ion dihidrógeno fosfato (V)
Nomenclatura antigua;
Ion fosfato Ion fosfato ácido Ion fosfato diácido.
Hay otros aniones que no tienen reglas para ser nombrados, según la nomenclatura vieja, como los que se muestran a continuación: OH ion hidroxilo u oxidrilo
CN− ion cianuro CNO− ion cianato SCN− ion ticianato O22− ion peróxido O2− ion superóxido MnO42− ion manganato MnO4− ion permanganato CrO42− ion cromato Cr2O72− ion dicromato
Ventaja de los aniones : Los aniones tienen la capacidad de absorción de polvo, partículas, bacterias y eliminarlas. En los seres humanos se absorben por medio de la piel y la respiración. Nuestro entorno está saturado de iones positivos que se producen por contaminación ambiental, como es el caso de las grandes ciudades con zonas urbanas, donde existen aparatos eléctricos, como ordenadores, aparatos electrodomésticos, microondas, etc., estos lugares donde pasamos la mayor parte del tiempo, con frecuencia son la causa de problemas respiratorios como la rinitis, el asma y alergias, en niños y personas hipersensibles. Los iones negativos son de beneficio para la salud, lo cual ha sido demostrado por múltiples investigaciones científicas. Un ambiente ionizado negativamente facilita el relajamiento físico y mental, mejora la memoria y la concentración. A los iones negativos, se les llama la vitamina del aire, y un ambiente cargado con iones negativos es un factor de relax, salud y confort para las personas.
Una dosis de iones positivos es perjudicial para los seres vivos, mientras que un exceso de iones negativos es saludable. Estudios realizados en la Universidad de California pusieron de manifiesto que en una atmosfera pobre en iones las plantas enferman, mientras que si eran expuestas a una lluvia de iones negativos crecían más rápidamente de lo normal. Estudios hechos con animales como ratas, cerdos y conejos demostraron que, en una atmósfera sin iones, los animales enfermaban y llegaban a morir en pocos días. Por estas razones hoy día se hacen esfuerzos para incorporar tratamientos de iones negativos en la lucha contra muchas enfermedades. Y en muchos hospitales, hay salas de ionoterapia que funcionan bajo control médico. En estos sitios se están fabricando e instalando generadores artificiales de iones negativos para ionizar el ambiente. Sin embargo, nada como la propia naturaleza como una fuente permanente de iones por lo que la mejor terapia es frecuentar el aire libre, los ríos, bosques y playas. Una atmósfera cargada de iones positivos, como la que sucede antes de una tormenta, provoca sentimientos de inquietud, con ahogos, desasosiegos y potencial agresividad, esto lo causa el estrés electromagnético o electroestrés, causado por la gran carga eléctrica del aire, saturado de iones positivos. Pero después que pasa la borrasca, debido al efecto de la caída de lluvia, los iones negativos (iones felices), descargan y refrescan la atmósfera permitiendo el relax y el descanso profundo. Un ambiente ionizado negativamente como el de un balneario, facilita el relajo físico y mental, mejora la memoria y la concentración, y ayuda a superar la ansiedad y la neurosis, sin necesidad de utilizar ansiolíticos ni tranquilizantes. Una atmósfera con iones negativos mejora el entorno de trabajo y aumenta el rendimiento laboral.
Estudio Cualitativo de aniones :
Generalmente en el estudio analítico de los aniones se incorpora también el de los ácidos y el de las sales respectivas. Este hecho puede dar lugar a confusiones de concepto , puesto que en los textos suele tratarse, por ejemplo, de los caracteres analíticos y reacciones de los carbonatos fosfatos y cloruros y describir conjuntamente con las reacciones de estos iones , los caracteres de los ácidos correspondientes Los conceptos de anión, ácido y sal son muy diferentes y si bien los últimos, ácidos y sales, tienen de común el anión respectivo que pueden originar por disociación electrolítica, cada cual puede tener sus propiedades analíticas características. Así el H2SO4 y el CaSO4 tienen propiedades muy diferentes a la del anión sulfato aunque las disoluciones acuosas de dichas sustancias darán las reacciones del citado anión Clasificación analítica de los aniones Asi como en los cationes existe una clasificación en la que, con ligeras variantes, se adaptan casi todas las marchas analíticas sistemáticas, en aniones no existe una clasificación única y puede decirse que cada autor que ha investigado sobre el tema tiene la suya propia Entre las causas por la que no existe aun una clasificación única en aniones, se encuentran las siguientes a) El gran números de aniones a considerar, que incluye no solo los formados por lo elementos electronegativos , sino también por los electropositivos muy ácidos como arseniatos, arsenitos, cromatos permanganatos, etc. b) La ausencia en muchos casos, de reactivos verdaderamente selectivos que separen grupos bien definidos de aniones c) La inestabilidad de los aniones a los cambios de acidez
Aniones del Grupo I: Precipitan con Ba+2 ó mezcla de Ba+2 y Ca+2 en medio neutro o débilmente alcalino .Este grupo puede subdividirse en dos subgrupo El subgrupo primero esta constituido por aquellos aniones cuyo precipitado con Ba+2 es soluble en acido acético , el segundo es cuando es insoluble en acido acético
arseniato …………………….. (AsO4)3arsenito ………………………. (AsO2)borato …………………………. (B4O7)-2 carbonato ……………………. (CO3)cromato ………………………. (CrO4)-2 fluoruro ………………………. (F)fosfato ………………………… (PO4)3yodato ………………………… (IO3)silicato ………………………… (SiO3)2sulfato ………………………… (SO4)2sulfito …………………………. (SO3)-
Aniones del Grupo II: Precipitan con Ag+ en medio ácido nítrico diluido y frío. Este grupo se divide en : subgrupo primero y subgrupo segundo En el subgrupo primero contiene los aniones que precipitan con acetato de cadmio y el segundo los que no precipitan bromuro ……………………… (Br-) cianuro ……………………….. (CN-)
cloruro ………………………… (Cl-) f erricianuro …………………. (*Fe(CN)6+-3) ferrocianuro ..................... ([Fe(CN)6]-4) yoduro .............................. (I-) sulfuro ………………………… (S-2) sulfocianuro ………………… (SCN-)
Aniones del Grupo III: Comprende los aniones que no precipitan con Ba+2 ni con Ag+2, en los medios indicados y son :
acetato ........................ . (CH3COO-) bromato ..................... . (BrO3-) clorato ........................ . (ClO3-) perclorato .................. . (ClO4-) nitrato ........................ . (NO3-) nitrito ......................... . (NO2-)
Las propiedades oxido- reductoras de los aniones son de gran importancia, puesto que la identificación de los mismos se ve muy condicionada por el estado de oxidación que presentan y que varía en gran parte con la acidez del medio. La clasificación de aniones oxidantes o aniones reductores que se hace a continuación, establece que el carácter oxidante se refiere a su aptitud parea oxidar el I- a I2 (yoduro a yodo) y el carácter reductor a la capacidad para reducir (decolorar) al permanganato (MnO4-) ocurriendo ambas reacciones en medio netamente ácido. En estas condiciones se tiene: Aniones oxidantes:
Grupo I: Grupo II: Grupo III:
AsO4-3, CrO4-2, IO3 [Fe(CN)6]-3 NO3- (pH= O), NO2-, ClO3-, BrO3-
Aniones reductores:
Grupo I: Grupo II: Grupo III:
(C2O4-2), (H4C4O6-2) (en O), (AsO4-3), (SO3-2), (S-2), ([Fe(CN)6]-4), (CN-), (SCN-), (I-) (Cl-) NO2-, Ac-(alta concentración),
Marcha analítica de aniones :
Los aniones más frecuentes en un laboratorio no se pueden separar de forma tan clara como los cationes. La mayor parte de las veces se van a identificar de forma directa, mientras que otros se van a separar en grandes grupos precipitando con cationes y, a partir de estos precipitados, se identifican esos aniones. Sin embargo, en laboratorio es bastante más difícil analizar los aniones presentes que los cationes. Generalmente en el laboratorio la marcha analítica de aniones se hace primero eliminando todos los cationes existentes precipitando con NaOH o CO32-. A continuación se hacen tres ensayos preliminares: El primero es con H2SO4 concentrado. Reacciona con determinados aniones y produce gases que son fácilmente identificables. Los aniones que desprenden gases son: CO32- (CO2), SO32- (SO2), S2O32- (SO3), S2- (Cl2S), CN(HCN) y NO2- (NO2). La segunda es una reacción para identificar aniones oxidantes. Se realiza con KI, que reacciona con los oxidantes. Ej. BrO3- + 2I- → BrO2- + I2, el cual reacciona fácilmente con el almidón y da un color azul en la disolución. Son: CrO4-, Fe(CN)63-, NO3-, MnO4-, CrO3- y IO3-. La tercera es una reacción de aniones reductores. Se realiza la prueba con KMnO4. Si existen aniones reductores el KMnO4 se decolora rápidamente. Son: Fe(CN)64-, S2O32-, S2-, SO32-, AsO33-, NO2-, I- y SCN-.